2026-04-18
Siemens SINAMICS G120 と SINAMICS S120 は両方とも PID プロセス コントローラーを備えていますが、2 つのドライブは機能設計、アプリケーション範囲、およびパフォーマンス特性において大きく異なります。間違ったプラットフォームを選択すると、過剰なエンジニアリングやパフォーマンスの低下が発生する可能性があり、どちらも実際のコストに影響を及ぼします。
この記事では、コア機能とアーキテクチャ、パラメータ構成、アプリケーション シナリオ、パフォーマンスの最適化という 4 つのコアの側面にわたって G120 と S120 を比較します。 OEM エンジニア、システム インテグレーター、調達スペシャリストのいずれであっても、このガイドはプロジェクトに適切な Siemens ドライブを特定するのに役立ちます。
2.1 シーメンス SINAMICS G120
SINAMICS G120 は、標準的な産業アプリケーション向けのモジュール式の汎用 AC ドライブです。コントロール ユニット (CU) とパワー モジュール (PM) を組み合わせます。パワー モジュール (PM) は、電力とエンクロージャの要件に基づいて個別に選択できます。
デフォルトでは、G120 出力は速度設定値 (P1070) にバインドされています。トルクや位置などのサードパーティの物理量を導入するには、P1501 = 1 に設定してこのバインドを解除する必要があります。アナログ ステップ応答は通常 10 秒を超えるため、G120 は高速な過渡アプリケーションではなく、安定した定常状態の制御に最適です。
2.2 シーメンス SINAMICS S120
SINAMICS S120 は、要求の厳しいモーション コントロールおよびプロセス アプリケーション向けに設計された高性能のモジュール式ドライブ システムです。共有 DC バス アーキテクチャにより、複数のモーター モジュールが単一のライン モジュールを共有できるようになり、軸間のエネルギー交換が可能になります。
S120の派生チャネルは、偏差や実測値を制御するために自由に接続できます。これらの機能により、G120 のアーキテクチャが限界に達した場合に最適な選択肢となります。
| 特徴 | SINAMICS G120 | SINAMICS S120 |
|---|---|---|
| ドライブの種類 | 汎用AC VFD | モジュラーサーボ/ベクトルドライブシステム |
| パワーレンジ | 0.37kW～250kW | 0.12kW～数MW |
| 制御モード | V/f、開ループ ベクトル、閉ループ ベクトル | ベクトル、サーボ、V/f |
| PIDコントローラー | シングルループ内蔵(P2200=1) | 高度なマルチループ、自動チューニング、f(x) |
| フィードバック / エンコーダー | オプションのエンコーダー入力 | サーボモードにはエンコーダが必要 |
| 動的応答 | ステップ応答 > 10 秒 (アナログ) | 電流ループ ≤ 62.5 μs サイクル時間 |
| 多軸サポート | いいえ - スタンドアロン ドライブ | はい - 共有 DC バス アーキテクチャ |
| 安全機能 | STO (SIL 2 対応) | STO、SS1、SLS、SDI、SOS、SSM (SIL 2/PLe) |
| コミュニケーション | PROFIBUS、PROFINET、USS、Modbus RTU | PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP、DRIVE-CLiQ |
| エンクロージャ/IP | IP20規格。 IP55プッシュスルー | IP20規格 |
| 一般的な使用方法 | ポンプ、ファン、コンベア、コンプレッサー | CNC、ロボティクス、印刷、巻き取り、張力 |
| 価格レベル | ミッドレンジ | ハイエンド |
4.1 コア アーキテクチャと PID 機能
G120 は、液面、温度、圧力に対するシンプルな閉ループ PID 制御をサポートしています。動的応答要件がそれほど高くないファン、ポンプ、および同様の負荷に最適です。そのシングルループ PID は設定が簡単で、ユーティリティおよび HVAC アプリケーションで十分に実証されています。
S120 は、より充実した制御環境を提供します。液面、温度、フローティング ロールの位置、張力、および多変数の調整制御がすべてネイティブにサポートされています。また、デュアル スケーラブル セットポイント、柔軟な電動ポジショナー、ランプ関数ジェネレーターも備えています。
4.2 動的応答
G120 のアナログ ステップ応答は通常 10 秒を超えます。定常状態の制御には適していますが、高速過渡アプリケーションには制限があります。 S120 は、CNC、ロボット工学、印刷、および巻線アプリケーションに不可欠な 62.5 μs という短い電流制御サイクル時間を実現します。
4.3 安全機能
どちらのドライブも STO (Safe Torque Off) をサポートしています。 S120 はさらに、IEC 62061 (SIL 2) および ISO 13849 (PLe / Cat 4) に認証された安全ライブラリを提供します。
4.4 システムの統合と拡張性
G120 は PROFIBUS または PROFINET 経由で統合され、各ユニットは独立して構成されます。 S120 は、DRIVE-CLiQ を介して TIA ポータルおよび SINUMERIK と緊密に統合されており、パラメータの自動識別と集中診断が可能になります。 6 軸パッケージング ラインの場合、DRIVE-CLiQ の統合により、試運転時間が約 40% 短縮されました。
5.1 G120 PID の設定
P2200 = 1 を設定して PID を有効にします。セットポイント ソース: P2253 = r2050.1 (PROFINET) または r755.0 (AI0)。フィードバック: P2264 = r755.0。 bar 圧力制御の場合は、P595 = 3 および P596 = 10 (100% = 10 bar) に設定します。
| パラメータ | 値/設定 | 説明 |
|---|---|---|
| P2200 | 1 | PID コントローラーを有効にする |
| P2253 | r2050.1 または r755.0 | 設定値源：PN通信またはAI0 |
| P2264 | r755.0 | フィードバックソース：アナログ入力AI0 |
| P2280 | ユーザー定義 | 比例ゲイン(Kp) |
| P2285 | ユーザー定義 | 積分時間(Ti) |
| P2274 | ユーザー定義 | 微分時間(Td) |
| P2251 | 1 | 設定値付近で微調整モードを有効にする |
| P595 | 3 | 単位選択: bar (圧力制御) |
| P596 | 10 | スケール: 100% フィードバック = 10 bar |
| P1501 | 1 | トルク/位置に対する出力バインディングを解放します。 |
| P1070 | — | デフォルトの速度設定値バインディング (参考) |
5.2 S120 PID 設定
S120 PID では、制御対象の動特性に応じて P、I、D パラメータを調整する必要があります。論理反転パラメータ P2306 は慎重に設定する必要があります。 S120 の自動チューニング機能は、モーター モデルのパラメーターを自動的に特定し、PI 設定を最適化し、試運転の労力を大幅に削減します。
6.1 G120 アプリケーション シナリオ
ファン速度閉ループ制御:G120 は風速計と組み合わせて一定の風速を実現します。 PID 時定数は通常、数十秒の範囲にあり、G120 の定常状態の強度には理想的です。
定圧給水：圧力センサー + ポンプ + 内蔵 PID により、中程度の動的応答要件に合わせて安定した水圧を維持します。
定温制御：PID ループを備えた温度センサーにより、加熱または冷却システムの正確な制御が可能になります。
事例 — 水処理プラント:PROFINET を搭載した G120 は、SCADA 経由で 12 個のポンプ モーターを制御します。 PIDを内蔵することで別個のプロセスコントローラーが不要となり、パネルコストを約20%削減しました。
6.2 S120 アプリケーション シナリオ
フローティングロール位置制御:S120 は外部の外乱に迅速に応答し、連続プロセス ラインでの安定した信頼性の高い位置決めを実現します。
張力制御:モーターの出力トルクを正確に調整することで、巻き取り時や印刷時の張力変動をきめ細かく制御します。
多変数協調制御:液体レベルと流量を同時に調整し、複雑な制御要件に対応する拡張可能なデュアル設定値を備えています。
導入事例 ― 高速包装ライン：油圧サーボシステムを6軸同期化したS120に置き換えました。処理量は 30% 増加し、エネルギー消費は 15% 減少し、油圧メンテナンスのコストが削減されました。
| あなたの要件 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
| ポンプ / ファン / HVAC | G120 | V/f + PID で十分です。費用対効果の高い |
| コンベア/ミキサー/コンプレッサー | G120 | 標準トルク;高い精度は必要ありません |
| 定圧給水 | G120 | 内蔵PID + 圧力センサーのペアリング |
| 定温制御 | G120 | 温度センサー付き PID 閉ループ |
| CNC工作機械（多軸） | S120 | サーボ精度＋軸同期 |
| ロボティクス / 印刷 / 巻取り | S120 | 高い動的応答が必要 |
| フローティングロール・テンションコントロール | S120 | トルク精度＋多変数制御 |
| 多軸エネルギー回収 | S120 | 共有DCバス回生 |
| 機能安全 SIL 2 | S120 | 完全な安全ライブラリ (SS1/SLS/SDI…) |
| 予算重視のシングルモーター | G120 | ハードウェアと配線のコストを削減 |
次の場合は G120 を選択してください。
次の場合は S120 を選択してください。
| ドライブ | 最適化機能 | 説明 |
|---|---|---|
| G120 | アダプティブ PID (V4.7.13 以上) | さまざまな負荷条件下で PID 時定数を自動調整します |
| G120 | 微調整モード (P2251=1) | 設定値に近づいたときの正確な微調整 |
| G120 | f(x) 非線形関数 | 内蔵ブレードの特性。外部計算デバイスは必要ありません |
| S120 | モーターモデルオートチューニング | パラメータを自動識別し、PI コントローラーを調整します |
| S120 | 動的応答（P/I/Dチューニング） | 発振、偏差、変動周期を最適化 |
| S120 | マルチゾーン/カスケード制御 | ハイエンド産業アプリケーション向けの高度な戦略 |
G120:アダプティブ機能（ファームウェア V4.7.13+）により、PID 時定数を自動調整します。微調整モード (P2251 = 1) により、設定値付近での精密制御が可能になります。 f(x) 関数は、外部デバイスなしでプロペラ ブレードの曲線などの非線形特性をサポートします。
S120:自動識別により、手動による PI チューニングの繰り返しが不要になります。 P/I/D 調整は発振と定常偏差をターゲットとします。マルチゾーンおよびカスケード戦略は、シングルループ機能を超えたプロセスダイナミクスに対処します。
15 kW モーター用の G120 のコストは、通常、同等の S120 システムの 30 ～ 50% です。ただし、TCO では次の点も考慮する必要があります。
単一モーターのアプリケーションでは、TCO の面ではほぼ常に G120 が優れています。 3 軸以上のシステムの場合、エネルギー回収と配線労力の削減を考慮すると、S120 はコスト競争力が高くなります。
| 品番 | モデル / パワー | 説明 |
|---|---|---|
| 6SL3210-1KE11-8UB1 | G120 PM240-2、0.75kW | 3AC380V、IP20 |
| 6SL3210-1KE21-3UB1 | G120 PM240-2、5.5kW | 3AC380V、IP20 |
| 6SL3210-1KE23-8UB1 | G120 PM240-2、18.5kW | 3AC380V、IP20 |
| 6SL3210-1PE23-8UL0 | G120 PM240P-2、18.5kW | プッシュスルー、IP55 |
| 6SL3210-1KE28-0UB1 | G120 PM240-2、90kW | 3AC 380V、ハイパワー |
| 6SL3040-1MA01-0AA0 | S120 CU320-2 PN | PROFINET を備えたコントロールユニット |
| 6SL3130-6AE21-0AB1 | S120 アクティブラインモジュール、5 kW | 回生インフィード |
| 6SL3120-1TE21-0AA3 | S120 モーターモジュール、5 kW | ブックサイズフォーマット |
| 6SL3120-1TE23-0AA3 | S120 モーターモジュール、18 kW | ブックサイズフォーマット |
| 6SL3060-4AB00-0AA0 | DRIVE-CLiQ ハブ モジュール | S120 トポロジー拡張 |
注: オプションは注文コードに影響するため、常に Siemens SIZER コンフィギュレーターを使用して製品番号を確認するか、正規代理店にお問い合わせください。
Siemens SINAMICS G120 と S120 はどちらも、それぞれの分野で優れた製品です。
どのプラットフォームがお客様のアプリケーションに適合するか不明な場合は、モーター仕様、負荷タイプ、制御要件を添えて当社のエンジニアリング チームにお問い合わせください。当社は、完全なドキュメント、保証、および技術サポートを備えた正規の Siemens SINAMICS G120 および S120 ドライブを提供します。
