シーメンス 6SL3120-1TE21-8AA4 SINAMICS S120 シングルモーターモジュール

ブックサイズ形式 | 18A | 9.7 kW | 600 VDC 入力 | 400V 3AC | Drive-CLiQ | 拡張セーフティ統合 | IP20

1軸。フルパフォーマンス。妥協なし。

あらゆるマルチ軸オートメーションシステムにおいて、すべての軸がインバーターを共有する必要はありません。高トルクの送り軸、要求の厳しいスピンドルドライブ、および重要な位置決め軸（特に動的負荷が大きい場合や独立した安全要件がある場合）は、専用のドライブリソースに値します。シーメンス 6SL3120-1TE21-8AA4 は、SINAMICS S120 ブックサイズ形式のシングル軸モーターモジュールであり、18A の定格出力で 9.7 kW を 1 台のモーターに供給し、S120 プラットフォームを定義する完全なインテリジェンス、安全アーキテクチャ、および Drive-CLiQ 接続を備えています。

ダブルモーターモジュールが 2 つの軸間でリソースを分割するのに対し、このモジュールはすべてを 1 つに専念させます。18A の全出力電流、独立したセーフスタンドストップ入力、個別のセーフモーターブレーキ制御、および拡張セーフティ統合機能セット全体が、ブックサイズスタック内の単一の専用チャネルに搭載されます。

技術仕様

定格 18A / ベース負荷 15.3A: 2 つの電流値の理解

このモジュールの仕様には 2 つの電流定格が表示されており、S120 ドライブグループのサイジングにおいてはその区別が重要です。18A の定格電流は、要求の厳しいサーボおよびベクトルアプリケーションにおけるピーク定常状態能力であり、連続高トルクデューティのモーター銘板電流と照合される数値です。15.3A のベース負荷電流は、熱回復を可能にする断続的な減速なしに、モーターが昇温トルクで連続運転されるヘビーデューティアプリケーションのディレートされた値です。

固有の加速・減速デューティサイクルを持つほとんどのサーボ送り軸アプリケーションでは、定格電流 18A 全体が適用されます。連続プロセスアプリケーション（一定の切削負荷を維持するスピンドルドライブ、持続的なトルク下のコンベアドライブ）では、15.3A のベース負荷電流が保守的なサイジング基準となります。どちらを選択するかは特定のデューティプロファイルに依存し、シーメンスの SIZER エンジニアリングソフトウェアは、指定されたアプリケーションサイクルに適した数値を計算できます。

拡張セーフティ統合: SIL 2 および PL d 認証取得

6SL3120-1TE21-8AA4 の安全アーキテクチャは後付け機能ではなく、モジュール自体に組み込まれたファームウェアであり、IEC 61508 に準拠した Safety Integrity Level 2 および EN ISO 13849-1 に準拠した Performance Level d、Category 3 の認証を取得しています。これは、安全機能が独立して検証された耐故障性および故障確率の基準を満たしていることを意味し、モジュールが機械の正式な安全評価に組み込まれる際に重要となります。

利用可能な拡張セーフティ統合機能には、セーフトルクオフ（STO）、セーフストップ 1（SS1）、安全制限速度（SLS）、およびセーフブレーキ制御（SBC）が含まれます。各機能は、モジュール上の専用セーフスタンドストップ入力およびブレーキ制御出力で動作し、ドライブ常駐機能のために外部安全リレーまたは安全 PLC を必要としません。モーターの温度センサー入力は、モジュールの包括的な保護スキームの一部として、追加の熱保護監視を提供します。

EN 機械指令の要件に準拠して作業する機械メーカーにとって、このレベルで認証され、ドライブモジュールに常駐する安全機能は、安全検証ドキュメントを大幅に簡素化します。モジュールの認証は、ドライブ側の安全チェーンをカバーします。

Drive-CLiQ: インテリジェンスを組み込み

Drive-CLiQ インターフェースは、6SL3120-1TE21-8AA4 が単なるパワー段以上のものになる方法です。制御ユニットへの単一のデジタル光ファイバーまたは銅ケーブルを介して、モジュールはリアルタイムフィードバック、フォルトステータス、パラメータデータ、および独自の電子タイププレート（制御ユニットがどのモジュールが存在するかを正確に認識し、それに応じてドライブオブジェクトを構成できるようにする組み込みハードウェア識別）を通信します。

電源投入時に、制御ユニットはモジュールのタイププレートを自動的に読み取ります。交換シナリオでは、これは手動でのパラメータ入力なしにシステムが新しいモジュールを認識することを意味します。コミッショニングエンジニアにとっては、最初に電源投入時に現れる可能性のある構成エラーが排除されます。故障したモジュールを交換するメンテナンス技術者にとっては、機械をより迅速にサービスに戻すことができることを意味します。

モジュールは、ブックサイズスタック内のモジュール間接続用に事前にカットされた Drive-CLiQ ケーブルが付属しています。

650 Hz 出力周波数: 隠された能力

サーボ制御モードでの 650 Hz の出力周波数上限は、ほとんどの標準 VFD インバーターよりも大幅に高く、正当な理由があります。高極数の同期サーボモーターは、実用的な機械速度を生成するために高い電気周波数を必要とします。6 極モーターが 4,500 RPM の場合、225 Hz の出力が必要であり、10 極モーターが 6,000 RPM の場合、500 Hz が必要です。モジュールの 650 Hz 上限は、特殊インバーターを必要とせずに、これらの高速サーボモーター構成に対応します。

ベクトル制御アプリケーションの標準的な 4 極誘導モーターの場合、ベクトル制御モードでの 300 Hz の上限は、実用的な要件をはるかに超える軸速度をカバーします。広い周波数範囲により、1 つのモジュールプラットフォームが、交換なしでサーボおよびベクトル制御アプリケーションの両方に対応できます。

システム統合: このモジュールが適合する場所

6SL3120-1TE21-8AA4 は、S120 ブックサイズドライブスタックの 1 つのスロットを占有し、共有 DC バス上のラインモジュールの下流に配置されます。互換性のある S120 制御ユニット（マルチ軸アプリケーションの場合は CU320-2、よりシンプルな構成の場合は CU310-2、または SIMOTION D または SINUMERIK CNC プラットフォームの統合コントローラー）と Drive-CLiQ 経由で接続します。

このモジュールは、SINAMICS S120 の 3 つの制御モードすべてをサポートします。位置制御送り軸用のサーボ制御、高性能誘導モータードライブ用のベクトル制御、および完全なクローズドループチューニングが不要なシンプルな速度制御アプリケーション用の V/f 制御です。モード選択はソフトウェアパラメータの変更であり、ハードウェアの変更ではありません。

互換性のある制御ユニットおよびシステムプラットフォームは次のとおりです。

• SINUMERIK 840D sl — 工作機械の送り軸およびスピンドル軸
• SIMOTION D — 包装、印刷、コンバーティング向けの協調モーション制御
• CU320-2 — 一般的なマルチ軸オートメーション
• CU310-2 — シングル軸およびよりシンプルなシステムアーキテクチャ

AA4世代: 現在の生産状況

AA4 サフィックスは、18A シングルモーターモジュールクラスにおける現在のアクティブなハードウェア世代であることを示しており、以前の AA3 バリアント（6SL3120-1TE21-8AA3）に取って代わります。Drive-CLiQ の自動タイププレート認識は、後方互換性を透過的に処理します。既存の S120 システムで AA3 の代わりに AA4 モジュールを挿入すると、ファームウェアの変更や手動でのパラメータ入力なしに制御ユニットによって認識されます。

よくある質問

Q1: 2軸アプリケーションでこのシングルモーターモジュールを選択する場合とダブルモーターモジュールを選択する場合の実際的な違いは何ですか？

ダブルモーターモジュール（6SL3120-2TE21-8AA4、定格 2 × 18A など）は、2つの軸で電流定格を共有します。両方の軸が同時にピークに達することがまれで、どちらも連続的な全電流出力が必要ない場合、ダブルモジュールはキャビネットの占有幅を半分にして十分なパフォーマンスを提供します。シングルモジュールは、1つの軸に 18A 全体とすべての安全リソースを専念させます。これは、1つの軸が連続的な高トルク、独立した安全イベント、または共有できない保証されたピーク電流を必要とする場合に適切な選択です。高トルクの工作機械スピンドルやヘビーデューティのガントリー軸の場合、シングルモジュールが通常適切な仕様です。

Q2: このモジュールは、ラインモジュールなしで 400V AC ライン電源で動作できますか？

いいえ。6SL3120-1TE21-8AA4 は DC リンク入力のみ（510～720 VDC）を受け付けます。入力 3 相 AC 電源を DC バス電圧に変換するには、上流に SINAMICS S120 ラインモジュールが必要です。ラインモジュールは、減速中の回生（制動エネルギーを電源に戻す）も処理します。モーターモジュール自体には AC 入力機能はありません。

Q3: このモーターモジュールと互換性のある SINAMICS S120 ラインモジュールは何ですか？

DC バス上に 510～720 VDC を維持する任意の S120 ブックサイズラインモジュールは電気的に互換性があります。これには、適切な電力定格のスマートラインモジュール、ベーシックラインモジュール、およびアクティブラインモジュールのバリアントが含まれます。これらのラインモジュールタイプの選択は、システムが電力回生をサポートするかどうか、およびどのような電力品質補償が必要かに影響しますが、いずれも DC バス電圧範囲内で 6SL3120-1TE21-8AA4 を正しく供給します。

Q4: AA4 モジュールは、既存の設置で AA3 を直接置き換えますか？

はい、ほとんどの S120 ブックサイズシステムでそうです。電気仕様、物理的寸法、Drive-CLiQ インターフェース、および安全機能セットは、AA3 と AA4 の間で同一です。制御ユニットは、電源投入時に AA4 の電子タイププレートを読み取り、手動介入なしにドライブオブジェクトを構成します。シーメンスの業界サポートフォーラムは、AA4 が SIMOTION ベースのシステムで AA3 を置き換えることを確認しています。コントローラーからのドライブのファームウェアおよびパラメータデータダウンロードが移行を処理します。

Q5: このモジュールで一般的に発生する故障は何ですか？また、予防的に点検すべきことは何ですか？

S120 ブックサイズモーターモジュールで最も一般的な故障モードは、モーター側のフォルト（巻線短絡、相間短絡）による IGBT トランジスタの故障、長年の運転によるコンデンサの劣化、および冷却ファンの摩耗です。予防策としては、内部ファンの適切な速度とクリーンなエアフローの定期的な点検、コンデンサにストレスを与える異常なレベルの DC バス電圧の監視、およびモーターの問題を示すモジュールフォルトを待つのではなく、計画メンテナンス間隔中にモーター絶縁の完全性をチェックすることが含まれます。Drive-CLiQ を介したモジュール温度の読み取りは、熱シャットダウンが発生する前に不十分なエアフローの早期警告を提供できます。