2. G120硬件结构与接线规范

SINAMICS G120 是一套模块化变频驱动系统，其核心设计思想是“功率与控制分离”。理解这一点，是掌握 G120 选型、安装和接线的前提。整套系统由两大部分组成：功率模块（Power Module，PM）负责整流、直流母线储能与逆变输出，直接面对电机和电网；控制单元（Control Unit，CU）负责控制算法、参数管理、I/O 处理与通信。两者通过专用的 PM-IF 接口对接，控制单元可以独立更换而不影响功率部分的接线，这为调试、升级和维护带来了极大便利。

一、功率模块：PM240 / PM250 / PM260 的定位差异

G120 的功率模块按能量回馈能力和电网适应性分为三个系列，选型时首先要看应用是否需要制动能量回馈以及电网形式。

PM240 是最常用的基本型功率模块，采用二极管不控整流 + 直流母线电容 + IGBT 逆变的结构。它只能单向传递能量，电机减速时的再生能量无法回馈电网，必须通过制动电阻以热能形式消耗，否则会导致直流母线过压跳闸（F0002）。PM240 适用于风机、泵类、输送线等对制动要求不高的场合，是成本最优的选择。

PM250 采用可控整流（IGBT 整流）结构，具备再生回馈能力，电机减速时的能量可以直接回馈到电网，无需制动电阻。它适合频繁起停、位能负载（如提升、下行输送）等需要大量制动能量的应用。需要注意的是，PM250 对电网容量和进线电抗器有更高要求，回馈时会产生谐波，通常需要配置进线电抗器或滤波器。

PM260 同样是再生型功率模块，但针对更高功率等级和更严格的电网质量要求设计，通常配合进线滤波器使用，适用于大功率、对谐波和功率因数有明确限制的工程场景。

三个系列的共同点是：都提供直流母线端子（DCP/DCN）、制动单元接口（部分型号内置）、电机输出端子（U2/V2/W2）以及 PM-IF 接口。区别在于整流方式、是否支持回馈以及配套的进线侧器件。

二、控制单元：CU240B-2 / CU240E-2 / CU250S-2 的功能分层

控制单元决定了 G120 的功能边界和通信能力，三者的差异主要体现在 I/O 数量、编码器接口和安全功能上。

CU240B-2 是基础型控制单元，提供基本的数字量输入/输出和模拟量输入，支持 USS 和 Modbus RTU 通信，适合简单的速度控制应用。它没有编码器接口，只能做无编码器矢量控制或 V/f 控制。

CU240E-2 在 CU240B-2 基础上增加了更多 I/O 和集成的安全功能（STO，安全转矩关断），支持 PROFIBUS、PROFINET 等现场总线，是中等复杂度应用的主力选择。它同样不带编码器接口，但可以通过端子实现更灵活的逻辑控制。

CU250S-2 是功能最强的控制单元，内置编码器接口（支持 HTL/TTL/SSI 等），可实现带编码器的矢量控制，获得更高的速度精度和低速转矩性能。它还支持扩展安全功能（如 SS1、SLS）和位置控制，适合对动态性能和定位精度有要求的应用。

三者的共同接口包括：PM-IF 接口（连接功率模块）、24V 电源端子、数字量/模拟量 I/O 端子、通信接口。选型时应根据控制精度、是否需要编码器、是否需要安全功能和通信协议来匹配。

三、主回路接线要点

主回路接线直接关系到设备安全和运行可靠性，必须严格遵循规范。

进线侧：三相交流电源经断路器、接触器（可选）、进线电抗器（PM250/PM260 建议或必须配置）接入功率模块的 L1/L2/L3 端子。断路器用于短路保护，接触器用于远程上电控制。进线电抗器的作用是抑制谐波、限制浪涌电流、改善功率因数。对于 PM250/PM260，进线电抗器通常是强制要求，不可省略。

直流母线：DCP/DCN 端子用于多台功率模块共用直流母线，或外接制动单元。共用直流母线时，必须确保各模块的直流母线电压等级一致，并注意均流和短路保护。

电机侧：U2/V2/W2 接三相异步电机。电机电缆应使用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地（变频器侧和电机侧），以减少电磁干扰。电缆长度超过规定值（通常 50m 无屏蔽、100m 有屏蔽，具体见手册）时，需加装输出电抗器或 dv/dt 滤波器，抑制电缆分布电容引起的过电流和电压反射。

接地：PE 端子必须可靠接地，接地电阻应符合当地规范。功率模块的接地端子应使用足够截面的黄绿线，并与柜体接地排连接。

四、控制回路接线要点

控制回路包括 24V 电源、数字量 I/O、模拟量 I/O、编码器接口和通信接口。

24V 电源：控制单元需要外部 24V DC 供电（部分型号可由 PM-IF 供电，但推荐外部供电以保证控制单元独立工作）。24V 电源的 0V 应与 PE 隔离或按手册要求处理，避免地环路干扰。

数字量输入：DI 端子用于启停、正反转、故障复位等逻辑控制。接线时注意源型/漏型（PNP/NPN）的选择，G120 默认支持 PNP 接法，即 DI 端子通过开关接 24V，公共端接 0V。若使用 NPN 接法，需在参数中调整或使用外部继电器转换。

模拟量输入：AI 端子用于速度给定、PID 反馈等。支持 0-10V 电压信号或 0/4-20mA 电流信号，通过 DIP 开关或参数选择。模拟量信号线必须使用屏蔽线，屏蔽层单端接地（控制单元侧），避免引入干扰。

编码器接口：CU250S-2 的编码器接口用于连接增量式或绝对值编码器。编码器电缆必须使用屏蔽双绞线，屏蔽层两端接地，信号线与动力线分开走线，最小间距 20cm 以上。

通信接口：PROFINET、PROFIBUS、USS、Modbus 等通信线缆应使用专用电缆，屏蔽层按规范接地。通信线与动力线分开敷设，避免平行走线。

五、选型与接线检查清单

在实际工程中，完成硬件选型和接线后，建议按以下清单逐项核对，避免因接线错误导致上电故障或设备损坏。

掌握 G120 的硬件结构与接线规范，是后续参数配置和调试的基础。功率模块决定能量处理能力，控制单元决定功能边界，而接线质量直接决定系统能否稳定运行。三者缺一不可，需要在选型和施工阶段就严格把关。