Nowe falowniki na targach SPS/IPC/Drives w Norymberdze

W dniach 26...28 listopada w Norymberdze odbyły się chyba największe targi automatyki i napędów w Europie, jak co roku zwiedzałem je mając możliwość zapoznania się z nowościami w dziedzinie napędowej.
W stosunku do ubiegłorocznej edycji dało się zauważyć większą liczbę nowych urządzeń jak i więcej firm z branży prezentowało swoje wyroby. Firma Eaton zaprezentowała nowe rozruszniki rewersyjne oraz serię falowników (obecnie wprowadzanych do Polski) dedykowanych do pomp i wentylatorów PowerXL DC1 i napędy dla bardziej wymagających aplikacji PowerXL DA1. Po raz pierwszy mogłem się zapoznać z nowymi softstartami S801 działającymi ze wszystkimi silnikami od małej mocy do silników wymagających ponad 560A prądu rozruchowego.
Na stoisku firmy ABB można było zobaczyć falowniki serii ACS850 (miałem już przyjemność ich wdrażania) oraz ACS880, dla szerokiego spektrum zastosowań, takich jak dźwigi, wytłaczarki, wciągarki, nawijarki, przenośniki, mieszalniki, kompresory, pompy i wentylatory.

Na szczególną uwagę zasługiwała prezentacja firmy LSiS gdzie pojawiło się wiele nowości. Falowniki serii S100 to uniwersalne napędy o szerokich możliwościach aplikacyjnych w zakresie mocy 0,4 do 75 kW w tym również przewidywana jest wersja o stopniu ochrony IP66. Falowniki serii S100 posiadają rozbudowane funkcje samokontroli, takie jak: monitorowanie pojemności kondensatorów stopnia pośredniego DC, serwisową kontrolę pracy wentylatorów wewnętrznych. Umożliwiają jednocześnie monitoring zespolonej pracy wielofalownikowej (łączność RS485) oraz posiadają wbudowany programowy sekwencer. Ulepszony algorytm bezczujnikowego sterowania wektorowego pozwala na pracę z 200% momentem rozruchowym dostarczając odpowiednią moc silnika w obszarze niskich prędkości obrotowych.

Następną nowością firmy LSiS, jest falownik H100 przeznaczony dla branży HVAC, zakres mocy dla 400V to: 5,5 do 90 kW. Falowniki te mogą być wyposażone w karty sieciowe dedykowane dla automatyki budynkowej: BACnet czy LonWorks. Na pokładzie tych falowników znajdują się specjalizowane makra z obsługą pomp i wentylatorów oraz rozszerzone regulatory PID.
Firma LSiS przygotowuje również serię kompaktowych falowników maszynowych ogólnego zastosowania pod nazwą C100. Zakres mocy dla zasilania jednofazowego 230V: 0,1...2,2 kW a dla zasilania trójfazowego 400V to: 0,4 do 7,5 kW. Falowniki posiadają sterowanie V/F oraz bezczujnikowe wektorowe. Dodatkową zaletą jest wbudowany standardowo interfejs Modbus RS485 oraz możliwość montażu bezpośrednio falownik przy falowniku (Side by Side).
Miałem również możliwość zapoznać się z falownikami średniego napięcia MV VFD, jest to ciekawa alternatywa napędów np. 6kv w stosunku do producentów europejskich zarówno od strony możliwości aplikacyjno-technicznych jak i cenowych.

Falownik iS7 precyzyjne sterowanie momentem - przewijanie

Jednym z wielu możliwości jakie posiada falownik iS7 firmy LS, jest sterowanie momentem. Aplikacja odwijania i nawijania blachy ocynkowanej jaką ostatnio wykonywałem, wymagała właśnie precyzyjnego sterowania momentem zarówno od strony naciągu blachy jak i dynamiki reakcji w całym zakresie regulacyjnym urządzenia. Działanie maszyny w dużym uproszczeniu: odwijanie blachy, cięcie wzdłużne na pasy oraz nawijanie.
Ze względu na niewielką grubość oraz sprężystość blachy, regulacja naciągu podczas cięcia musi być praktycznie niezauważalna, wpływa to na jakość cięcia nożami talerzowymi. W sterowaniu wykorzystano sterownik PLC z podłączonym w sieci CANopen kolorowym, dotykowym panelem operatorskim z zaprogramowanymi recepturami cięcia blach wraz z zarządzaniem pozostałymi elementami maszyny w tym także falownikiem. Podczas prób uruchomienia został wyliczony target regulacyjny momentu dla poszczególnych receptur i zapisany w pamięci sterownika który przez wyjście analogowe 4...20mA zarządza falownikiem.
W falowniku wybrano tryb sterowania momentem i zmieniono szereg nastaw dzięki którym uzyskaliśmy bardzo szybką reakcję na stabilną zmianę momentu bez jakichkolwiek odchyłek które miałby wpływ na jakość końcową ciętego produktu. Do zmian parametrów falownika zastosowaliśmy dedykowane oprogramowanie DriveView 7. Jest to przyjazne i proste w obsłudze środowisko do parametryzowania oraz tworzenia backupu nastaw jednego lub wielu falowników pracujących w sieci Modbus lub LBus. Ze względu na dużą liczbę nastaw (dla zwiększenia precyzji działania) jaką posiada falownik iS7, polecam to oprogramowanie (jest bezpłatne i do pobrania z netu). Do połączenia z falownikiem wymagany jest interfejs np. USB-RS485.
Programowanie napędu do powyższej aplikacji trwało około godziny, następnie uruchomiliśmy urządzenie do pracy ciągłej obserwując zachowanie się całości. Wszystkie zaprojektowane funkcje maszyny pracowały bez zarzutu a naciąg blachy charakteryzował się stabilną pracą co powodowało równe cięcie bez skoków i uchybów noży. Dodatkowo zaprogramowaliśmy możliwość ręcznej regulacji momentu przez dedykowany ekran panela operatorskiego.

Falownik do wentylatorów, regulacja PID lub zadawanie ręczne

Szafa napędowa o stopniu ochrony IP54, wykonana dla zespołu wentylatorów 2 x 37 kW/500 VAC w układzie sieciowym IT (z izolowanym punktem neutralnym transformatora zasilającego i z systemem uziemiających przewodów ochronnych). Szafa wyposażona została w indywidualny przemiennik częstotliwości dla każdego wentylatora wraz z wbudowanym stycznikowym układem obejściowym (bypass) z zabezpieczeniem przeciążeniowym, zwarciowym oraz blokadą mechaniczną i elektryczną. System sterowania prędkości wentylatorów:
• Automatyczna regulacja PID na podstawie danych z anemometru i wartości zadanej przez panel falownika
• Sterowanie ręczne z zadawaniem częstotliwości za pomocą potencjometru lub zadajnika
W układzie napędowym, zastosowano nowoczesne jednostki napędowe ACS 850 firmy ABB. Przemienniki częstotliwości ACS850 to elastyczne napędy zaprojektowane głównie dla aplikacji: napędu maszyn i urządzeń technologicznych, wentylacji i pompowni. Przeznaczone są do pracy z silnikami asynchronicznymi oraz z silnikami z magnesami trwałymi. Napędy ACS850 mogą zostać tak skonfigurowane, aby spełnić wymagania konkretnej aplikacji. Szeroki zakres mocy, elementy standardowego i opcjonalnego wyposażenia oraz łatwa konfiguracja sprawiają, że adaptacja w danej aplikacji jest szybka i prosta. Budowa falownika ACS850 jest zoptymalizowana pod względem instalacji wewnątrz szafy, tak aby czas poświęcony na instalację był jak najkrótszy oraz koszty z tym związane były jak najmniejsze. Dzięki technice DTC uzyskano znakomite parametry statyczne i dynamiczne napędu zbliżone do układów napędowych ze sprzężeniem zwrotnym od wału silnika:
• wysoki moment rozruchowy silnika
• czas narastania momentu typowo < 5ms
• dynamiczna dokładność regulacji prędkości typowo 0,1...0,4% sek dla 100% skoku momentu
• dokładna regulacja momentu
Założenie szybkiej zmiany wyboru trybu sterowania rozwiązano za pomocą przełącznika który "bocznikuje" regulator PID i falownik odczytuje zadaną prędkość ustawioną za pomocą potencjometru lub zadajnika. Możliwości konfiguracji wejść cyfrowych, pozwalają na zaprogramowanie ich dowolnej funkcjonalności.

Zarządzanie grupą falowników przez panel dotykowy

Bardzo ciekawym rozwiązaniem wspomagającym sterowanie i parametryzację większej ilości falowników jest zastosowanie panela dotykowego firmy LSiS. Innowacyjność tego rozwiązania polega na zarządzanie napędami bez dodatkowego sterownika. W przykładowej aplikacji wykorzystaliśmy kolorowy, dotykowy panel serii XP40-TTA/DC o przekątnej 7 cali w połączeniu z popularnymi falownikami LS.
Połączenie sieciowe budujemy za pomocą protokołu Modbus lub LSBus w typowej konfiguracji i z wyborem standardowych prędkości. Poszczególne strony panela odpowiadające za falowniki które chcemy obsługiwać, tworzymy w bezpłatnym oprogramowaniu XP-Builder.
Zyskujemy przez to graficzne przedstawienie stanu pracy falowników i pełen dostęp do zasobów falownika w sieci Modbus/LSBus. Możemy swobodnie programować dostęp do parametrów przeznaczonych dla obsługi urządzenia czy maszyny (np. częstotliwość wyjściowa) oraz zabezpieczone hasłem pozostałe parametry falownika do których dostęp będzie miała tylko służba techniczna UR.
Wykorzystując panel operatorski do zarządzania większą ilością falowników zyskujemy przede wszystkim na czasie dostępu do zasobów falowników, zgrupowania alarmów i zdarzeń na jednym specjalnym w tym celu zaprogramowanym ekranie oraz wizualizację systemu napędowego. Falowniki firmy LS pozwalają na odczyt i zapis parametrów które są zgrupowane w adresowalnych rejestrach Modbus, adresy te można znaleźć w instrukcjach obsługi falowników. Intuicyjny program XP-Builder pozwala na szybkie zaprogramowanie ekranów falowników, przykładowa aplikacja dla falowników iG5A została utworzona i zaprogramowana w niespełna 20 minut.

PowerXL DC1 falowniki do silników jednofazowych - zmiana kierunku obrotów

W przypadku stosowania silników jednofazowych nie mamy nadmiaru możliwości zastosowania falowników wielu firm. Kilkanaście miesięcy temu pisałem już o falownikach firmy Invertek Drives a teraz do grona oferentów dołączyła firma Eaton z napędami PowerXL DC1. Jest to rodzina falowników ze sterowaniem skalarnych z zasilaniem jednofazowym 230V dla silników połączonych w trójkąt, z zasilaniem 400V do silników standardowych oraz do zasilania silników jednofazowych.
Jeśli zmiana obrotów w falowniku dla silników trójfazowych nie stanowi żadnego problemu o tyle w falownikach do silników jednofazowych ten problem jest o tyle istotny że musimy realizować tę funkcję poza falownikiem. Na rysunku przedstawiam schemat aplikacyjny falownika PowerXL DC1 dla silnika jednofazowego oraz sposób podłączenia kondensatora i uzwojenia rozruchowego. Jak widać w sumie jest to dość proste ale wymaga przełączenia połączeń uzwojenia rozruchowego i kondensatora tak aby móc zmieniać kierunek obrotów. To przełączanie najlepiej zrealizować za pomocą styczników i to w taki sposób aby najpierw zatrzymany falownik, następnie odłączone zostają zaciski U i V od silnika co umożliwi przełączenie uzwojenia i kondensatora. Po przełączeniu można zamknąć obwód silnika do zacisków U i V falownika a dalej można uruchomić falownik (RUN). Schemat połączeń należy realizować z uwzględnieniem blokad styczników tak aby zapobiec połączeniom zabronionym które mogą powodować zwarcia lub uszkodzenie falownika.
Ważne również jest abyśmy za bardzo nie fascynowali się falownikami do silników jednofazowych, można je stosować wszędzie tam gdzie nie ma zbytniego zapotrzebowania na moment rozruchowy, doskonałymi przykładami są: pompy, wentylatory czy małe transportery. Inaczej mówiąc "jak nie ma innego wyjścia" ;)
Pozdrawiam, Przemek

Oszczędność energii przy zastosowaniu falowników

Wszyscy od jakiegoś czasu zmienili podejście do wydatków związanych z energią elektryczną. Zastosowanie falowników szczególnie przy sterowaniu silnikami które pracują w sposób długotrwały np. pompy czy wentylatory bytowe, pozwala na znaczne oszczędności energii elektrycznej przy zmianie prędkości obrotowej silników elektrycznych.
Pomocnym narzędziem dla osób niewtajemniczonych na pewno będzie Kalkulator oszczędności energii z falownikiem, narzędzie to jest udostępnione on-line na stronie Akademii Falowników oraz www.falowniki.com (dział narzędzia on-line). Kalkulator po wypełnieniu formularza, w prosty sposób oblicza oszczędności energii oraz czas w jakim zwróci się inwestycja w instalację z falownikiem. Oczywiście do wyników należy podchodzić z pewną rezerwą ze względu na specyfikę obiektów zasilanych oraz rodzaj pracy z usypianiem pompy czy zwiększeniem zapotrzebowania na medium które podajemy... Generalnie dosyć wysoka "sprawdzalność" metodyki obliczeń podparta fizycznie zrealizowanymi aplikacjami pozwala na duże prawdopodobieństwo wyników a co za tym idzie można to narzędzie spokojnie polecić do wstępnej kalkulacji kosztów inwestycji.
pozdrawiam serdecznie... Przemek ;)

Falowniki do wrzecion szybkoobrotowych

Coraz częstsze stosowanie silników wrzecion szybkoobrotowych wymusza stosowanie falowników o wysokiej częstotliwości wyjściowej. Dodatkowym utrudnieniem do doboru falownika do tego typu napędów jest obniżone napięcie zasilające np. 3x180V. Większość falowników ma możliwość wygenerowania napięcia wyjściowego o częstotliwości 400...500 Hz i albo nie ma możliwości obniżania napięcia wyjściowego lub napięcie to jest obniżane procentowo co nie jest zbyt precyzyjne i bezpieczne do ich zastosowania w aplikacji napędu wrzeciona. Falowniki które stosujemy do napędu wrzecion, są pozbawione tych "wad" . Maksymalna częstotliwość wyjściowa to 2000 Hz i pełna regulacja napięcia wyjściowego w zakresie 0...400V. Rozwiązanie to wypełnia całkowicie lukę w doborze falowników i spełnia całkowicie zadanie obsługi silników szybkoobrotowych. Pamiętać przy tym należy o odpowiedniej wydajności prądowej falownika do zastosowanego napędu (prąd z tabliczki znamionowej silnika). Falownik posiada 11 wejść cyfrowych, wejście analogowe 0..10V i 0(4)...20mA, wyjścia przekaźnikowe, tranzystorowe i analogowe. Jest w pełni gotowy do zaimplementowania w dowolnej aplikacji napędu wrzeciona. Wbudowany panel operatorski oraz interfejs protokołu RS485 Modbus do zastosowania programowania jak i diagnostyki.
Falowniki można zakupić w firmie EL-HELU w bardzo korzystnych cenach, telefon: 48 363 32 40.
Zapraszam do korzystania z różnych narzędzi on-line do falowników i układów napędowych.
Pozdrawiam wakacyjnie... Przemek ;)

Falowniki bezpieczeństwo, ciąg dalszy...

Swojego czasu toczyłem dyskusję na temat wykorzystania w systemach sterowania przewodu neutralnego. Pomijając względy estetyczno-inżynierskie mój interlokutor nie dał się przekonać mimo że przedstawione "dowody" w żaden sposób Go nie przekonywały. Ot czasami trafi się człowiek który uparcie dąży do tworzenia nowych zasad elektrotechniki.
Błędne działanie wyposażenia elektrycznego nie powinno prowadzić do stanów zagrożenia ani wywoływać żadnych szkód. Zagrożeniom należy zapobiegać w miejscu ich powstawania przez zastosowanie odpowiednich środków. Norma EN 60204-1 podaje różne środki zmniejszające ryzyko w przypadkach błędnych działań. Jednym słowem należy tak projektować systemy sterowania napędami (w tym także falownikami) aby w przypadku wystąpienia awarii aparatu elektrycznego, urządzenia czy wypięcia lub doziemienia przewodu sterowniczego - sterowane urządzenie nie zagrażało życiu ludzkiemu lub uszkadzało sterowane urządzenie.
Stosowanie do sterowania przewodu neutralnego lub innego przewodu napięcia odniesienia pomijam celowo i takie łączenie zostawiam samobójcom. Przypomnę dla porządku: wszystkie funkcje łączeniowe sterowania projektujemy i wykonujemy po stronie nieuziemionej (przewód fazowy). Zastosowanie osprzętu bezpieczeństwa z wymuszonym rozwieraniem styków zwiększa bezpieczeństwo wyłączenia w przypadku "sklejania się styków pomocniczych), idealnie gdy styki łączone są szeregowo z kilku aparatów. Jakiekolwiek doziemienie przewodu sterowniczego powinno: pozbawiać napięcia układ sterowania (w części lub całkowicie - przez zadziałanie odpowiednich zabezpieczeń nadprądowych) przez co otwierane są styki obwodów silnoprądowych. Należy stosować rozwiązania, które obniżają lub całkowicie wykluczają prawdopodobieństwo niepożądanych stanów pracy urządzeń i aparatów elektrycznych. System połączeń i zabezpieczeń powinien odpowiednio reagować zarówno na zwarcia jak i przerwy w układzie sterowania.

Falowniki - bezpieczeństwo wyłączenia

Przy uruchamianiu jakichkolwiek napędów zawsze należy zwracać szczególna uwagę na bezpieczeństwo osób obsługujących urządzenie. Przy doborze urządzeń zewnętrznych jak i projektowaniu szafy napędowej należy kierować się odpowiednimi przepisami i.. zdrowym rozsądkiem. Nie zawsze bowiem musimy stosować najdroższe aparaty z zakresu bezpieczeństwa do banalnych i dość bezpiecznych systemów napędowych które nie zagrażają praktycznie w żaden sposób życiu ludzkiemu.
W falownikach produkowanych obecnie, coraz częściej stosowany jest specjalna funkcjonalność STO (Safe Torque Off - Bezpieczne Wyłączenie Momentu). Poniżej zamieszczam porównanie kategorii zatrzymania i jak zaraz zobaczycie STO nie jest zbyt rewolucyjnym wynalazkiem ale nie można powiedzieć że jest zbędnym gadżetem montowanym w falowniku.

Kategoria 0 - zatrzymanie niekontrolowane, przez odłączenie zasilania od napędów

Do silnika nie jest dostarczana energia, która mogłaby spowodować jego ruch, jednakowoż w żaden sposób nie kontrolujemy zatrzymania napędu.
W przypadku zadziałania funkcji STO w falowniku zostaje odłączona część mocy (np tranzystory IGBT) w taki sposób że skutecznie zostaje "odcięte" ich zasilanie a silnik hamuje siłą oporu i bezwładnością obciążenia. Identyczną funkcjonalność uzyskamy stosując np. stycznik odcinający zasilanie falownika oczywiście sterowany w odpowiedni sposób zapewniający skuteczność odłączenia zasilania. Wyłączenie takie należy stosować wtedy gdy natychmiastowe wyłączenie zasilania nie powoduje dodatkowego zagrożenia. A w niektórych systemach napędowych takie zagrożenie może powstać...

Kategoria 1 - regulowane zatrzymanie silnika

Wykorzystując kategorię 1, następuje regulowane zatrzymanie silnika, a następnie w bezpieczny sposób odcinane jest napięcie do silnika. Napęd w stanie spoczynku nie może wytworzyć niebezpiecznych ruchów. Reasumując najpierw przeprowadzamy awaryjną procedurę hamowania rampą falownika a następnie odłączamy zasilanie falownika. Przy hamowaniu rampą możemy (w zależności od potrzeb) wspomagać zatrzymanie silnika prądem stałym. Kategorię 1 należy stosować wtedy gdy: awaryjne wyłączenie stwarza zagrożenie spowodowane niehamowanym wybiegiem.

Kategoria 2 - wyhamowanie kontrolowane i pozostawienie prędkości bezpiecznej

Zastosowanie tej metody powoduje wyhamowanie silnika w funkcji rampy czasowej do określonej prędkości bezpiecznej z brakiem możliwości w jakikolwiek sposób, zwiększenia tej prędkości. Odmianą tego typu zatrzymania jest kilkanaście scenariuszy hamowania silnika. Jedną z nich jest całkowite zatrzymanie z funkcją "trzymania" (odpowiedni moment blisko 0Hz) lub wyhamowanie do 0Hz i pozostawienie falownika z włączonym zasilaniem. Funkcję tę należy stosować wówczas gdy: pozbawienie zasilania stwarzałoby dodatkowe zagrożenie. Pamiętać jednak należy o zagwarantowaniu zatrzymaniu osi napędowych, lub przejście do prędkości bezpiecznej.

Zapraszam na stronę Akademia Falowników gdzie można dowiedzieć się więcej o systemach napędowych i odbyć szkolenie na temat doboru falowników i ich zastosowaniach w aplikacjach napędowych.
pozdrawiam Przemek

Falownik iS7 implementacja do ciężkiej pracy

Po zainstalowaniu w kilku aplikacjach o różnym stopniu skomplikowania falowników iS7 - nadszedł czas uruchomienia go w maszynie o szczególnym ciężkim rozruchu i ciężkiej pracy. W układzie napędowym maszyny uległ uszkodzeniu falownik firmy Siemens, który nie był szczególnie leciwy (około 5 lat) ale biorąc pod uwagę samą konstrukcję maszyny i warunki jego pracy, nawet nie bardzo dziwię się tej awarii. Ponieważ klientowi zależało na szybkiej reakcji a uszkodzony falownik nie bardzo kwalifikował się do naprawy, przystąpiłem do przygotowań zamiany napędu.
Na początek zapoznałem się z przyłączeniem do układu sterowania uszkodzonego sterownika i na podstawie ilości wejść i wyjść cyfrowych, analogowych i przekaźnikowych oraz trybu pracy napędu dobrałem falownik iS7 firmy LS. Następnie w Eplanie narysowałem zamianę zacisków sterowania uszkodzonego i nowego falownika wraz z zaznaczeniem parametrów wrażliwych całego układu. Falownik zamówiłem u stałego dostawcy w sklepie z falownikami firmy EL-HELU w Radomiu. Następnego dnia mogłem spokojnie rozpakować urządzenie i rozpocząć konfigurację w warunkach warsztatowych. Ma to tę zaletę że u Klienta pozostaje minimum pracy związanych z programowaniem falownika i możemy dość sprawnie dokonać rozruchu wstępnego i końcowego.

Konfiguracja iS7 jest szybka, łatwa i przyjemna dzięki panelowi operatorskiemu i odpowiedniemu zgrupowaniu parametrów nastaw. Prace te zajęły mi około pół godziny i po sprawdzeniu działania napędu w warunkach symulacji mogłem udać się do Klienta. Demontaż uszkodzonego falownika przeszedł dość sprawnie i po kilkudziesięciu minutach w szafie sterowniczej oczy cieszył nowy napęd... Podłączenie zacisków silnoprądowych trzeba było zmienić ze standardowych końcówek na końcówki "oczkowe") i zmuszony byłem do przedłużenia przewodów sterowniczych. Ekranowane kabelki sygnałów analogowych były na szczęście na tyle długie że mogłem swobodnie podłączyć je do zacisków iS7 zgodnie z regułami sztuki i przepisami dotyczącymi EMC..
Po zakończeniu części prac mechaniczo-elektrycznych, przystąpiłem do wstępnego uruchamiania napędu przy niskiej częstotliwości wyjściowej i zaprogramowaniu falownika iS7 do pracy wektorowej. Następnym krokiem było uruchomienie końcowe w warunkach pracy maszyny.
Zaskoczyła mnie pozytywnie, bardzo stabilna praca falownika podczas chwilowych i cyklicznych "uderzeń" maszyny, w tym momencie napęd zazwyczaj był przeciążany do 103...105%. W przypadku falownika iS7 - obciążenie wynosiło maksymalnie 98...99%! Związane jest to zapewne z szybką reakcją sterowania na zwiększone zapotrzebowanie na moment, wyrównanie jest na tyle szybkie że prawie niezauważalne. Świadczyć to może o przemyślanym algorytmie przeliczającym wielkości elektryczne i dopasowującym je do modelu silnika.
Dodatkowo musieliśmy wymienić wentylator szafy sterowniczej ze względu na jego uszkodzenie i po sprawdzeniu działania termostatu zakończyliśmy prace serwisowe.

Pozdrawiam Przemek ;)

Falowniki PowerXL DC1 i DA1 Eaton, pierwsze wrażenia...

Dziś miałem możliwość organoleptycznie zapoznać się z falownikami PowerXL DC1 i PowerXL DA1 i przeprowadzić pierwsze testy programowania jak również sprawdzenia ich parametrów technicznych podczas prób w hamowni.
Rodzina falowników PowerXL to przede wszystkim nastawienie firmy Eaton na łączenie sieciowe napędów z wykorzystaniem magistral komunikacyjnych oraz w systemie SmartWire (polecam do układów napędowych np. kaskad transporterów). Wykonanie falowników jest dosyć solidne i charakteryzuje się (jak zawsze) bardzo ładnym wyglądem pasującym do pozostałej aparatury firmy Eaton. Zasoby fizyczne we/wy falownika nie powalają na kolana ale możliwości pracy w sieciach rekompensują minimalistyczne podejście producenta. Falowniki posiadają:

• 3 wejścia cyfrowe (start do przodu, do tyłu oraz np. częstotliwość stała)
• uniwersalne wejście analogowe
• uniwersalne wyjście analogowe
• programowalne wyjście przekaźnikowe
• złącze RJ - CANopen, Modbus, PC

Oczywiście falowniki można rozbudowywać przez różne karty ale przy założeniu że falownik ten wykorzystamy jako pracujący w sieci, zasoby te są całkowicie wystarczające. Dostępne są również różne wersje wykonań z filtrami lub bez oraz z wbudowanym czoperem hamulca czy interfejsem SmartWire. Falowniki PowerXL DC1 to falowniki z przeznaczeniem do pracy lekkiej: pompy, wentylatory, transport technologiczny etc.. Falowniki PowerXL DA1 to falowniki do różnorakich zastosowań od pracy lekkiej do pracy ciężkiej, współpracujące z silnikami asynchronicznymi, BLDC, synchroniczne, tryb wektorowy prędkości lub momentu.
Podłączenie i pierwsze uruchomienie jest bardzo proste i sprowadza się do zaprogramowania kilku parametrów i falownik jest gotów do pracy. Poruszanie się po menu falownika nie przysparza większych kłopotów, oczywiście przy założeniu większego doświadczenia w programowaniu napędów. W niedługim czasie na stronie falowniki.com ukażą się raporty z testów ww falowników więc tu mogę tylko napisać że w całym zakresie dokonywanych przeze mnie prób falowniki zapewniały poprawną pracę silnika a parametry producenta nie są w żaden sposób zawyżone jak to bywa w przypadku urządzeń dalekowschodnich.

pozdrawiam Przemek ;)

Falowniki w aplikacjach dźwigowych

W odpowiedzialnych napędach dźwigowych, górniczych maszynach wyciągowych czy suwnicach, stosuję zazwyczaj bezkonkurencyjne falowniki ABB wykorzystujące technikę sterowania DTC (Direct Torque Control) Bezpośrednie Sterowanie Momentem.
Sterowanie DTC to zaawansowana technologia sterowania silnikiem zapewniająca bardzo dokładną dynamiczną i statyczną regulację prędkości i momentu obrotowego, nawet bez wykorzystania interfejsu sprzężenia zwrotnego. Idealnym przykładem falownika który znakomicie spisuje się w aplikacjach dźwigowych jest falownik ACS850 w którym (w dużym skrócie) sterowanie odbywa się na podstawie pomiarów natężenia prądu dwóch faz oraz napięcia obwodu pośredniego. Pomiar natężenia prądu trzeciej fazy jest wykorzystywany w celu zabezpieczenia przed zwarciem doziemnym. Perfekcyjna kontrola momentu obrotowego przy niskich częstotliwościach jest szczególnie korzystna przy napędach dźwigowych. Falowniki te są przyjazne w programowaniu i co najważniejsze bardzo niezawodne w działaniu. Jakby się tu nie rozpisywać każdy kto choć raz miał do czynienia z serią ACS150, ACS 310 czy ACS550 wie o czym piszę...
Szereg modułów rozszerzających możliwości falownika ACS850 oraz zastosowanie specjalistycznych interfejsów enkoderów (inkrementalne, absolutne, resolwery etc...) czy modułów komunikacyjnych, daje nam olbrzymie możliwości konfiguracyjne w zależności od naszych potrzeb aplikacyjnych.
Oczywiście w falownikach tych nie może oczywiście zabraknąć funkcji Safe Torque Off (bezpiecznego wyłączenia momentu. Funkcja Safe Torque Off wyłącza napięcie sterowania tranzystorów IGBT układu zasilania sekcji wyjściowej przemiennika, uniemożliwiając wytworzenie przez falownik, napięcia niezbędnego do wprawienia silnika w ruch. Po aktywowaniu tej funkcji, można wykonywać na urządzeniu pewne krótkotrwałe czynności (jak czyszczenie) lub prace konserwacyjne niezwiązane z częściami elektrycznymi bez odłączania dopływu napięcia zasilania do napędu.
pozdrawiam Przemek ;)

Falownik a może softstart ?

Spotykam się często ze złym doborem systemu sterowania silnikiem w szczególności w trudnych i ciężkich napędach. Czasami tam gdzie zastosowano układ rozruchowy z falownikiem całkowicie wystarcza tańsze rozwiązanie z zastosowaniem softstartu.
Dobór softstartu nie jest łatwy a jego zaprogramowanie wymaga wiedzy nie tylko na temat silnika ale musimy objąć w projekcie cały system elektryczno-mechaniczny aplikacji. Parametry silnika, takie jak prąd nominalny i napięcie pracy, są podstawowymi danymi uwzględnianymi w trakcie doboru softstartu. Parametry silnika można odnaleźć w danych katalogowych, bądź odczytać z tabliczki znamionowej umieszczonej na obudowie silnika. Następnym krokiem jest określenie z jaką aplikacją będziemy mieli do czynienia. Typowe urządzenia napędzane przez silniki elektryczne można podzielić z uwagi na przebieg momentu obciążenia w funkcji prędkości.

• Wentylatory i pompy posiadają moment obciążenia proporcjonalny do kwadratu prędkości.
• Sprężarki tłokowe, młyny, kruszarki mają moment stały w funkcji prędkości. Rozruch tych urządzeń softstartem możliwy jest pod pewnymi warunkami np.: zawory obejściowe w sprężarkach tłokowych muszą być otwarte do chwili zakończenia rozruchu
• Wirówki, niektóre rodzaje wentylatorów (osiowe) charakteryzują się dużym momentem bezwładności. Silnik napędzający takie urządzenie będzie rozpędzał się powoli

Dodatkowo musimy uwzględnić kilka ważnych aspektów pracy: czas rozruchu i prąd rozruchu, cykliczność pracy urządzenia oraz miejsce instalacji i sposoby chłodzenia urządzeń rozruchowych. Sprawdzić należy maksymalną ilość rozruchów na godzinę dobieranego softstartu i porównać to z ilością rzeczywistą rozruchów sterowanego urządzenia (z odpowiednią poprawką na rozruchy w trybie awaryjnym). Od strony aplikacyjnej zwróćmy uwagę na: ilość wejść cyfrowych, ilość wyjść przekaźnikowych, interfejs komunikacyjny (jeśli jest wymagany) oraz metodę układu obejściowego softstartu (wbudowany lub zewnętrzny bypass).
Ze względu na to że w chwili obecnej opracowuję artykuł opisujący szerzej aspekty doboru i programowania softstartów, zapraszam na stronę Akademia Falowników.
pozdrawiam Przemek

Falowniki średniego napięcia VFD firmy LS

Falowniki MV VFD posiadają wbudowany bezczujnikowy algorytm sterowania wektorowego, algorytm ten to nie tylko charakterystyka sterowania momentem, ale zdolność regulacji prędkości w stanach spowodowanych przez nagłą zmianę obciążenia. MV VFD generuje silny moment obrotowy przy niskim zakresie częstotliwości co klasyfikuje ten falownik jako napęd uniwersalny, zarówno do napędu maszyn jak i pomp i wentylatorów.Przyjazny dla użytkownika system monitorowania, wygoda i optymalne rozwiązanie dla szerokiego rozumianego przemysłu. W aplikacjach które wymagają wysokiego momentu obrotowego przy niskich obrotach, parametry elektryczne silnika powinny być właściwie ustawione dla optymalnego działania systemu napędowego.
W przypadku awarii podczas pracy falownika pojedynczej komórki, element jest pomijany (bypass) i neutralny punkt jest przesunięty. Ta funkcja może być obsługiwana automatycznie lub ustawiana ręcznie, przy czym moment rozruchowy jest stale utrzymywany, gdy komórka jest pominięta. Falowniki VFD posiadają zaawansowaną technikę regulacji napięcia. MV VFD utrzymuje wysoki współczynnik mocy przy standardowym silniku indukcyjnym w cały zakresie obrotów. (Powyżej 95%).
Falowniki MV VFD firmy LSiS, mają modułową budowę wielopoziomową, składającą się z transformatora wejściowego z dopasowywaniem napięcia zasilającego, kilkunastu elementów (cell) po 6 na fazę, oraz części sterująco-monitorującej. Każdy element wykorzystuje kontrolę PWM z rozproszonego systemu sterowania i posiada wbudowaną funkcję obejścia. Układ sterujący jest regulatorem zarządzania sterowaniem PWM, używa w tym celu komunikacji z każdym z 18 elementów falownika. Posiada przyjazny dla użytkownika system kontroli, sterowania i monitoringu. Falownik wyposażony jest rónież w swobodnie programowalny sterownik PLC z możliwością programowania przez użytkownika końcowego. Sterownik posiada wejścia i wyjścia cyfrowe jak również wyposażony jest w kanały wejść-wyjść analogowych w standardzie 0...10V lub 4...20mA.

Sterowanie wektorowe

Falowniki MV VFD posiadają wbudowany potężny algorytm bezczujnikowego sterowania wektorowego. Algorytm ten jest podstawą technologii VFD, dzięki temu osiągnięto znakomite charakterystyki sterowania momentem i zdolność precyzyjnej kontroli prędkości również w chwilach znacznych zmian obciążenia. MV VFD generuje wysoki moment obrotowy przy niskim zakresie obrotów. W aplikacjach które wymagają wysokiego momentu obrotowego przy niskich obrotach, parametry elektryczne silnika powinno być odpowiednio ustawione dla optymalnego działania falownika. Funkcja Auto Tuning automatycznie mierzy silnik i zapisuje parametry potrzebne do sterowania, np. rezystancję stojana, rezystancja wirnika, induktancja czy prąd jałowy.

Zapraszam do zapoznania się z szeroką ofertą falowników LG.

Falowniki - wektorowy tryb sterowania prędkością czy momentem ?

Układ sterujący falownikiem może realizować różne algorytmy pracy napędu. Algorytmy te należy wybierać na miarę potrzeb układu który napędzamy w taki sposób aby najbardziej efektywnie wykorzystać falownik. W niniejszym poście pominę tryb sterowania skalarnego, który nie jest zbytnio skomplikowany i najczęściej stosowany jest w prostych układach pompowo-wentylatorowych.
Tryb skalarny posiada szereg wad które dyskwalifikują falownik "skalarny" do bardziej zaawansowanych aplikacji napędowych o większych wymaganiach. Tu wkraczają falowniki ze sterowaniem wektorowym. Falownik wektorowy można użyć w aplikacjach sterowania silnikami (wymagana konfiguracja jeden falownik-silnik, bez możliwości pracy wielosilnikowej). Dobry falownik posiadać powinien minimum dwa tryby wektorowe:

• tryb wektorowy prędkości
• tryb wektorowy momentu

Tryb wektorowy prędkości

Tryb ten przeznaczony jest do aplikacji jednosilnikowych wymagających wysokiego momentu rozruchowego, szybkiej regulacji i reakcji na nagłe zapotrzebowanie na moment. W większości maszyn stosowany jest właśnie wektorowy tryb prędkości. Falownik pracuje z normalną regulacją oraz pełną kontrolą momentu obrotowego silnika. Proszę zwrócić uwagę że w trybie tym nie mówimy o regulacji częstotliwości a o regulacji i kontroli prędkości obrotowej silnika. Jest to bardzo często mylone! Dzięki kontroli momentu oraz możliwości wpływania na jego wartość, możliwe jest osiągnięcie wysokiej dynamiki, charakteryzującej się szybkimi reakcjami na zmiany wartości zadanej i porównania z aktualnym obciążeniem silnika a co za tym idzie odpowiedzią układu sterującego. W taki sposób mamy pełną kontrolę nad stanami i dynamiczną pracę.

Tryb wektorowy momentu

Tryb ten stosujemy do aplikacji jednosilnikowych wymagających sterowania wektorowego niezależnego od prędkości. Najczęściej tryb ten wykorzystujemy w układach nawijania lub przewijania np. blachy, papieru czy folii. W urządzeniach nawijających i odwijających istnieje potrzeba kontrolowania naprężenia materiału. Regulację momentu obrotowego i naprężenia nawijanego materiału umożliwia tryb sterowania momentem. Pamiętać przy tym należy że regulujemy moment a nie prędkość!

Tryb wektorowy wymaga większej ilości nastaw niż tryb skalarny, jednocześnie należy przeprowadzić manualny lub automatyczny bieg identyfikacyjny (autotuning) zespołu falownik-silnik. Jest to niezbędne w celu perfekcyjnego dopasowania silnika i falownika.
Doskonałym przykładem urządzenia które posiada wszystkie funkcje sterowania jest falownik SMV Lenze. Falownik ten posiada niżej wymienione tryby sterowania:

stały V/Hz	stały moment do większości lekkich aplikacji napędowych
zmienny V/Hz	do aplikacji pomopowo-wentylatorowych
wzmocniony stały V/Hz	tryb wzmocniony do zastosowań ogólnych
wzmocniony zmienny V/Hz	do aplikacji wielosilnikowych
wektorowy prędkości	aplikacje jednosilnikowe maszynowe
wektorowy momentu	aplikacje nawijania, przewijania etc.

Dzięki wielu możliwością sterowania falownik ten jest uniwersalnym napędem który możemy stosować w wielu aplikacjach napędowych, zarówno w prostym sterowaniu skalarnym jak i wymagających układach z zapotrzebowaniem na duży moment i szybką reakcję na zmiany obciążenia.
Falowniki Lenze można kupić w dobrej cenie w sklepie internetowym, który z czystym sumieniem polecam.
Pozdrawiam serdecznie, Przemek.

Falowniki w technice zdecentralizowanej

Zdecentralizowana falownikowa technika napędowa nie jest zbyt popularna u polskich producentów linii technologicznych. W dalszym ciągu stosowany jest zazwyczaj, klasyczny sposób sterowania silnikami za pomocą falowników umieszczonych w szafie napędowej. Jakie korzyści przynosi stosowanie falowników montowanych bezpośrednio na silniku lub w jego pobliżu, postaram się przedstawić poniżej.
Rozróżnić należy dwa sposoby montażu falowników techniki zdecentralizowanej: falowniki montowane bezpośrednio na silnik oraz falowniki do montażu przy silniku. Pierwsze rozwiązanie zmusza nas do stosowania silników dostosowanych do falowników drugie pozwala na dowolność wyboru silnika do projektowanej aplikacji.
Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety, wybór oczywiście zależy od nas. Najmniej komplikacji sprawia zespół falownik-silnik, jedną z głównych zalet tego rozwiązania jest brak kabla silnikowego z zaciski falownika połączone są mechanicznie bezpośrednio z zaciskami silnika - pozwala to na zmniejszenie czasu montażu połączeń elektrycznych.

Sposoby sterowania

Podstawowe sposoby sterowania za pomocą wejść cyfrowych i analogowych są oczywiście dostępne w tego rodzaju falownikach ale pełne wykorzystanie techniki zdecentralizowanej to połączenia sieci przemysłowych, zazwyczaj są to popularne standardy: CANopen , EtherCAT , PROFIBUS , PROFINET, AS-Interface. W swoich aplikacjach osobiście preferujemy sieć CANopen co jest związane ze sterownikami PLC jakie wykorzystujemy a prostota i wielostopniowa diagnostyka pozwala nam na bezpieczną i bezawaryjną pracę systemu sterowania i napędów. Takimi napędami są np. falowniki Lenze, które wykorzystuje bardzo często w swoich projektach.
Zastosowanie sieci pozwala na pełne wykorzystanie falownika, sterowanie nim oraz diagnostykę, nowoczesne systemy sieciowe pozwalają na szybka transmisję i wymianę danych pomiędzy poszczególnymi uczestnikami sieci a sterowaniem nadrzędnym. W falownikach producentów którzy dbają o swoich Klientów, istnieje możliwość pełnej lub prawie pełnej parametryzacji jednostki napędowej poprzez sieć, oznacza to że nie musimy biegać od napędu do napędu z laptopem lub panelem serwisowym ale wygodnie siedząc przy komputerze zmieniamy dane w poszczególnych napędach.

Zalety

Zmniejszenie kosztów montażu, kosztów specjalizowanych kabli, gabarytów szafy napędowej (lub całkowity jej brak) to podstawowe zalety zastosowania falowników w technice zdecentralizowanej. W ten sposób, skomplikowaną strukturę maszyny, można również uczynić bardziej przejrzystą. Swoją sprawność i skuteczność te zdecentralizowane przemienniki częstotliwości udowadniają szczególnie w branży samochodowej, logistyce - systemach transportujących i magazynowych czy w drukarniach. Dzięki temu otrzymujemy napęd łatwy w rozruchu i technologii Plug (Plug and Drive) a modułowa konstrukcja składająca się z jednostki napędowej, jednostki łączności i modułu jednostki przyłączeniowej pozwala na zmniejszenie magazynowanych części zamiennych co redukuje koszty logistyczne i utrzymania ruchu. Polecam tego typu rozwiązania a w przypadku problemów proszę o kontakt ze sklepem z falownikami, koledzy na pewno pomogą dobrać cały system.

Pozdrawiam, Przemek ;)

Sterowanie falownikiem przez sieć

Większość falowników produkowanych w ostatnich latach, posiada wbudowany interfejs sieciowy - zazwyczaj jest to łatwy w implementacji i prosty protokół Modbus. Osobiście za nim nie przepadam i uważam go za zbyt prosty i niezbyt przyjazny w obsłudze, ale jest to moja subiektywna opinia i tak czy siak muszę czasami pracować z tą siecią w projektowanych układach napędowych.
Sieć przemysłowa zapewnia nam dwukierunkową łączność pomiędzy sterowaniem nadrzędnym Master (np. przekaźnik programowalny lub sterownik PLC) i urządzeniami Slave, które "słuchają" się Mastera i wykonują jego polecenia. W niektórych typach falowników nie jest nam potrzebny zewnętrzny sterownik a rolę Mastera może przejąć wyznaczony do tego celu falownik który zarządza zasobami pozostałych napędów. W dużym skrócie, protokoły sieciowe oferują nam:

• odczyt zmiennych procesowych z falownika
• odczyt błędów i stanów alarmowych
• sterowanie falownikiem
• zmiana nastaw falownika

Stosując w naszym sterowaniu protokół sieciowy, za pomocą dwużyłowego przewodu mamy dostęp do większości zasobów programowych falownika. Przy rozległych systemach sterowania i/lub zastosowaniu wielu napędów falownikowych jest to funkcjonalność wielce wygodna i umożliwia szybką parametryzację i diagnostykę urządzeń. Jednakże nie należy do końca zachłystywać się możliwością uruchamiania czy zmiany kierunku obrotów silnika przez sieć bez odpowiedniego zabezpieczenia się. Najczęstszym błędem przy wykorzystywaniu sieci jest brak odpowiedniej procedury pozwolenia na start falownika. Mimo że mamy możliwość podania polecenia START (RUN) falownika, samo zezwolenie powinno być "podparte" stykiem który podłączony jest do wejścia cyfrowego falownika. W dobrych napędach jest to dedykowane wejście zezwolenia na pracę (ENABLE) lub wejście cyfrowe z możliwością zaprogramowania takiej funkcji. W nowszych modelach mamy (a przynajmniej powinniśmy mieć) zaciski bezpiecznego zatrzymania momentu (STO). Na rysunku obok jest przedstawiony uproszczony schemat zasady działania STO wbudowanego w falownik ACS355 firmy ABB. Takie zabezpieczenie i system sterowania w oparciu o sieć przemysłową pozwala na poprawną i bezpieczną pracę układu napędowego bez możliwości przypadkowego rozruchu lub samorozruchu.
Pozdrawiam Waldek.

Zastosowanie falownika w posuwie maszyny

W różnego rodzaju maszynach do drewna czy metalu występują pojedyncze lub całe zespoły posuwów, sprzęgniętych mechanicznie i/lub elektrycznie. Dziś przedstawię najprostszy sposób sterowania silnikiem posuwu z wykorzystaniem falownika.
W starych obrabiarkach, często stosowano silniki prądu stałego wraz z regulowanym zasilaniem i w takich przypadkach nie powinno być absolutnie żadnych problemów z dostosowaniem sterowania falownikiem silnika asynchronicznego. W schemacie przedstawionym obok dla jego przejrzystości wyłączniki krańcowe jazdy posuwu w prawo i w lewo ale myślę że nawet jeżeli układ będzie budowany od nowa, nie będzie problemów z ich wrysowanie w układ sterowania.

Opis przycisków

S1	STOP
S2	START w PRAWO
S3	START w LEWO
S4	OBROTY ZWIĘKSZ
S5	OBROTY ZMNIEJSZ

W niniejszym przykładzie zastosowany falownik iG5A firmy LS (LG) i do jego zacisków odwołuje się przykładowy schemat elektryczny. Zrezygnowano z klasycznego zadawania prędkości obrotowej za pomocą potencjometru na korzyść motopotencjometru. Do falownika podłączony jest wyświetlacz cyfrowy z wejściem analogowym, wyskalowany do maksymalnej prędkości posuwu po przełożeniu. W ten sposób operator może dostosować obroty silnika a co za tym idzie prędkość posuwu do wymagań technologicznych.

Opis programowania

parametr	wartość	opis
Frq	8	metoda zadawania częstotliwości
I17	0	funkcja wejścia cyfrowego P1
I18	1	funkcja wejścia cyfrowego P2
I19	15	funkcja wejścia cyfrowego P3
I20	16	funkcja wejścia cyfrowego P4
I24	17	funkcja wejścia cyfrowego P8
F63	1	zapamiętywanie ustawionej częstotliwości

W załączonej tabelce znajduje się opis podstawowych funkcji falownika jakie trzeba zaprogramować aby system został uruchomiony. Oczywiście w celu spełnienia wysokich wymagań układu, trzeba uruchomić w falowniku sterowanie wektorowe ale mam nadzieję iż z tym również nie będzie większych kłopotów. Bardzo ciekawą funkcją w falownikach LG iG5A jest parametr F63, jeżeli w tym parametrze ustawimy "1" - to falownik będzie pamiętał ostatnią ustawioną częstotliwość, zarówno po naciśnięciu przycisku STOP jak i wyłączeniu zasilania falownika. Jeżeli w parametrze tym ustawimy "0" - to zarówno po naciśnięciu przycisku STOP jak i wyłączeniu zasilania, częstotliwość zadana będzie równa 0 Hz i za każdym razem musimy ustawiać żądaną częstotliwość.

Pozdrawiam serdecznie
Przemek

Falowniki do wentylatorów

Układy wentylacji i klimatyzacji bytowej lub przemysłowej to najpopularniejsza dziedzina w której wykorzystuje się falowniki. Charakterystyka sterowania zmiennomomentowego jest bardzo ekonomiczna, polega na dostarczeniu do silnika minimalnie wymaganej energii nie powodując przy tym obniżenia się częstotliwości wyjściowej poniżej wartości zadanej.
Doboru wentylatorów powinien wykonać specjalista który precyzyjnie wyliczy według założeń i naszego zapotrzebowania stosowny model. Można również (przy wentylatorach standardowych) oprzeć się o karty katalogowe ogólnie udostępniane przez producentów. Z własnego doświadczenia wiem że większość sprzedawców wentylatorów orientuje się tylko w podstawowych modelach tak że odradzam opieranie się na ich wskazówkach w przypadku nietypowych układów lub doboru zespołu wentylatorów.
Niezwykle ważnym aspektem jest również niezawodność mechaniczna wentylatora, silnika elektrycznego jak i samego falownika, dlatego też aplikacja wentylatorowa powinna być przemyślana i w przypadku ważnych wentylatorów zabezpieczona układem obejściowym (bypass).

wydajność	V [m3/s]
przyrost ciśnienia	Δ [Pa]
gęstość czynnika	ρ [kg/m]
maksymalna temperatura czynnika	Tmax [°C]
zapylenie czynnika	p [g/m]
dopuszczalny hałas	L [dBA]
rodzaj regulacji	...

Kryteria doboru wentylatorów (wymagania ogólne) są przedstawione w tabelce. Falownik do wentylatorów należy dobierać według prądu silnika, jest to najistotniejsze kryterium jakiego powinniśmy przestrzegać. Pozostałe istotne i interesujące nas zasoby falownika to: ilość wejść i wyjść cyfrowych, ilość i rodzaj wejść analogowych, ilość wyjść cyfrowych i przekaźnikowych oraz możliwości połączeń sieciowych.
W zależności od sposobu sterowania falownikiem możemy potrzebować większą ilość wejść cyfrowych. W podstawowym prostym systemie wykorzystujemy minimalną ich ilość. Doskonałym przykładem falownika do wentylatorów jest napęd serii iC5 firmy LSiS (LG). Wbudowany filtr przeciwzakłóceniowy sprawia, że falownik ten jest bardzo tanim i prostym rozwiązaniem regulacji prędkości obrotowej silników wentylatorów. Jeżeli budujemy system bardziej rozbudowany lecz nie chcemy lub nie możemy stosować bardziej zaawansowanych systemów sterowania np. PLC, proponuję projektowanie tego typu aplikacji w oparciu o falowniki ABB - serii ACS 150 lub ACS 310. Falowniki te są dedykowane dla aplikacji zmienno-momentowych. W niewielkiej obudowie kryje się cały zestaw cech programowych wykorzystywanych w aplikacjach pompowych i wentylatorowych takich jak optymalizacja energii, regulatory PID i funkcja PFC ("Pump and Fan Control") do sterowania pomp pracujących równolegle. Dzięki temu regulację parametrów pracy całego układu napędowego można uzależnić od ciśnienia, przepływu lub innych zmiennych procesowych.
Pozdrawiam serdecznie - Przemek

Łączenie szyny DC w falownikach

Wiele pytań otrzymuję w sprawie odzysku energii i wykorzystania szyny DC w instalacjach wielosinikowych. W maszynach gdzie pracuje kilka silników sterowanych falownikami nie zawsze wszystkie napędy są jednakowo obciążone. Często jednak jednostkowe, mocno dociążone silniki przy hamowaniu przechodzą do pracy generatorowej i od tego momentu mogą pojawiać się problemy. Oczywiście każdy falownik możemy wyposażyć w rezystor hamowania (przy założeniu wykorzystywania falowników z wbudowanym chopperem) lub chopper zewnętrzny z rezystorem. Zamieniamy jednak część zużytej energii w ciepło i w ten prosty sposób tracimy pieniądze.
W napędach wielosilnikowych możemy połączyć wszystkie falowniki przez szynę DC (oczywiście z zastosowaniem zabezpieczeń przewidzianych dla prądu stałego) i zastosować chopper zewnętrzny z jednym lub kilkoma rezystorami.
Jaka jest zaleta tego układu ? Otóż w układach napędowych nieobciążonych równomiernie podwyższone (przez pracę generatorową) napięcie może być "zużywane" przez napędy w danej chwili niedociążone. W ostateczności nadmiar energii będzie odprowadzany przez chopper i rezystor. Pozwala to na mniejsze zużycie energii elektrycznej oraz w niektórych układach bardziej równomierną pracę falowników.
Takie połączenia wymaga trochę pracy i nakładów finansowych (kable, zabezpieczenia etc..) które w krótkim czasie zwracają się przez oszczędności ale zwrócić uwagę należy również na zmniejszenie awaryjności systemu oraz zwiększenie żywotności falowników.
Do łączenia równoległego falowników musi pozwalać konstrukcja danego modelu i dopuszczenia producenta, taka informacja zazwyczaj podawana jest w dokumentacji.
Generalnie połączenie szyny DC, zapewnia większe bezpieczeństwo i lepsze funkcje sterowania. Dzięki temu wały poszczególnych silników mogą być różnym stopniu sprzężone – np. w maszynie papierniczej, walcarkach dużej mocy lub w wirówkach w cukrowniach. Zabezpieczenia pomiędzy szyną DC a poszczególnymi falownikami oraz model/typ choppera i rezystor lub zespół rezystorów, należy wyliczyć przy projektowaniu całego układu ! W mojej praktyce najczęściej łączyłem falowniki Lenze, ABB, Eaton, ale oczywiście zawsze można wykorzystać napędy innych firm.
Pozdrawiam Przemek !

Falowniki ze sterowaniem sekwencyjnym

Producenci falowników prześcigają się w zachęcaniu nas do korzystania z ich napędów i rozszerzają możliwości sterowania za pomocą wbudowanych funkcji lub dodatkowych kart. Bardzo ciekawą alternatywą jest zaimplementowania sterowania sekwencyjnego które pojawiło się w zmodernizowanym falowniku smv Lenze.
Miałem pod koniec ubiegłego roku możliwość wykorzystania sekwencera w maszynie do wyginania drutu. W normalnym układzie musiałbym zastosować kilka przekaźników elektromagnetycznych lub mały przekaźnik programowalny. Dzięki funkcji sterowania sekwencyjnego mogłem bez problemu uruchomić sterowanie wyginarką, praktycznie bez żadnych elementów zewnętrznych. Identyczne sterowanie można również wykonać przy pomocy karty PLC wbudowanej np. w falownik iS7 firmy LG (LSiS).
Funkcja sekwencera zawiera 16 kroków, każdy krok może mieć indywidualnie definiowane czasy ramp, czas trwania oraz częstotliwość wyjściową. Sekwencer ma do wyboru 3 tryby pracy definiujące w jaki sposób napęd przechodzi pomiędzy poszczególnymi krokami:
- przejście czasowe,
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd automatycznie przechodzi przez każdy krok. Czas pozostawania trwania kroku jest zdeterminowany wartością ustawioną w parametrze: czas w bieżącym kroku.
- przejście od wejścia cyfrowego,
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd przechodzi do następnego kroku po wystąpieniu narastającego zbocza na wejściu cyfrowym o najwyższym priorytecie z przypisanych do funkcji wyzwalany krok 24
- przejście czasowe lub od wejścia cyfrowego.
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd automatycznie przechodzi przez każdy krok. Czas pozostawania trwania kroku jest zdeterminowany wartością ustawionąw parametrze Czas w bieżącym kroku, jednakże po wystąpieniu narastajcego zbocza na wejściu cyfrowym o najwyższym priorytecie z przypisanych do funkcji wyzwalany krok 24 napęd przejdzie do realizacji następnego w kolejności kroku.

Ważne przy tym jest że dostęp do wszystkich elementów programowych sekwencera jest bezpośrednio z klawiatury falownika i nie musimy podłączać laptopa z oprogramowaniem w celu parametryzacji sterowania. Wykorzystując sam falownik smv i minimalną ilość elementów zewnętrznych można zbudować całkiem skomplikowany system sterowania co jest niebagatelną wartością w czasach poszukiwania dobrego, markowego sprzętu z jak najniższym budżetem.
Na zakupy falowników smv Lenze zapraszam do zaprzyjaźnionego sklepu internetowego, zawsze można tam uzyskać fajne ceny. Więc polecam !
Pozdrawiam Przemek !

Optymalizacja falowników w układach napędowych

W dzisiejszych czasach niesłychanie ważną sprawą jest oszczędność energii elektrycznej. W wielu aplikacjach, gdzie falowniki obsługują różne cykle obciążenia można oszczędzać energię, np. podczas pracy z małymi obciążeniami redukując natężenie pola magnetycznego w silniku. Umiejętne posługiwanie się parametrami falownika pomaga zaoszczędzić do 50% energii elektrycznej. Jest to niebagatelna wartość przeliczana na konkretne pieniądze.
Oczywiście uzależnione to jest od wielu uwarunkowań takich jak: rodzaj aplikacji i zastosowanych urządzeń, typ i producent falownika (możliwości programowe), rodzaj zastosowanego scenariusza sterowania. I tak na przykład w prostych falownikach firmy LSiS (popularne LG) mamy ograniczone możliwości optymalizacyjne co nie przeszkadza przy umiejętnych nastawach osiągnąć dość dobre wyniki oszczędzania szczególnie tam gdzie obciążenie rośnie w kwadracie w stosunku do prędkości np. wentylatory i pompy wirujące, specjalnie ukształtowane charakterystyki U/f też mogą przyczynić się do wzrostu oszczędności energii.
W bardziej zaawansowanych falownikach mamy do dyspozycji specjalizowane optymalizatory energii np. AEO - Automatic Energy Optimalization lub specjalizowane makra gdzie możemy wprowadzić stawkę taryfową za kWh i obserwować "na żywo" ile energii i na jaką kwotę zaoszczędziliśmy w jednostkach kalendarzowych (cykl miesięczny czy roczny).
Taką wbudowaną opcję mają falowniki ABB serii ACS, sama (podstawowa) optymalizacja jest dość prosta w programowaniu a wymierne oszczędności możemy obserwować na panelu wyświetlacza. Pełna optymalizacja falowników wymaga wiedzy i doświadczenia ale precyzyjne nastawy potrafią znacznie zmniejszyć zużycie energii elektrycznej. Wiele osób niestety kieruje się myślą iż samo podłączenie falownika do silników pozwoli na oszczędności i w kilku mniej wymagających aplikacjach faktycznie tak jest, ale zużycie energii zmniejsza się tylko o około 5...10% resztę musimy dopasować samodzielnie tak aby efektywnie wykorzystać zastosowane falowniki.
Już wkrótce rozpocznie się cykl szkoleń z zakresu podstawowego (w późniejszym czasie zaawansowane) z zakresu doboru i programowania falowników. Chętnych zapraszam na stronę Akademii Falowników gdzie można zapisać swój adres e-mail na który zostanie przesłana oferta szkoleń.
Szkolenia są praktycznie bezpłatne wnoszona jest niewielka opłata którą można "odzyskać" kupując w przyszłości falowniki...

Falowniki z Allegro - odsłona druga

Na naszym blogu pisaliśmy już kiedyś o skutkach kupowania falowników na portalu aukcyjnym Allegro i o jakości tychże napędów. Niniejszy post tyczy się również zakupu falownika na tym portalu i problemach jakie z tym nastąpiły. Człowiek który się zgłosił przez e-mail bezpośrednio do mnie, poinformował o zakupie nowego falownika (są "dystrybutorzy" desperaci którzy w ten sposób usiłują sprzedawać falowniki !) i nie może według swoich potrzeb go uruchomić.
Zwrócił się więc do owego sprzedawcy ze swoim problemem a ten odmówił mu pomocy twierdząc że "on sie na tym nie zna i tylko sprzedaj falowniki". Problem polega na połączeniu falownika z regulatorem i czujnikiem ciśnienia pracującym w sieci Modbus.
Oczywiście nie każdy sprzedawca musi mieć wiedzę na temat sieci przemysłowych a tym bardziej na temat programowania, vide: hurtownie które mają jeden cel (jaki niektóre firmy handlowe) maksymalnie "zbić" cenę, sprzedać i... zapomnieć o samej sprzedaży jak i o Kliencie. Rola dystrybutora jest jednak inna ! Jeżeli sam nie potrafi pomóc Klientowi, powinien w taki sposób skojarzyć Klienta i np. dział wsparcia technicznego producenta lub importera żeby Klient końcowy był zadowolony. A ten konkretny sprzedawca w tym momencie całkowicie pozostawił swojego Klienta samemu sobie...
Po przedstawieniu dokumentacji regulatora i czujnika temperatury, udało się całkowicie zaprogramować zarówno regulator jak i falownik i przesłać klientowi listę nastaw obydwu urządzeń. Oczywiście nie obyło się bez konsultacji telefonicznych tak aby dokładnie wyregulować całość systemu napędowego. System pracuje a my pozyskaliśmy następnego Klienta który otrzymuje ode mnie pełne wsparcie techniczne przez cały żywot zakupionych urządzeń.
Piszę o tym bo przedstawiony przypadek nie jest odosobniony i w taki czy inny sposób pomagamy Klientom. Oczywiście nie w każdym przypadku mogę zrobić to bezpłatnie.. telefony, paliwo wszakże kosztuje. Dziwi mnie i zastanawia tylko metoda postępowania "handlarzom" z allegro którzy prawie hurtowo sprzedają za wszelką cenę urządzenia o których mają powierzchowne pojęcie a nie zatrudniają fachowców którzy zapewniali by wsparcie techniczne chociażby na poziomie podstawowym i średnim.
Ja jak zwykle Was pozdrawiam i zapraszam do sklepu z falownikami w którym kupicie falownik z bezpłatnym programowaniem !


Aktualizacja Kolejny kwiatek z Allegro, ten sprzedawca ustala nowe prawo Ohma !

Konserwacja falowników

Ile czasu bezawaryjnie będzie pracował falownik zależy w wielkiej mierze od metod jego konserwacji. Jeżeli sprzedawca powie Wam że "lata całe, bo elektronika się nie starzeje" nie wierzcie ! Elementy elektroniczne stosowane w falownikach (pomijam tu marki i ich jakość...) starzeją się chociażby ze względów temperaturowych. Przykładem są kondensatory elektrolityczne które są bardzo ważnym i często nie docenianym elementem. A od nich zależy wydajność napędu ! Czasami mam do czynienia z leciwymi szafami i systemami napędowymi które w sytuacji podbramkowej zostały zgłoszone do przeprowadzania przeglądu i konserwacji. Winni takiej sytuacji są zarówno producenci, sprzedawcy jak i służby utrzymania ruchu. Niewiele firm w dokumentacji technicznej opisuje metodykę i czasookres przeprowadzania przeglądów konserwacyjnych. A ponieważ i sprzedawców profesjonalnych jak na lekarstwo.. temat ten niestety, jest zaniedbany.
Jakie czynności w takim razie należy wykonać ? Przede wszystkim musimy o falownikach pamiętać, że istnieją, pracują i są zaniedbywane.

Ustalić należy preliminarz przeglądów, podczas których przeprowadzać należy poniższe czynności:
co pół roku

• czyszczenie kratek wentylacyjnych i stanu wentylatorów szaf napędowych
• jak wyżej.. ale wentylatora (lub wentylatorów) falownika
• sprawdzenie temperatury wewnątrz szafy napędowej oraz temperaturę radiatora (w dobrych falownikach można sprawdzać programowo z historią włącznie)

przynajmniej raz w roku

• sprawdzenie i ewentualne dokręcenie za pomocą wkrętaka lub klucza dynamometrycznego, śrub zacisków silnoprądowych z momentem dokręcania wg dokumentacji falownika
• kontrola i odkurzenie płyty głównej falownika
• sprawdzenie i pomiar połączeń ekranów kabli i przewodów

minimum co pięć lat

• sprawdzenie pojemności i ewentualna wymiana kondensatorów elektrolitycznych
• kontrola łożysk wentylatorów i wymiana w przypadku konieczności

Oczywiście przedstawione dane są niezbędnym minimum i prace związane z przeglądami okresowymi mogą być częstsze. Zależeć to powinno od rodzaju pracy falownika, temperatury środowiska, zapylenia itd... Pamiętać również należy o okresowej wymianie baterii w panelach (te które posiadają) oraz o sprawdzeniu stanu złącz słaboprądowych i instalacji sieci komunikacyjnych (przewodowych i światłowodowych) jeśli takie występują.
Przy cyklicznym prowadzeniu powyższych prac - zwiększymy znacznie czas pracy falowników jak również znacznie zmniejszymy ich awaryjność.
Polecam falowniki LG iG5A w sklepie internetowym - w dalszym ciągu wysyłka bezpłatnie :)
Pozdrawiam serdecznie, Przemek !

Proste sposoby zadawania częstotliwości w falownikach

Kilkanaście postów wstecz pisałem na temat wejść analogowych w falownikach, ze względu na pytania dotyczące falowników z wbudowanym potencjometrem kreślę słów kilka na ten temat w sposób bardziej praktyczny.
Generalnie rzecz biorąc potencjometr wbudowany w falownik nie powinien być używany do roboczej regulacji częstotliwości falownika!
Żywot takiego potencjometru jest dość krótki (przy częstej regulacji) i co ważniejsze operator nie może mieć dostępu do falownika. Po co zatem producenci (na szczęście coraz rzadziej) umieszczają potencjometr ? Można go używać jako element do zadawania częstotliwości w trybie serwisowym lub jako regulacja punktu odniesienia dla regulatora wewnętrznego PID. Dlatego też w prostych systemach sterowania należy używać chociażby potencjometru zewnętrznego.
W prezentowanych przykładach posłużymy się popularnym falownikiem iG5A firmy LSiS.
Zastosowanie nawet zwykłego potencjometru którego koszt nie przekracza kilku złotych, zwiększa bezawaryjną pracę falownika, liczyć się w takim przypadku musimy w zależności od jakości potencjometru i częstotliwości jego wykorzystania - będziemy musieli wymieniać go co jakiś czas.
Potencjometr zewnętrzny
Na górnym rysunku przedstawiamy najprostsze połączenie potencjometru z wykorzystaniem źródła napięciowego 10V (zacisk VR falownika). Suwak potencjometru łączymy z wejściem analogowym napięciowym (zacisk V1) a drugi skrajny koniec potencjometru łączymy z zaciskiem CM falownika. W ten sposób uzyskamy najtańszy sposób zadawania częstotliwości a co za tym idzie sterowanie prędkością obrotową silnika.
Zadawanie zewnętrzne 0...10V
Rysunek środkowy pokazuje połączenie zdalnego zadajnika, czujnika (np. ciśnienia) lub sterownika PLC z wyjściem analogowym napięciowym do falownika. Ważne w tym sposobie podłączenia jest aby pamiętać o połączeniu napięcia odniesienia (minus zasilacza) elementu zewnętrznego do zacisku CM falownika.
Zadawanie zewnętrzne 0...20 mA bez zasilacza zewnętrznego
W przypadku stosowania np. czujnika ciśnienia, możemy w prosty a co ważne tani sposób rozwiązać zasilanie takiego układu. Plus czujnika ciśnienia podłączamy do zacisku VR falownika (+10V) a minus przetwornika do prądowego wejścia analogowego w falowniku. W nie rozbudowanych aplikacjach pozwala to na zmniejszenie kosztów (brak dodatkowego zasilacza) i upraszcza schemat połączeń. W każdym przedstawionym powyżej przypadku, konieczne jest stosowanie ekranowanych przewodów połączeniowych !
Falowniki iG5A LG (LSiS) kupicie w polecanym sklepie on-line, nie ponosząc kosztów dostawy, w sklepie można nabyć równierz potencjometry i zadajniki analogowe oraz inny osprzęt do systemów napędowych.
Pozdrawiam, Przemek.

Falownik i zasilanie z agregatu

Często dostajemy zapytanie dotyczące pracy falownika zasilanego z agregatu, ponieważ problematyka ta nie jest opisywana przez producentów falowników postanowiłem przekazać swoje doświadczenia jakie posiadamy.
Podstawą przy uruchamianiu takich aplikacji napędowych jest dobór agregatu prądotwórczego, i tu pojawia się pierwszy problem. Zazwyczaj jest to niskiej jakości urządzenie, produkowane na dalekim wschodzie.;) Agregaty te posiadają lub nie systemy AVR (Automatic Voltage Regulator) i nie stanowi to większego problemu dla nas najgorszą wadą jaką posiadają to szereg harmonicznych o istnieniu których zazwyczaj nie mamy pojęcia. Oczywiście ideałem byłoby zainstalowanie agregatu który ma minimalną ilość zakłóceń ale te jak wiadomo są drogie a i co do rzeczywistych parametrów (w zależności od producenta czy miejsca instalacji) trochę im daleko.
Co zatem powinniśmy zrobić ?
Musimy dobrać falownik który posiada wbudowany dławik sieciowy lub dobrać taki dławik ze zdolnością przenoszenia prądu jaki jest wymagany dla danego modelu. Sprawdzić to możemy w dokumentacji falownika. Przy okazji doboru falownika muszę rozczarować co niektórych kolegów iż nie wszystkie typy falowników będą poprawnie pracowały ! Szczególnie najniższa półka cenowa sprawuje się beznadziejnie lub nie uruchomimy ich w ogóle...
Najlepszą metodą doboru jest praktyczne połączenie agregatu z falownikiem z zachowaniem wszystkich elementów które powinny być podłączone i uruchomienie - zarówno agregatu jak i obciążenia (silnika). Próby powinny być przeprowadzane w warunkach zgodnych (lub przybliżonych) z tymi w jakich napęd będzie pracował. Oczywiście chodzi tu o wydajność prądową agregatu, falownika itd...
Z doświadczenia dodam że kable zasilające jak i silnikowe powinny być ekranowane, dzięki temu unikniemy oddziaływania wzajemnych zakłóceń generowanych przez agregat jak i falownik.
Polecam jak zwykle sklep z falownikami.
Pozdrawiam
Przemek

Falowniki łączenie ekranów kabli sygnałowych

Często popełnianym błędem zarówno przy projektowaniu jak i montażu szafy napędowej czy podłączaniu kabli jest nieprawidłowe prowadzenie kabli sygnalizacyjnych oraz łączenie ich ekranów.
Musimy zdawać sobie sprawę że mamy do czynienia ze stroną "brudną" która wprowadza zakłócenia oraz ze stroną "czystą" do której nie możemy wprowadzać zakłóceń. Strona brudna powinna być zamknięta w obudowie metalowej (szafa) i zawiera: falownik, dławik sieciowy, filtr przeciw zakłóceniowy i ewentualnie: czoper, rezystor hamowania, dławiki i/lub filtry silnikowe.
Tak zbudowany układ napędowy możemy porównać do klatki Faradaya i im bardziej zapewnimy jej szczelność tym mniej będziemy mieli problemów z zakłóceniami jakie generują falowniki i ich osprzęt. Prawidłowa zawartość szafy z falownikiem zależy od zastosowanego napędu (wbudowane filtry czy dławiki sieciowe).
Do tak zbudowanej szafie musimy jednak wprowadzić kable zasilające, silnikowe i sterownicze.
Wszystkie kable i przewody powinny być ekranowane i zgodne z wytycznymi EMC (żyły skręcane, parowane). W celu wprowadzenia kabli niestety musimy klatkę Faradaya rozszczelnić... na szczęście mamy całą gamę dławików i przepustów kablowych które ją uszczelnią i nie pozwolą na emisję zakłóceń. Łączenie i wprowadzanie kabli silnoprądowych (zasilanie i kable silnikowe) zostawię do opisania w przyszłości a poniżej opiszę jak prowadzić kable sterownicze i sygnałowe.
Wprowadzanie-wyprowadzanie kabli do szafy napędowej
Ekrany kabli silnikowych powinny mieć dookólny (360 stopni) kontakt z przepustami (dławikami) kablowymi w szafie. Uziemianie w.cz powinno być wykonane wszędzie tam gdzie kable są wyprowadzane lub wprowadzane do szafy napędowej. Można wykorzystywać również specjalne przepusty wielokablowe z dociskiem z gumy przewodzącej, pamiętać przy tym należy że przepusty te nie mogą być obciążane mechanicznie i przy wprowadzaniu grubszych kabli, należy je wzmocnić np. uchwytem lub wspornikiem.
Prowadzenie kabli sterowniczych
Ekranowane przewody sygnałowe i sterownicze, powinny być prowadzone jak najdalej od kabli zasilających i silnikowych. Część przewodów pozbawiona ekranu powinna być jak najkrótsza i skręcona parami a uziemianie ekranu krótkim odcinkiem do zacisku PE lub specjalnych zacisków uziemiających. Izolacja zewnętrzna kabla powinna być zdejmowana tylko na odcinku przepustu kablowego. Płyta montażowa falownika odgrywa rolę centralnego punktu dla wspólnego uziemienia i podłączenia ekranu w maszynie albo urządzeniu.
Uziemianie i łączenie ekranów
Ekrany kabli sterowniczych (sygnalizacyjnych) łączymy po obu stronach w taki sposób aby odsłonięte żyły były jak najkrótsze.
Ekrany przewodów sygnałowych (sygnały analogowe), zawsze uziemiamy przy najbardziej zakłócanym końcu.

W tym tygodniu polecam Falowniki LG z bezpłatną dostawą ze sklepu internetowego w którym sie zaopatruje.
pozdrawiam
Przemek