Wymiana starych falowników i Modbus

Coraz częściej mam do czynienia z dokonaniem wymiany uszkodzonych falowników, przy sterowaniu binarnym nie ma większego problemu. Po porównaniu zasobów fizycznych, programowych falownika i sporządzeniu dokumentacji elektrycznej z wrysowaniem zacisków starego i nowego falownika - można przystąpić do takiej wymiany. Gabaryty nowoczesnych falowników zazwyczaj są mniejsze więc nie musimy szukać miejsca w szafie sterowniczej. Gorzej jest, jeśli w urządzeniu był wykorzystywany protokół sieciowy. Taki przypadek miałem ostatnio w jednej z firm w Rzeszowie, uszkodzony falownik sterowany był przez sieć Modbus i mimo że znane były adresy poszczególnych funkcji to nie mieliśmy możliwości ich zmiany jako że nikt ww firmie nie miał kodu źródłowego do nadrzędnego sterownika PLC.
Nie pozostało nic innego jak zainstalować nowy falownik, w tym przypadku wybrany został falownik ACS550 firmy ABB o mocy 45 kW i z przeznaczeniem do pracy ciężkiej.

Przy tej okazji dostosowaliśmy układ sterowania maszyny do przepisów Dyrektywy Maszynowej i zwiększyć bezpieczeństwo pracy. Zainstalowano nowoczesne przekaźniki bezpieczeństwa wraz z nową instalacją połączeń - wyłączników bezpieczeństwa i wyłączników krańcowych.
Pozostała do zrealizowania funkcja sterowania falownikiem w sieci Modbus, zaprojektowany przez nas "translator" zapewnił odbiór - zamianę oraz wysyłanie "przetłumaczonych" ramek ze sterownika PLC do falownika i na odwrót. Wcześniej taką funkcję spełnić miał mały sterownik PLC, po kalkulacji kosztów okazało się że "translator" jest tańszym rozwiązaniem. Nasze urządzenie ma możliwość zamianę do 64 podwójnych rejestrów i może znajdować zastosowanie wszędzie tam gdzie nie mamy dostępu do zmiany adresowania. Po przetestowaniu zarówno napędu jak i komunikacji, przystąpiliśmy do rozruchu maszyny. Oczywiście na początek testy przy niewielkich obrotach i sprawdzeniu utrzymywania momentu aż do prędkości maksymalnej procesowej przewidzianej przez producenta maszyny. Po dokonaniu niewielkich korekt w ustawieniach falownika, nadzorowaliśmy pracę urządzenia kontrolując ACS550 za pomocą dedykowanego oprogramowania. Maszyna pracuje w cyklu dwuzmianowym 7 dni w tygodniu i od ponad miesiąca sprawuje się bez zarzutu.
Falowniki ACS550 jak i inne, polecam w sklepie z falownikami EL-HELU.
Pozdrawiam Przemek

Sterowanie skalarne, wektorowe czy DTC ?

Typowy podział napędów na falowniki skalarne i wektorowe zna z autopsji każdy kto zetknął się z tymi urządzeniami. Sterowanie DTC jest mniej znane i rzadziej stosowane w układach napędowych jakie spotykamy na co dzień. Ponieważ większość z osób odwiedzających nasz strony internetowe to praktycy od tej strony zaprezentuję zalety poszczególnych systemów sterowania falownikami.
Na wykresie który zamieszczam, przedstawiam reakcję falownika skalarnego, wektorowego i DTC na nagłe zapotrzebowanie na moment. Badania przeprowadzaliśmy w hamowni z wykorzystaniem tego samego silnika podłączonego do poszczególnych typów falowników. Jak widać - najdłużej reaguje falownik ze sterowaniem skalarnym który nie do końca sobie radzi z odbudową i utrzymaniem odpowiedniego momentu na wale silnika. Czas jaki potrzebny jest do wyrównania momentu jest na tyle długi że eliminuje taki falownik w układach napędowych które wymagają stabilnych obrotów i momentu.
Falownik wektorowy radzi sobie znacznie lepiej a krótki czas wyrównania momentu i szybka reakcja to zaleta popularnych bezczujnikowych, falowników wektorowych. Oczywiście czas reakcji uzależniony jest od wewnętrznego algorytmu jaki producent umieścił w pamięci falownika i u poszczególnych producentów może się różnić. Nie są to znaczne różnice niemniej jednak mogą mieć wpływ na pracę urządzeń które cyklicznie i w szybkim tempie dociążając napęd.
Falowniki ze sterowaniem DTC reagują najszybciej na obciążenie, algorytmy procesu dokonują błyskawicznych obliczeń co pozwala na natychmiastową reakcję w przypadku zwiększenia obciążenia. Jedną z następnych zalet falowników DTC jest bardzo szybkie dostosowywanie częstotliwości wyjściowej w przypadku uruchomienia go do obracającego się silnika - zwany inaczej "lotnym startem".
Do badań zostały zastosowane falowniki: smd firmy Lenze - (skalarne), iS7 firmy LSiS - (wektorowe) i ACS850 firmy ABB (DTC). Wszystkie wymienione falowniki można zakupić w polecanym przez nas sklepie z falownikami.
Pozdrawiam serdecznie.

Falowniki - sterowanie wektorowe lekarstwo na wszystko ?

Zalet stosowania falowników do sterowania silnikami nie trzeba chyba przedstawiać, wiele osób przekonało się do takich rozwiązań napędowych co pozwala zaoszczędzić nie tylko pieniądze ale również oszczędności pośrednie wynikające między innymi z mniejszego zużycia mechaniki, przekładni czy rzadszą wymianę łożysk a co za tym idzie zmniejszenie przestojów maszyn.
Prawidłowy dobór falowników do aplikacji napędowych stanowi o wydatkach przeznaczonych na inwestycję, niestety wiele osób omamionych przez niezbyt rozgarniętych doradców, dokonuje złego wyboru i mimo zwiększonych wydatków nie osiąga docelowych założeń technicznych i ekonomicznych. Nie będę się tu rozpisywał za bardzo na temat szeroko rozumianej metodyki doboru, bo tym zajmujemy się podczas szkoleń w Akademii Falowników ale pozwolę sobie skreślić kilka słów o nieuzasadnionym zastosowaniu falowników wektorowych do wrzecion szybkoobrotowych.
Właściwy dobór falownika uzależniony jest od zastosowanego silnika, obciążenia oraz zakresu parametrów jego pracy. Silnik wrzeciona szybkoobrotowego pracującego z częstotliwościami 400Hz...1kHz, zasilany z falownika z uruchomionym sterowaniem wektorowym jest obarczony błędnym doborem a parametry napędowe bardzo często ulegają znacznemu pogorszeniu! Sterowanie wektorowe polega na szybkim przeliczaniu olbrzymiej liczby parametrów, model matematyczny wirującego pola, jak i prądy uzwojeń są przedstawiane w obliczeniach jako wektory wirujące w przestrzeni trójwymiarowej, wyniki analizy wektorowej nie mogą być bezpośrednio przełożone do parametrów fizycznych napędu, takich jak prędkość i moment.
Mimo zastosowania w falownikach coraz szybszych procesorów i specjalizowanych procesorów matematycznych, przy dużych prędkościach silnika system nie nadąża w wyliczaniu kolejnych orientacji pola mimo zastosowania transformacji matematycznych Clarke’a i Parka - co nieznacznie upraszcza analizowanie i wyliczanie układu wektorowego. W takim przypadku niekontrolowane w pełni sterowanie wektorowe może mieć zły wpływ na przebieg generowanego napięcia zasilającego silnik co przekłada się na nierówną jego pracę czy nadmierne nagrzewanie się silnika. Bardzo często również szczególnie przy wolniejszych procesorach, nie możemy przeprowadzić prawidłowego biegu identyfikacyjnego z uruchomionym silnikiem - autotuning aktywny.
W zastosowaniu praktycznym okazuje się (analizując w dużym uproszczeniu) że falownik wektorowy sprawdza się w przypadku zmniejszania obrotów silnika lub sterowanie momentem np. przy nawijaniu a do sterowania silnikami szybkoobrotowymi lepiej dobierać falowniki ze sterowaniem skalarnym u/f. Silniki indukcyjne powszechnego użytku mają charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową - stały stosunek częstotliwości do napięcia, realizując sterowanie szybkoobrotowym silnikiem należy pamiętać o ustawieniu poprawnej wartości częstotliwości kluczowania tranzystorów mocy falownika. Ustawienie to ma olbrzymi wpływ na zmniejszenie strat w stojanie silnika elektrycznego i zwiększenie efektywności napędu. A dla nas to wszak najważniejsze !

Instalacja falowników - połączenia kablowe

Temat instalacji falowników wraca co jakiś czas, jak bumerang.. Namnożyło się specjalistów i niezbyt profesjonalnych (o rzetelnej wiedzy) sprzedawców którzy nie potrafią (lub nie chcą) doradzić inwestorowi jak powinna być wykonana instalacja. No cóż znak czasów, napędy regulowane trafiły pod strzechy, kiedyś można było zakupić je w kilku miastach obecnie realnie istnieją firmy które swoje siedziby mają w małych miasteczkach bądź wsiach. Najgorsze jest to że nieprawidłowa instalacja falownika skraca mu żywotność, powoduje dodatkowe zakłócenia radioelektryczne oraz zwiększa zagrożenie życia. Na zdjęciu które zamieszczam, jest przykład (notabene zrobione w dużej i znanej firmie !!) jak nie należy instalować falowników. Falowniki nie są zamontowane w obudowie metalowej a przykręcone wprost do konstrukcji automatu, cóż z tego że fachowiec podłączył ekranowany kabel silnikowy jak dławik kablowy jest plastikowy. No i trzeci falownik który nawet nie został przykręcony tylko spoczywa sobie w mniej czy więcej pozycji horyzontalnej oczekując na litość lub zmiłowanie jakiegoś fachowca...
Najważniejsze zasady prawidłowego montażu i instalacji falowników to: instalacja w obudowie metalowej, połączenia silnika kablem specjalnym (nie wystarczy "zwykły" ekranowany). Falownik i jego osprzęt musimy traktować jako źródło zakłóceń (strona brudna) dlatego umieszczamy go w obudowie metalowej która ma być "klatką Faraday`a" a kabel silnikowy musi być tak wyprowadzony i połączony z obudową aby stanowił z nią jedność (ciągłość klatki Faraday`a). Możemy to porównać do instalacji zbiornika i rurociągu - nie możemy sobie pozwolić na żaden wyciek :).
Wszelkie informacje dotyczące prawidłowej instalacji falowników w postaci rozszerzonej znajdziecie na stronie Akademii Falowników w dziale EMC. Nakłady inwestycyjne które inwestor musi ponieść w chwili instalacji zwracają się poprzez bezawaryjną i długotrwałą pracę urządzenia a co za tym idzie zmniejszenie kosztów użytkowania.
Pozdrawiam, Przemek