Regulacja PID w falowniku to proste !

Wielokrotnie spotykam się z pytaniami dotyczącymi uruchamiania regulatora PID w falowniku. Dla niektórych osób jest to bardzo skomplikowane a czasami producent procedurę związaną z PID nadmiernie skomplikował. W obecnie produkowanych falownikach wbudowany, programowy regulator PID to standard a jego wykorzystanie np. w aplikacjach pompowych czy wentylatorowych może przynieść korzyści ekonomiczne. Jak zatem go uruchomić ?
Przede wszystkim musimy zaplanować instalację elektryczną, przykładowo będzie to połączenie pompy utrzymującej ciśnienie w instalacji. Potrzebny będzie przetwornik ciśnienia (na przedstawionym schemacie jest to przetwornik dwuprzewodowy, 0...10bar z wyjściem analogowym w standardzie prądowym 4...20mA. Przetwornik połączymy bezpośrednio do falownika (sprawdzamy uprzednio czy źródło napięcia w falowniku ma odpowiednią wydajność prądową, zazwyczaj tak!) a przełącznik zezwolenia na pracę napędu łączymy z odpowiednio zaprogramowanym wejściem cyfrowym falownika. Pamiętamy oczywiście aby połączenie przetwornika z falownikiem wykonać przewodem ekranowanym.
W ustawieniach regulatora PID warto opierać się o wartości procentowe, pozwala to na szybkie przeliczanie ustawień w stosunku do zastosowanego przetwornika ciśnienia i nastaw PID. Przyjmując że regulator ma nadzorować ciśnienie robocze na poziomie 5 bar - ustawiamy wartość referencyjną PID=50%. Sygnał z przetwornika na wejściu analogowym osiągnie również wartość 50% przy ciśnieniu 5 bar. Odpowiednio wartość 36% będzie równa 3,6 bar etc...Programowo musimy tylko przypisać wejście cyfrowe do uruchamiania napędu i trybu PID oraz minimalną częstotliwość pracy pompy (zazwyczaj 25...30Hz).

Funkcja uśpienia

Następnym krokiem jest zaprogramowanie funkcji "uśpienia" pompy tak aby w chwili kiedy ciśnienie utrzymuje się na stałym zaprogramowanym poziomie wyłączyć pompę i przejść do trybu czuwania. Minimalne nastawy to:

• 1 - limit częstotliwości przy którym ma zostać włączony tryb uśpienia
• 2 - definicja czasu po którym ma nastąpić uśpienie
• 3 - poziom przebudzenia
• 4 - czas po którym ma nastąpić przebudzenie

Funkcja uśpienia działa w następujący sposób: po osiągnięciu ciśnienia zadanego, regulator PID obniża częstotliwość wyjściową falownika do ustawionej częstotliwości minimalnej (i parametru 1 uśpienia), po upływie zaprogramowanego czasu (parametr 2 uśpienia) falownik obniża częstotliwość wyjściową do poziomu 0Hz. Po spadku ciśnienia w instalacji o wartość zaprogramowaną w parametrze 3 uśpienia, odliczany zostaje czas ustawiony w parametrze 4. Po upływie tego czasu falownik "budzi" się i rozpoczyna pracę na nowo.

Pozostaje tylko uruchomić programowy nadzór nad przetwornikiem ciśnienia, realizujemy to przez uruchomienie sprawdzania pętli prądowej na minimalnym poziomie 4mA. W chwili gdy falownik przestanie "widzieć" minimum pętli - przejdzie w stan STOP i zgłosi stosowny komunikat. Jeśli tej funkcjonalności napęd nie posiada nie powinien być stosowany do ww aplikacji.
Do tego typu aplikacji polecamy falowniki ze sklepu on-line !

Nowy falownik do silników jednofazowych SXE Sanyu

Regulacja obrotów silnika jednofazowego jest w pewnym sensie wyzwaniem. Po pierwsze nie ma zbyt wielkiego wyboru takich urządzeń różnych producentów a po drugie sama konstrukcja silnika jednofazowego nie jest zbyt przyjazna do regulacji. Do tej pory falowniki do tego rodzaju silników produkowała jedna firma a napędy te mogliśmy kupić z różnym "brandem". Kilka dni temu mieliśmy możliwość przetestowania nowego napędu serii SXE firmy Sanyu.
Falowniki SXE produkowane są w trzech wielkościach: 0,75 kW (7 A), 1,1 kW (11 A), 1,5 kW (16,5 A). Jak widać wartości nominalnego prądu wyjściowego, przekraczają znamionowy prąd standardowych silników jednofazowych o podanych wyżej mocach co pozwala na rozszerzenie zastosowania falowników do silników o nieco większej mocy. Zasoby fizyczne jak i programowe również są większe od napędów konkurencyjnych.
SXE posiada wbudowane:
- wejścia analogowe: 1 - programowalne napięciowe lub prądowe
- wejścia cyfrowe: 6 programowalnych
- wyjścia analogowe: 1 w standardzie 0...10V
- wyjścia przekaźnikowe: 1 programowalne ze stykiem przełączalnym
- wyjścia cyfrowe: 1 programowalne wyjście tranzystorowe
- wbudowany potencjometr
Uzupełnieniem funkcjonalności jest standardowo wbudowany interfejs protokołu sieciowego Modbus RTU. Przeprowadzone testy pozwoliły nam (mimo skąpej jak na razie instrukcji obsługi) zapoznać się z pracą falownika. Programowanie nie stwarza żadnych problemów sterowania falownikiem, zarówno przez panel operatorski jak i z zacisków, wykorzystaliśmy wszelkie możliwości sterowania i zadawania częstotliwości i napęd pracował prawidłowo. Ponieważ falownik posiada sporą liczbę wejść cyfrowych, pokusiliśmy się o testy szybkiego przełączania prędkości stałych z zerową rampą czasu rozbiegu i hamowania. Falownik bezbłędnie wykonywał pracę i zwiększając czy obniżając obroty silnika. W zasobach programowych znajdziemy także pełen regulator PID co pozwoli np. na zbudowanie aplikacji pompowej czy wentylatorowej wykorzystującej sprzężenie obiektowe z przetwornika ciśnienia czy temperatury.
Falownik do testów dostarczył polski dystrybutor, firma: SANYU Sobczak s.j. której serdecznie dziękujemy, tym bardziej iż cały komplet falownik i silnik został jednocześnie przekazany do Akademii Falowników w celach zbudowania stanowiska do nauki.

Lenze, to już 20 lat !

W tym roku firma Lenze świętuje dwudziestolecie obecności w Polsce. Jest mi to szczególnie bliskie jako że moja współpraca z Lenze jest równie długa a co za tym idzie mam to szczęście że mogłem obserwować zarówno rozwój tej firmy jak i poznałem ludzi którzy tę firmę tworzyli.
Lenze ma szczególny wkład w rozwój techniki napędowej w Polsce, ważne wdrożenia aplikacji napędowych oraz setki osób które mogły rozwijać swoją wiedzę i umiejętności dzięki współpracy z Lenze. W latach 90-tych miałem przyjemność rozpocząć współpracę z Lenze i poznałem obecnego prezesa Lenze Polska, Pana Jerzego Witora który dość szybko przekonał mnie do produktów Lenze z zakresu energoelektroniki. Miło wspominam znakomite prezentacje i spotkania targowe z Jerzym Sobczakiem który stwarzał znakomitą atmosferę spotkania a długie z Nim rozmowy nie tylko o napędach były czystą przyjemnością.
Niebagatelny wpływ na moją współpracę miały Lenze Systemy Automatyki z Torunia i Pan Andrzej Liksza, który ma również olbrzymi wkład w rozwój techniki napędowej w Polsce. I tu należałoby chociażby przedstawić przykład zastosowania napędów Lenze do sterowania radioteleskopem w Toruniu. Nie ukrywam że to wszystko miało na mnie bardzo pozytywny wpływ i cieszę się że mogłem zgłębiać tajniki napędowe w oparciu o nowoczesne urządzenia i współpracę z przychylnymi mi ludźmi.
Rocznica ta pozwoliła mi na chwilę wspomnień związanych z pierwszymi analogowymi napędami prądu przemiennego Lenze z jakimi miałem do czynienia kilkanaście lat temu, serię 8600 a po nich nowoczesne jak na ówczesne czasy napędy 8200. Potem powstał napęd 8200 wektor który do tej pory jest moim ulubionym napędem Lenze. W oparciu o 8200 wektor zaprojektowałem i uruchomiłem wiele aplikacji które działają bezawaryjnie do chwili obecnej. 8200 wektor została wygaszona przez nowe napędy serii 8400 do których szerze przyznam serca nie mam. W międzyczasie pojawiły się proste napędy smd i smv które są najczęściej spotykane w prostych aplikacjach napędowych.

Z okazji dwudziestolecia Lenze w Polsce, składam najserdeczniejsze życzenia dalszego rozwoju i wielu sukcesów !

Częste błędy popełniane przy montażu falowników

Mimo poprawnego projektu elektrycznego możemy nie ustrzec się przed popełnieniem błędów przy montażu falownika. Najczęściej popełnianym błędem montażowym jest nie przestrzeganie stosownych przepisów dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej. Wielokrotnie spotykałem się z falownikami zamontowanymi (nawet wiszącymi na gwoździach!) bezpośrednio na ścianie. Skutki takiego "montażu" są przewidywalne: od emisji zakłóceń do szybkiego uszkodzenia ze względu na zapylenie dostające się przez wentylator chłodzący do wnętrza falownika. Należy wspomnieć przy okazji że taki "montaż" stwarza zagrożenie dla obsługi i może również być przyczyną pożaru !

Na dołączonym zdjęciu widzimy falownik przykręcony do wspornika silnika wentylatora znajdującego się we wnętrzu centrali wentylacyjnej. Pomijając względy elektryczne, jest to błędne założenie konstrukcyjne. Układ mechaniczny wentylatora generuje drgania które są przenoszone na płytki elektroniki falownika. Po pewnym czasie tak zainstalowany falownik musi ulec uszkodzeniu. Oprócz drgań na falownik działają niekorzystne temperatury zbyt niskie jak i zbyt wysokie, takie środowisko pracy zemści się przyspieszonym "starzeniem" elementów elektronicznych i oczywiście ma ogromny wpływ na kondensatory elektrolityczne znajdujące się w falowniku.

Przemyślana instalacja mechaniczna i elektryczna falownika, pozwala na zwiększenie czasu niezawodnej pracy układu napędowego i zmniejszenie kosztów obsługi urządzeń. Mimo że ceny falowników uległy w ostatnim czasie znacznej obniżce to stanowią one jednak niebagatelny wydatek podczas procesu inwestycyjnego. Dbajmy o nasze urządzenia, naprawdę warto !

Obsługa i uruchamianie falownika - część I

Czas poruszyć temat który szczególnie leży mi na sercu ale jest bardzo rozległy, postaram się w kilku postach opisać jakie najczęstsze błędy popełniamy nawet gdy uruchamiamy któryś tam z kolei falownik.

Instalacja falowników

Grzechem przewodnim w instalacji elektrycznej jest brak stosowania kabli ekranowanych pomiędzy falownikiem a silnikiem, brak filtrów przeciw zakłóceniowych, brak dławika sieciowego. Falownik jest źródłem zakłóceń i nieekranowany kabel silnikowy staje się "anteną" która znakomicie emituje całe pasmo zakłóceń elektromagnetycznych - możliwy skutek: zakłócenia w odbiorze RTV, zakłócenia sensoryki w maszynie, nanoszenie się tychże zakłóceń na pozostałe elementy sterownicze w urządzeniu etc.. Brak dławika sieciowego (w dużym skrócie) zmniejsza "żywotność" falownika i skraca jego bezawaryjną pracę. Kable sygnalizacyjne, sterownicze oraz przenoszące sygnały analogowe (napięciowe bądź prądowe) również powinny być ekranowane !
Falownik powinien byś instalowany w uziemionej obudowie metalowej zapewniającej odpowiednie ekranowanie. Dokładny opis prawidłowego montażu, znajdziecie na stronie Instalowanie i podłączanie falowników Akademii Falowników.

BHP i zagrożenia jakie mogą wystąpić podczas prac

Wszelkie prace i instalacja, obsługa napędu może być wykonywana tylko przez wykwalifikowanych elektryków, posiadających aktualne zaświadczenie kwalifikacyjne wydane przez odpowiednie organy!
Nigdy nie należy wykonywać żadnych prac przy napędzie, kablu silnika lub silniku kiedy jest załączone zasilanie sieciowe. Po wyłączeniu zasilania sieciowego należy odczekać co najmniej 5...10 (dokładny czas podany jest zazwyczaj w instrukcji falownika) minut aby kondensatory obwodu pośredniego rozładowały się, zanim rozpocznie się prace przy napędzie, kablu silnika lub silniku!
Przed rozpoczęciem prac po wyłączeniu zasilania falownika, należy upewnić się że nie ma napięcia pomiędzy poszczególnymi zaciskami wyjściowymi falownika U, V, W a "ziemią" oraz pomiędzy zaciskami + i - obwodu pośredniego a "ziemią".
Nie wykonywać żadnych testów izolacji lub prób wytrzymałości napięciowej w napędzie.
Sprawdzić ewentualną obecność zewnętrznych napięć (np. niebezpieczny poziom napięcia na zaciskach przekaźników falownika).
Zignorowanie powyższych informacji, może być powodem poważnych obrażeń, śmierci personelu, bądź prowadzić do uszkodzenia urządzeń.