Falowniki w technice teatralnej

W większości przypadków falowniki kojarzą nam się w zastosowaniach przemysłowych lub z przepompowniami wszelakiej maści mediów. Dziś przedstawię aplikację napędową zastosowaną w technice sceny - napęd sztankiet. W sumie do zaprojektowania mieliśmy 7 sztankiet technicznych oraz dwa mosty oświetleniowe.
W chwili zaproszenia nas do rozmów mających rozwiązać problem napędowy okazało się że mechanika napędu sztankiet jest już zrealizowana i zamontowana i jak to zwykle bywa są z ową mechaniką problemy... W tym konkretnym przypadku dobrane i zastosowane przekładnie nie są w wykonaniu samohamownym co niestety stwarza zagrożenie samo-opadania obciążonej sztankiety (np. przez sprzęt oświetleniowy). Do rozwiązania mieliśmy dwa problemy: dobór silników oraz realizacja systemu sterowania. Pierwszy problem został szybko usunięty przez zamówienie silników elektrycznych z fabrycznie zamontowanymi podwójnymi hamulcami elektromagnetycznymi.
Projekt wstępny został zrealizowany w oparciu o falowniki wektorowe smv oraz przekaźniki programowalne NEED firmy Relpol. Algorytm pracy falownika został połączony z algorytmem sterowania w taki sposób aby po zwolnieniu hamulca elektromagnetycznego falownik napędzał z określoną częstotliwością silnik napędu sztankiety a po otrzymaniu polecenia stop - silnik wyhamowywał - następnie przy częstotliwości 1 Hz falownik uruchamiał hamowanie prądem stałym a następnie wyłączone zostaje zasilanie hamulca elektromagnetycznego. Zastosowane falowniki wektorowe smv Lenze mają bardzo proste menu programowania i posiadają wszystkie, wymagane możliwości sterowania do projektowanego przez nas napędu. Wszystkie elementy stykowe związane ze zwalnianiem hamulca elektromagnetycznego zostały odpowiednio wyliczone i dobrane w taki sposób aby unikać "sklejenia" styków a w przypadku wystąpienia takiej awarii następuje natychmiastowe wyłączenie napięcia sterującego uaktywnionym hamulcem elektromagnetycznym. Całość systemu pracuje bezawaryjnie co daje nam satysfakcję z prawidłowego doboru falowników jak i wdrożonego projektu systemu sterowania i zabezpieczeń. W przyszłości postaram się opisać zastosowanie falowników w napędzie zapadni teatralnych i sceny obrotowej.

Pozdrawiam, życząc Szczęśliwego Nowego Roku !
Przemek

Falowniki w sieciach IT

Wśród wielu aplikacji napędowych jakie realizujemy znajdują się również szafy sterownicze z falownikami zasilanymi z sieci IT.
Specyfika sieci IT polega na tym że punkt neutralny transformatora jest izolowany a punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla każdego odbiornika. Takie systemy zasilania występują między innymi w instalacjach o poziomie napięcia 500V w kopalniach, hutach i ogólnie w przemyśle ciężkim lecz również spotkamy się z tym systemem w zasilaniach obiektów medycznych.
Budując szafę napędową systemu IT musimy pamiętać o kilku podstawowych zasadach. Przede wszystkim należy wyeliminować tradycyjne filtry przez który zasilamy falownik, jeżeli filtr jest wbudowany w falowniku, zazwyczaj jest możliwość odłączenia go przez wykręcenie jednej lub kilku śrub połączeniowych przez które są podłączone kondensatory filtra do obudowy falownika (PE), niektóre modele posiadają zworę do PE lub specjalny przełącznik. We wszystkich przypadkach należy zapoznać się z instrukcją montażową falownika lub skontaktować się ze wsparciem technicznym producenta. Dlaczego należy odłączyć filtr ? Proponuję poczytać na temat sieci IT oraz budowy takich klasycznych filtrów które posiadają dość dużą upływność...
W przypadku potrzeby stosowania napięcia pomocniczego należy stosować transformatory separujące (na przykład 500V/230V) i w żadnym przypadku nie należy uziemiać uzwojenia wtórnego.
Jako dodatkowe zabezpieczenie należy stosować system lokalizacji doziemienia i monitorowanie stanu izolacji. Zadaniem systemu lokalizacji doziemień jest ciągłe monitorowanie rezystancji izolacji sieci a po wykryciu doziemienia automatyczna lokalizacja uszkodzonego odbiornika podczas normalnej pracy sieci. Tak zaprojektowany system zapewni nam bezawaryjną i bezpieczną pracę urządzeń sterowniczych i napędowych.

W sieci IT punkt neutralny transformatora izolowany, punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla każdego odbiornika. Układ IT jest stosowany w przypadku występowania dużych wymagań dotyczących zarówno pewności zasilania jak i niezawodnej ochrony przeciwporażeniowej.
Znaczenie liter:
I - Odizolowanie wszystkich czynnych części od ziemi albo uziemienia jednego punktu przez impedancję
T - Korpus jest uziemiony bezpośrednio, niezależnie od uziemienia źródła zasilania (uziom ruchomy)
Więcej informacji o sieciach na stronie Akademii Falowników
Pozdrawiam, Przemek ;)

Falowniki zza biurka

Przeczytałem ostatnio artykuł-zestawienie dotyczące falowników i jako praktyk z krwi i kości jestem trochę zaskoczony. Jaki inny świat reprezentują redaktorzy i inżynierowie sprzedaży zza swoich biurek.
Dowiedziałem się z owego artykułu że "protoplastą falowników jest softstart" hmmm... zapewne tak jak rower jest protoplastą samochodu, mimo usilnych starań nadal nie wiem co autor miał na myśli stosując określenie "silniki skokowe". Być może wynika to z dziwolągowatego tłumacza Google Translate lub istnieją takowe niszowe silniki i ja o tym nic nie wiem.
Nie jestem w końcu stworzony do pisania gładkich słówek, staram się jedynie łopatologicznie pisać o napędach w miarę jasno, aczkolwiek chylę czoła nad zestawieniem i próbie przedstawienia firm wzajemnie konkurujących na rynku i ich asortymentu a myślę że nie jest to łatwe. Głos zabrali przedstawiciele: Lenze, Astor, Simlogic, SEW, Yaskawa, Eldar. Zabrakło mi przedstawicieli firm których falowniki są najczęściej kupowane bo cokolwiek byśmy nie mówili o jakości i możliwościach technicznych falowników ich cena jest w 90% przypadków kryterium podstawowym. Przedstawienie "popularności" firm napędowych (przynajmniej pierwsza piątka) zupełnie nie zgadza się z danymi jakimi dysponuję na podstawie zarówno montażu jaki i rozmów z zaprzyjaźnionymi fachowcami w całej Polsce na temat stosowanych przez nich falowników poszczególnych firm. Czyżby coś się zmieniło ? Wątpię...

Zgadzam się z opisywanymi trendami rozwojowymi w technice napędowej: oszczędność energii, implementacja sterowników PLC, zwiększone możliwości sieciowe - takie obserwacje i sygnały zwrotne z rynku mam i ja. W moich kręgach (przemysłowych) falowniki używane są głównie w napędach maszyn, transportu technologicznego, ważeniu, podawaniu itp. w mniejszym lecz równie ważnym stopniu do napędu pomp czy wentylatorów przemysłowych. Aplikacje HVAC które są opisywane w artykule są realizowane przez firmy które specjalizują się w nich i dużej wiedzy na ten temat nie mam, ale nie chce mi się wierzyć że najwięcej falowników poszczególne firmy sprzedają do tych aplikacji. W końcu ilość dużych inwestycji w Polsce jest ograniczona... no ale kto wie ?
Tak czy siak falowniki zza biurka wyglądają nieco inaczej niż w naszych rękach podczas montażu w przeróżnych warunkach a może jest jednak odwrotnie ?
Zapraszam do Akademii Falowników na porcje informacji technicznych, rozwijajmy ją wspólnie!

Akademia Falowników - START

Z przyjemnością donoszę o wystartowaniu internetowej Akademii Falowników w której będę również "maczał" paluszki.

Założenia projektu akademii to przede wszystkim dostarczenie odpowiedniej ilości informacji teoretycznych z zakresu systemów napędowych, począwszy od sterowania klasycznego z wykorzystaniem styczników, softstartów oraz falowników.
Biorąc pod uwagę że falowniki są coraz częściej wykorzystywane nawet w bardzo prostych układach napędowych a mało jest informacji praktycznych na ten temat, mam nadzieję że stronkę odwiedzać będzie dużo chętnych i garnących się do wiedzy napędowców.
Strona jest w obecnej chwili na etapie wprowadzania danych i rozszerzania poszczególnych modułów, ale już można z niej korzystać.

Podział strony zawiera:
nauka - informacje teoretyczne i praktyczne
słownik - słownik terminów z zakresu automatyki, elektrotechniki i napędów
EMC - informacje dotyczące prawidłowej instalacji z zachowaniem norm i przepisów Kompatybilności elektromagnetycznej
instalacja falowników - praktyczne porady i informacje jak montować i instalować falowniki
aplikacje - gotowe (lub prawie gotowe) aplikacje do wykorzystania, zawierające schemat podłączenia oraz opis i algorytm oprogramowania falownika.
FAQ - pytania i odpowiedzi od najprostszych do bardziej zaawansowanych.

Opiekę nad stroną sprawują partnerzy serwisu Akademii Falowników: Wortal falowniki.com oraz firma Aniro, dystrybutor falowników LS (LG).
Zapraszam do korzystania z bazy wiedzy jaka tam już została zamieszczona i oczekujemy propozycji jakie informacje byłyby niezbędne a może zostały pominięte. Prosty formularz zapisze nas do Akademii a warto zauważyć że zarejestrowani Użytkownicy Akademii Falowników mogą liczyć na dodatkowe rabaty w sklepie z falownikami.
Pozdrawiam

Pompy głębinowe - układ falownikowy i bypass

Standardowy układ napędowy pompy głębinowej zbudowany jest w oparciu o jeden falownik i układ obejściowy (bypass) ze stycznikiem, softstartem lub z drugim falownikiem. Oczywiście nie każdego Inwestora stać na układ z dwoma falownikami, najczęściej wykorzystywane są układy ze stycznikiem.
Kilka dni temu projektowałem przeróbkę szafy napędowej w której kilka lat temu został zainstalowany falownik Lenze smd 22 kW a ze względu na strategiczne znaczenie pompowni (podłączenie kilku dodatkowych odbiorców) Inwestor zdecydował się na dodatkowy bypass z falownikiem.
Ponadto nowy falownik zaplanowaliśmy do obsługi pompy o większej wydajności a co za tym idzie większej mocy. Dobrałem (zgodnie z ostatnią obietnicą opisu) falownik firmy Delta Electronics 30 kW.

Opis układu

Obydwa falowniki są podłączone przez zabezpieczenia w postaci wyłączników silnikowych do zasilania podstawowego 400V (istnieje zabudowany również układ SZR z zasilaniem rezerwowym w postaci agregatu prądotwórczego o odpowiedniej wydajności). Do falowników doprowadzono instalację z przetworników ciśnienia z wyjściem 4...20 mA a a w falownikach uruchomione są regulatory: w smd PI a w falowniku Delta PID. Nastawy regulatorów pozwalają na utrzymywanie stałego ciśnienia w instalacji 5 Bar. Wyjścia silnikowe falowników połączone są przez układ styczników z blokadą mechaniczną i elektryczną do pompy głębinowej.
Układ prostej automatyki pozwala na:
- pracę z ręcznym wyborem falownika
- pracę automatyczną z przełączeniem na falownik obejściowy podczas awarii
- pracę automatyczną bez przełączenia automatycznego
Ponieważ przepompownia wyposażona jest w samodzielny system uzdatniania wody z cyklicznym czyszczeniem zbiorników, system ten w odpowiednim momencie przesyła sygnał czyszczenia do falownika i wymusza wyższą częstotliwość stałą przez co wspomaga i przyspiesza cykl czyszczenia. Taka praca falownika pozwala zaoszczędzić czas i zużycie energii elektrycznej. Po sprawdzeniu poprawności pracy falowniki podłączone zostały do komputera i odpowiednio zoptymalizowane pod kątem poprawnego utrzymywania ciśnienia z maksymalną oszczędnością.

Falowniki Delta są wykonane z dużą dbałością widoczną zarówno w wykończeniu mechanicznym jak i w wygodnym systemie programowania. Poszczególne parametry są pogrupowane w taki sposób że po krótkiej chwili możemy swobodnie się poruszać w menu falownika. Również oprogramowanie falownika nie przysparza problemów i jest bardzo intuicyjne, jedyna wadą jest interfejs RS485 w postaci "małej" wtyczki RJ ale odpowiednia przelotka załatwia sprawę.
W przypadku chęci zakupu falownika Delta czy smd Lenze, polecam sklep internetowy z falownikami EL-HELU lub kontakt z p. Robertem telefon: 48 363 32 40, pomoże przy doborze jak i otrzymaniu dobrej ceny na falownik.

Pozdrawiam jak zwykle serdecznie Przemek

"Sterowanie momentem" bez falownika wektorowego

Odezwał się do mnie zaprzyjaźniony Klient i niepocieszony poinformował mnie o uszkodzeniu falownika który montowany był wiele lat temu. I przypomniałem sobie tę fajną aplikację gdzie wykorzystaliśmy nietypowe sterowanie...
Ale do rzeczy, w dawnych czasach nie było takich falowników jak dziś, do dyspozycji mieliśmy kilka typów falowników ze sterowaniem U/f i czasami trzeba było nieźle ruszyć głową aby uruchomić bardziej wymagający system napędowy.
W tym przypadku mieliśmy zainstalowany silnik o mocy 75 kW napędzający przez przekładnie układ ciągnący drut zbrojeniowy. Drut ten był ciągnięty i jednocześnie nawijany na szpulę. Pełna szpula ważyła około 2 ton.
Aby spełnić wymagania technologiczne i nie absorbować zbytnio obsługi całego urządzenia musieliśmy zmierzyć się z problemem nawijania na zwykłym falowniku skalarnym który mieliśmy do dyspozycji.

Wpadliśmy na pomysł aby zbudować układ samoregulujący naciąg drutu w oparciu... o sam falownik! Ponieważ falowniki wówczas nie posiadały zbytnio rozbudowanych, wewnętrznych algorytmów sterowania, musieliśmy zastosować tylko jeden element zewnętrzny w postaci separatora analogowego o specyficznym działaniu odwracającym sygnał analogowy 0...10V na 10...0 V. Cała filozofia sterowania oparta była na zasadzie specyficznego sprzężenia zwrotnego polegającego na:

• zaprogramowaniu i wyskalowaniu wyjścia analogowego 0..10V który był odzwierciedlaniem aktualnego prądu wyjściowego falownika.
• połączeniu tego wyjścia przez "odwracający" separator analogowy do wejścia analogowego falownika
• zaprogramowaniu i wyskalowaniu wejścia analogowego falownika do sterowania obrotami silnika

Oczywiście układ wymagał ponad godzinnego "dopieszczania" ale działał bez zarzutu i to działał przez ponad 11 lat ! Działanie polegało na pracy falownika z zaprogramowaną górną granicą częstotliwości a w chwili wzrostu prądu falownika obroty zmniejszały się, jeśli obniżył się prąd falownika obroty wzrastały.
Muszę przyznać że z pewnym sentymentem demontowaliśmy stary układ i wymienialiśmy go na nowy. Trochę żal a z drugiej strony satysfakcja z tak długotrwałej pracy. W miejsce starego falownika zainstalowaliśmy falownik ACS550 firmy ABB. I tu już nie musieliśmy tworzyć dodatkowych układów i po zaprogramowaniu (polecam panel asystenta !) linia ruszyła co ucieszyło najbardziej oczywiście naszego Klienta.
A przy okazji polecam zapoznać się z falownikami Delta, niedługo opiszę moje spostrzeżenia z nimi związane bo coraz bardziej mi się podobają.
Pozdrawiam, Przemek ;)

Falowniki do ciężkich zadań

No i już po urlopie...I jak to zwykle bywa, głowa jeszcze nad morzem a praca trafia się nie pozbawiona problemów...
Często ostatnio mam do czynienia z "wrednymi" aplikacjami i to nie z ciężkimi rozruchami ale z ciężką pracą po przeprowadzeniu rozruchu i zadaniu odpowiedniej częstotliwości.
Przykłady można by mnożyć: silniki dużych pomp hydraulicznych bez zbiorników wyrównawczych, duże wibratory czy zbijakowe maszyny do produkcji śrub.
W rozmowie z Inwestorem trudno czasem wytłumaczyć dlaczego zastosowany falownik musi mieć większą "moc" niż zastosowany w maszynie silnik. No bo jak ? Zacząć od teorii budowy falowników, od prawa Ohma ???
Z ciężkim rozruchem w dzisiejszych czasach w miarę łatwo można sobie poradzić ale w maszynach która cyklicznie jest przeciążana z czasem cyklu jedna czy dwie sekundy, sprawa nie jest już taka prosta. I nie chodzi tu o rodzaj czy tryb pracy falownika - głównym celem jest zapewnienie silnikowi odpowiedniego "zapasu" prądu. Przykładem jest maszyna którą ostatnio modernizowałem. Silnik 2850 obrotów o mocy 30 kW, napędza przez koła pasowe maszynę z dodatkowym magazynem energii w postaci koło zamachowego. Maszyna leciwa ale jak to zwykle bywa mechanika w doskonałym stanie. Po przeprowadzeniu wstępnego rozruchu, całość podczas pracy "na luzie" silnik pobierał około 16 A przy częstotliwości 43 Hz. Podczas pracy okazało się że zapotrzebowanie na "prąd" to około 85-90 A !
Zastosowany falownik (który miał Inwestor) to moc 37 kW, dlaczego taki ? Bo Ktoś mu tak dobrał, sprzedał i powiedział że wszystko będzie dobrze jak się da większy (!sic). Nic dodać nic ująć...
Po przeprowadzeniu stosownych pomiarów zarówno w chwilowej pracy (zanim nie nastąpił błąd przeciążenia falownika) z falownikiem jak i z zasilaniem bezpośrednio z sieci, dobrałem falownik 8200 vector o prądzie znamionowym 89 A. I w sumie nie tylko o "vector" tu chodzi, bardziej trzeba patrzeć przy tego rodzaju obciążeniach na falownik jako źródło prądu dla silnika. Pomocne tu jest koło zamachowe które trochę "wygładza" zapotrzebowanie na moment aczkolwiek po utracie energii trzeba ją jakoś uzupełnić. Po sparemetryzowaniu falownika i uruchomieniu okazało się że falownik chwilami nieznacznie przekracza prąd znamionowy falownika ale bez wpływu na jego bezawaryjną pracę...

Odwieczny temat - kable do falowników

Totalne lekceważenie przepisów, norm, dyrektyw i zdrowego rozsądku to nie stosowanie kabli falownikowych w instalacjach silnikowych.
Na zdjęciu obok prezentuję idiotyczną próbę "wybrnięcia" z sytuacji braku kabla w ekranie i nanizanie zwykłego kabla do peszla metalowego i swoiste "umasienie" go do przewodu PE.
Przyznaję szczerze że ręce opadają na taki widok i bezmyślność wykonawcy (żeby było śmieszniej, firma dość znana na rynku). Byłbym w stanie zrozumieć takową instalację jako powiedzmy.. tymczasową ale nigdy nie jako docelową !
To co się dzieje z takim peszlem po kilku miesiącach, widać na obrazku, metal utlenia się czy jak kto woli rdzewieje, kruszy się i nie spełnia żadnej ochrony ani mechanicznej ani nie zabezpiecza w żaden sposób przedostawania się zakłóceń do pozostałej części instalacji w tym niskoprądowej, bardzo czułej na zakłócenia.
Pytałem Inwestora o tę instalację i oglądałem ofertę Wykonawcy, oczywiście jak byk w wykazie materiałów stoi: kabel falownikowy ! Mało tego moje zdziwienie największe chyba wywołał dokument Deklaracji Zgodności wystawiony przez tego Wykonawcę !!!
Firma wykonująca instalację chyba nie zdaje sobie sprawy że oszczędzając około 2500 zł naraża się na olbrzymie koszty związane z karami grożącymi za takie "przestępstwo". Pomijam tu fakt oszukania Inwestora i pozostawienie Go z instalacją która po kilku miesiącach przestała spełniać swoje zadanie..
W widocznym na zdjęciu plastikowym peszlu biegną nieekranowane kable sygnalizacyjne w tym kable z sygnałem analogowym w standardzie 0...10V.!!!
Po wymianie kabli silnikowych na kable "falownikowe" z pokryciem w 100% ekranem oraz kabli sygnałowych na kabel ekranowany, pozostało tylko zoptymalizowanie napędów pod kątem aplikacji (oszczędzanie energii). Całość systemu pracuje dzięki temu bez żadnych problemów czy zakłóceń.

Na koniec zapraszam do sklepu z falownikami gdzie trwa promocja na falowniki ACS 150 firmy ABB, gorąco polecam !

Falowniki - równoległe łączenie silników

Czasami zachodzi potrzeba podłączenia kilku silników do jednego falownika, najczęściej wykorzystywane metody to: praca ze stałą ilością silników i praca ze zmienną ilością silników. Przy tego rodzaju łączeniach należy przestrzegać kilku podstawowych zasad które umożliwiają bezawaryjną pracę.

Zasady programowania falownika i podłączenia

- tryb pracy falownika U/f (skalarny)
- hamowanie: wybieg (lub rampa)
- suma geometryczna prądów poszczególnych silników nie może być większa niż znamionowy prąd wyjściowy falownika
- poszczególne silniki muszą posiadać swoje zabezpieczenia (zalecane wyłączniki silnikowe)

Praca ze stałą ilością silników

W takim przypadku nie musimy łączyć poszczególnych silników przez styczniki, wystarczy podłączyć odpływ każdego silnika przez wyłącznik silnikowy ustawiony na znamionowy prąd silnika. Obwody pomocnicze zabezpieczających wyłączników silnikowych należy podłączyć do sterowania falownika (obwód zezwolenia na pracę falownika lub jako "zewnętrzny błąd" tak aby wyzwolenie wyłącznika spowodowało wyłączenie falownika.

Praca ze zmienną ilością silników

Poszczególne silniki łączymy przez stycznik i wyłącznik silnikowy. Obwody pomocnicze wyłączników podłączamy do sterowania falownika jw. Styczniki powinny posiadać styki pomocnicze a system sterowania pracą falownika powinien być tak podłączony aby każdorazowe włączenie odpowiedniej kombinacji styczników uruchamiało falownik a wyłącznie styczników unieruchamiało napęd. Wszystkie łączenia styczników powinny odbywać się przy unieruchomionym falowniku (STOP).

Praca z hamowaniem według rampy czasowej.

W tym przypadku należy najpierw wyhamować silniki falownikiem a dopiero po uzyskaniu informacji z falownika (z wyjścia cyfrowego lub przekaźnikowego) o częstotliwości = 0 Hz, można odłączyć styczniki silników lub dokonać połączenia innej ich kombinacji.

Falowniki ABB ACS 310 w aplikacjach pompowych

W trakcie opracowywania standardu szaf napędowych do sterowania pompami głębinowymi, postanowiliśmy zastosować w nich falowniki ACS 310 firmy ABB. Był to bardzo trafny wybór pod wieloma względami, między innymi falowniki te mają bardzo duże możliwości przy stosunkowo niskiej cenie co ma bezpośredni wpływ dla odbiorcy końcowego. Falownik ten jak zresztą i inne falowniki firmy ABB mają gotowe makra do wykorzystania w zależności od aplikacji które chcemy zastosować, między innymi: makro PID, makro PFC oraz makro SPFC, to makra które nas interesują. Poniżej zamieszczam opis tych makr, polecam przy tym do zapoznania się z instrukcją falownika ACS 310, znajdują się tam opisy pozostałych makr.

• Makro PID: Regulacja procesowa np. różne systemy regulacji działające w  pętli zamkniętej takie jak regulacja ciśnienia, poziomu, czy przepływu. Istnieje możliwość przełączania między regulacją procesową a regulacją prędkościową  część przyłączy sygnałów sterujących jest
  zarezerwowanych dla regulacji procesowej, pozostała część jest przypisana dla regulacji prędkościowej.  Pojedynczym wejściem cyfrowym dokonywany jest wybór między regulacją procesową a regulacją prędkościową.
• Makro PFC: Aplikacje do prędkościowej regulacji pompy głównej  i przemiennego załączania/wyłączania pomp pomocniczych, np. w stacjach pomp utrzymujących odpowiednie ciśnienie w sieci wodociągowej. Ciśnienie w sieci jest regulowane przez zmianĊ prędkości pracy pompy zgodnie z sygnałem odbieranym z przetwornika ciśnienia oraz, w razie potrzeby,
  przez załączanie dodatkowych pomp pomocniczych zasilanych bezpośrednio z sieci.
• Makro SPFC: Aplikacje do "miękkiego" sterowania PFC, gdzie są pożądane niższe poziomy ciśnienia w sieci w momencie uruchamiania silnika następnej pompy pomocniczej.

W małych systemach pompowania wody ze studni głębinowej, wystarczające jest zastosowanie makra PID, po podłączeniu przetwornika ciśnienia, aplikacja jest gotowa do pracy, wystarczy tylko określić ciśnienie jakie ma być utrzymywane w sieci wodociągowej. Wykorzystanie "gotowego" makra nie pozbawia nas do dostosowywania go do naszych potrzeb, w każdej chwili możemy wprowadzić własne zmiany parametrów tak aby aplikacja była wszechstronna oraz spełniała oczekiwania użytkownika. W ten sposób możemy bardziej oszczędzać energię, uruchamiać funkcję "uśpienia" falownika i wiele, wiele innych.
Olbrzymią zaletą tych napędów jest ich cena, falowniki ACS 310, można zakupić w sklepie EL-HELU, autoryzowanego partnera handlowego firmy ABB. Kupując ten falownik nie wydamy wiele więcej pieniędzy niż za falowniki koreańskie a będziemy się cieszyć jego długotrwałą i bezawaryjną pracą.

Dobór falownika do ciężkiej pracy

Przy doborze falownika do ciężkich rozruchów i ciężkiej pracy należy wziąć pod uwagę kilka aspektów i potrzebujemy więcej danych dotyczących zarówno silnika jak i sposobu napędzania mechanizmu. Zazwyczaj należy zastosować falownik wektorowy choć bywały już przypadki w mojej "karierze" że wystarczył falownik ze sterowaniem U/f, ale dobrany do wydajności prądowej urządzenia. 
Nie wszystkie falowniki wektorowe działają identycznie i nie wszystkie jednakowo się programuje, niektórym wystarczy wpisanie danych silnika i uruchomienie kalibracji, niektóre wymagają autotuningu lub autotuning musi być wykonywany przy silniku odsprzęglonym (bez obciążenia).

Dobór falownika do takiej aplikacji musi być przemyślany a najważniejsze dane które musimy wziąć pod uwagę to:

• prąd rozruchowy silnika bez obciążenia
• prąd rozruchowy silnika pod obciążeniem
• prąd silnika podczas pracy ciężkiej

 Pół biedy kiedy mamy do czynienia z pracującym urządzeniem i możemy dokonać takich pomiarów, gorzej jeśli maszyna jest nowo projektowana lub na nas spoczywa obowiązek doboru całego zespołu napędowego: silnik + falownik.
W takim przypadku należy zwrócić się do mechanika w celu wyliczenia i doboru mocy falownika lub (dużo gorsze rozwiązanie) wyliczyć takie zapotrzebowanie na moc samemu.
Można również "podeprzeć" się praktyką i spojrzeć na podobne urządzenia już pracujące ale zawsze pozostanie pewna niepewność takiego doboru. Można się także zwrócić do specjalistów od falowników, w swojej bazie danych mamy ponad 1000 skomplikowanych aplikacji.

Przed uruchomieniem napędu należy dokonać niezbędnych (w zależności od wybranego modelu falownika) wpisów parametrów silnika w falowniku i przeprowadzić kalibrację i/lub autotuning.

Pierwszy rozruch przeprowadzamy z bezpieczną częstotliwością (np. 5 Hz), przy takiej częstotliwości niestety nie każdy falownik jest w stanie przejąć obciążenie. Nie będę pisał tu jakie falowniki są w stanie a jakie nie przyjmą obciążenia. Ze względu na to że nie pracuję z najtańszymi falownikami, osobiście nie mam takich problemów.

Najciekawsze jest to że producenci falowników z tzw. "górnej półki" posiadają w swojej ofercie napędy okrojone z zaawansowanych aplikacji a ich cena niewiele odbiega od tych najtańszych.

Po sprawdzeniu wstępnym napędu możemy zaprogramować i uruchomić falownik do pracy z częstotliwością roboczą i zwiększać do maksimum obciążenie silnika. Cały czas należy obserwować reakcję falownika na obciążenie i mierzyć należy pobór prądu przez silnik. Do tego celu powinno się stosować dedykowane oprogramowanie ze względu na możliwość obserwacji i zapisu wielu danych na wykresach co pomaga w ich późniejszej lub bieżącej analizie.
W przypadku braku oprogramowania trzeba niestety "biegać' po klawiaturze panela falownika i obserwować te dane na wyświetlaczu.

Prawidłowo dobrany zespół napędowy powinien mieć około 10% rezerwy tak aby w chwilach przeciążeń spokojnie je "pokonywał", a falownik nie przekraczał prądu przeciążeniowego w funkcji zaprogramowanego czasu.

Życzę powodzenia, Przemek ;)

Sterowanie falownikiem za pomocą PLC

Coraz częstsze wykorzystywanie przekaźników programowalnych i sterowników PLC w systemach sterowania stwarza nam możliwość wykorzystania ich do kontroli pracy falownika. Sterowniki te pozwalają na wyeliminowanie styków przekaźników czy styczników i zwiększają niezawodność sterowania.
Kontrolę falownika przez sterownik PLC można wykonać na kilka sposobów, najprostszą metodą jest wykorzystanie wejść i wyjść cyfrowych sterownika, wyjścia zezwalają na pracę falownika i np. zmianę obrotów a wejścia kontrolują jego pracę.

Sterowanie binarne

W opisie przyjmuję europejski standard sterowania z wyjściami sterownika o polaryzacji dodatniej +24V (logika dodatnia), polaryzacja ujemna czyli tzw. logika ujemna jest mi całkowicie obca i stanowi dość egzotyczną ideę sterowania aczkolwiek większość falowników po dokonaniu przełączenia pomiędzy zaciskami lub przestawieniu wbudowanego przełącznika pozwala na taki rodzaj sterowania.
Całość systemu nie różni się w żaden sposób zarówno od strony zaprogramowania falownika jak i wykorzystania wejść cyfrowych w napędzie, tam gdzie do tej pory podłączone były styki przekaźników, przełączników bądź przycisków - podłączamy poszczególne wyjścia tranzystorowe PLC. W chwili pojawienia się na wejściach potencjału +24V falownik zareaguje identycznie jak po zamknięciu styku. Pamiętać jednak należy o połączeniu wspólnego napięcia odniesienia dla sterownika i falownika, w naszym przypadku połączyć należy "minus" zasilacza PLC do zacisku falownika oznaczanego zazwyczaj jako COM, GND lub inaczej ale to znajdziemy w instrukcji danego napędu.
Przekaźniki programowalne lub sterowniki posiadają również wyjścia analogowe (standard 0(4)...20mA lub 0...10V) wyjście to możemy zastosować do zadawania częstotliwości wyjściowej a co za tym idzie prędkości obrotowej silnika. W ten sposób możemy np. wykorzystać regulator PID zaprogramowany w sterowniku. Do wejść sterownika podłączamy wyjścia tranzystorowe falownika informujące nas o stanie napędu, np: praca, błąd, osiągnięcie częstotliwości wyjściowej itd... w zależności oczywiście od modelu i ilości takich wyjść.

Sterowanie sieciowe

Mając przekaźnik programowalny lub sterownik z interfejsem sieciowym, sterowanie jest znacznie prostsze !
Elektrycznie łączymy tylko styk zezwalający na pracę i/lub styki bezpieczeństwa a całość zarządzania falownikiem odbywa się poprzez sieć. Na rysunku obok znajdują się dwa bloki funkcyjne oprogramowania narzędziowego CoDeSys dla falownika, jeden blok to tak zwana słowo kontroli czyli sterowania a drugi to słowo statusu, odczytujące stan napędu. W zależności od potrzeb wybieramy poszczególne bity sterujące zezwoleniem na start, zmiana kierunku obrotów i zadawanie częstotliwości napędu. Oczywiście możemy "wydobyć" z falownika o wiele więcej wszystko zależy od modelu i naszych potrzeb. Na przedstawionym rysunku przygotowane są bloki funkcyjne dla falownika Lenze 8200 vector. Falownik ten ma bardzo duże możliwości sieciowe, podstawową siecią w falownikach Lenze jest sieć CANopen, co nie wyklucza zastosowanie opcjonalnych kart sieciowych takich jak Modbus, Profibus czy DeviceNet.

pozdrawiam Przemek ;)

Podstawowe sposoby sterowania falownikiem

Do napisania tej notatki skłoniły mnie rozmowy z Klientami którzy nie mieli do czynienia z falownikami i traktują falowniki jako element regulacyjny natomiast w dalszym ciągu chcą stosować np. styczniki do zmiany kierunku silnika. Do notatki wykorzystam bardzo popularny i tani falownik smv firmy Lenze.
Na rysunku znajdują się trzy podstawowe metody sterowania falownikiem start-stop oraz zmiana kierunku wirowania silnika.

Sterowanie 2 przełącznikami (rys. 1)

Zamknięcie przełącznika pomiędzy zaciskami 1-4 powoduje start falownika w prawo a rozwarcie - zatrzymanie falownika. W chwili kiedy falownik pracuje a zostanie zamknięty przełącznik podłączony do zacisków 4 i 13A spowoduje zmianę kierunku wirowania silnika w taki sposób że silnik wyhamuje do zera (zgodnie z rampą czasową) i zacznie wirować w przeciwnym kierunku. Otwarcie łącznika (1-4) spowoduje wyłączenie napędu.

Sterowanie trzy-przewodowe (rys. 2)

Jest to odzwierciedlenie systemu sterowania stycznika "z podtrzymaniem" z tym że owo "podtrzymanie" odbywa się w logice falownika. Potrzebujemy trzy przyciski z samopowrotem: STOP ze stykiem normalnie zwartym (NC), oraz dwa przyciski FWD (do przodu-prawe obroty) i REV (do tyłu-lewe obroty) ze stykami normalnie otwartymi (NO). W chwili naciśnięcia przycisku FWD zostaje uruchomiony silnik z obrotami w prawo i silnik pracuje do momentu naciśnięcia przycisku STOP. Identycznie falownik zareaguje po naciśnięciu przycisku REV gdzie silnik będzie obracał się w przeciwnym kierunku. Naciśnięcie przycisku REV podczas pracy z obrotami w prawo (i na odwrót) nie powoduje reakcji falownika.

Sterowanie dwoma stykami (rys. 3)

W sterowaniu tym możemy wykorzystać przełączniki lub styki przekaźnika czy styki pomocnicze styczników mocy do sterowania falownikiem. Zamknięcie poszczególnych styków RUN/FWD spowoduje obroty w prawo falownika a RUN/REV obroty w lewo. Ten sposób jest bardzo popularny w automatyce stykowej (przekaźnikowej) oraz po trochę innym podłączeniu do sterowania wyjściami przekaźników programowalnych bądź sterowników PLC. Sposoby sterowania napięciowe wykorzystywane w PLC opiszę następny, razem wraz z opisem sterowania falownikiem poprzez sieć.

Oczywiście przypominam że opisane sposoby sterowania tym falownikiem możemy zrealizować samodzielnie kupując w sklepie internetowym falownik smv. ;)

pozdrawiam Przemek

Wejścia analogowe w falownikach

Część użytkowników końcowych ma dziwną mentalność utwierdzoną przez niektórych handlowców z firm "falownikowych" że klawiatura falownika może służyć do obsługi falownika. Oczywiście mści się to po pewnym czasie i klawiatura membranowa "dziurawi" się i przestaje działać. Problem polega na tym że klawiatura ta zazwyczaj nie nadaje się do ciągłej obsługi, po to falownik zawiera wiele wejść i wyjść cyfrowych do sterowania napędem poprzez bardziej wytrzymałe elementy w postaci przycisków czy przełączników nie wspominając o sterowaniu przez sterowniki nadrzędne lub przekaźniki programowalne. Największą zaletą falownika jest prosta regulacja obrotów silnika za pomocą zwykłego potencjometru. Potencjometry te są wbudowane w falownik lub podłączane do jego wejścia analogowego.

Wejście analogowe z zakresu 0...10V może być wykorzystane jako wejście potencjometru lub wejście dla zewnętrznego sygnału analogowego o tym samym poziomie napięciowym. I w takim wejściu nie ma nic niezwykłego, prócz tego że jest ono dość wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne i nie nadaje się do zbyt rozległych instalacji zadajników.

Drugim standardem wejść analogowych jest wejście prądowe (lub pętla prądowa jak kto woli) z zakresu 0(4)...20 mA. Standard ten jest o wiele bardziej odporny na zakłócenia zewnętrzne i jest częściej stosowany w automatyce. Dlaczego mamy dwie opcje prądowe tj. 0...20 mA i 4...20 mA ?
W momencie opracowania standardu prądowego, zadowolono się faktem odporności na zakłócenia przy pełnej funkcjonalności sposobu przesyłania wartości analogowej, zabrakło jednak metody zabezpieczenia się przed otwarciem pętli prądowej co na przykład we współpracy z falownikiem może skutkować niekontrolowanym zwiększeniem do maksimum prędkości obrotowej urządzenia ! Nie muszę pisać że jest to bardzo niebezpieczne i może zagrażać życiu ludzkiemu. Dlatego opracowano a w zasadzie zmieniono ten standard do poziomu 4...20 mA. Co przez to zyskaliśmy ?

Wejście analogowe 4...20 mA ma tę zaletę że oprócz normalnego sposobu przekazywania wartości analogowej, można w bardzo łatwy sposób diagnozować na wypadek przerwania pętli prądowej czyli np. utraty połączenia z zadajnikiem, przetwornikiem czy czujnikiem. W jaki sposób jest to realizowane ? Dość prosto, otóż falownik powinien wykrywać spadek prądu poniżej 4 mA ! Zakładając że minimalna wartość prądu w obwodzie musi wynosić 4 mA to jest bardzo proste zadanie, niestety nie wszystkie falowniki to potrafią, a szkoda - ponieważ jest to bardzo przydatna funkcja zabezpieczająca.

Polecam przy okazji zadajnik ZAD-1 do falownika który posiada funkcję startu w prawo, stopu i start w lewo oraz zadawanie przez potencjometr wartości analogowej z zarówno z zakresu napięciowego jak i prądowego. Zadajnik jest w pełni programowalny i posiada skalowane w sposób dowolny wyświetlacze zarówno wartości zadanej (np. w obrotach lub procentach) jak i odczyt wartości bieżącej z wyjścia analogowego falownika (np. częstotliwość wyjściowa lub moment).
Zadajnik ten można kupić w internetowym sklepie z falownikami, gorąco polecam !

Pozdrawiam Przemek ;)