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