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.

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.

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 ;)