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.

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 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 ;)