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 !

Jak zabezpieczać falowniki w "mokrych" aplikacjach ?

Ponieważ często dyskutuję na temat instalacji systemów napędowych z falownikami w różnego rodzaju niezbyt przyjaznych aplikacjach, postanowiłem opisać przypadek zastosowania ich w środowisku bardzo wilgotnym i mokrym. Oczywistym zdaje się tu fakt zastosowania zabezpieczeń różnicowoprądowych i często są one zaprojektowane aczkolwiek samo ich zastosowanie w układach z falownikami jest wielce problematyczne. Na początku musimy wziąć pod uwagę fakt iż stosując falownik tak naprawdę nie mamy do czynienia z "normalnym" zasilaniem, mało kto zastanawia się przy doborze podstawowych zabezpieczeń z jak bardzo odkształconym przebiegiem prądu mamy do czynienia i jak korygować ich dobór. Odkształcenia te mogą wpływać na niezadziałanie lub wprost przeciwnie - przypadkowe zadziałanie zabezpieczeń.

Jak zatem zabezpieczać instalację "falownikową" w mokrym środowisku ?

Tu obowiązują ścisłe reguły ogólnie nam znane, aczkolwiek nacisk szczególny musimy położyć na połączenia ochronne, wyrównawcze i solidne połączenia szafa napędowa-silnik. Zapoznać się należy również z instalacją np. rurociągów, pomp i innych urządzeń oraz z systemem ekwipotencjalizacji całego obiektu.
Nie zawsze sprawą oczywistą (wiem z doświadczenia, o zgrozo!) jest ochrona przed dotykiem bezpośrednim czyli tzw. ochrona podstawowa. Spotykałem się wielokrotnie z urządzeniami w żaden sposób niezabezpieczonymi, z szafami napędowymi przerdzewiałymi lub falownikami dosłownie wiszącymi na ścianach ! Wielokrotnie zwracałem uwagę na umieszczanie falowników w metalowych i szczelnych szafach, przypominam wszak raz jeszcze. Sukces osiągniemy stosując się do przepisów dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej i zdrowego rozsądku.

Ochrona przy dotyku pośrednim

Ochrona ta powinna przy jakimkolwiek zwarciu z częścią przewodzącą, zapewnić przerwę w zasilaniu zabezpieczanego układu. Ochronę tę można spełnić stosując aparaty realizujące samoczynne wyłączenie zasilania (zabezpieczenie zwarciowe) lub aparaty różnicowoprądowe. Z tymi drugimi jest trochę gorzej aczkolwiek pomijając ich cenę i dostępność, producenci nie dają nam zbyt wielkiego wyboru. Mimo braku przepisów obligujących nas do stosowania wyłączników różnicowoprądowych, kilkakrotnie zastosowałem je w szczególnie niebezpiecznych aplikacjach mimo że nie do końca pozbyłem się przypadkowego ich zadziałania. Do naszych aplikacji stosować należy aparaty z charakterystyką U lub U+. Stosowanie aparatów z inną charakterystyką i podwyższoną wartością prądu zadziałania całkowicie mija się z celem i generować będzie szereg niczym nieuzasadnionych pobudzeń i wyłączeń.
Dobierając zabezpieczenia z członem zwarciowym pamiętać musimy że doziemienie lub zwarcie może nastąpić w dowolnej części falownika: układzie prostownika, członie pośrednim DC, tranzystorach wyjściowych lub w instalacji silnikowej. Dobrze dobrane zabezpieczenie musi być skuteczne niezależnie od miejsca wystąpienia zwarcia lub doziemienia. Pamiętajmy również o prawidłowych nastawach falownika związanych z zabezpieczaniem prądowym silnika.

Połączenia wyrównawcze

Najistotniejszą sprawą jest ciągłość przewodów ochronnych i ich wzajemne połączenia. Wszystkie silniki np. pomp, muszą posiadać dodatkowe przewody ochronne połączone z systemem wyrównawczym a instalacje rurociągów powinny być uziemione. Przy wszelkiego rodzaju połączeniach rozłączanych, przegubowych bądź izolowanych muszą być zastosowane ochronne przewody połączeniowe o odpowiednim przekroju, tak aby każde urządzenie posiadało pewne połączenie z systemem uziemiającym.

Chcesz wiedzieć więcej ? Zapraszamy na szkolenia do Akademii Falowników !

Zamiana sygnału prądowego 4...20mA na sygnał napięciowy

Czasami spotykam się (w starszych modelach falowników) z "konfliktem" połączenia różnego rodzaju przetworników np. ciśnienia, z wyjściem analogowym 0(4)...20mA i wejściem analogowym w falowniku w standardzie napięciowym (0...10V).
Prostym i dość niezawodnym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie rezystora 510 Ohm co pozwoli nam przetworzyć sygnał prądowy na napięciowy.
Uzyskamy to mierząc spadek napięcia na rezystorze 510Ω, będącym obciążeniem przetwornika. Spadek napięcia jest proporcjonalny do wielkości przepływającego prądu w przybliżonej zależności: 1mA = ~ 0.5V. W obliczeniach bardziej precyzyjnych należy uwzględnić rezystancję wewnętrzną wejścia analogowego falownika. Charakterystyczne punkty przetwarzania to:
1mA ~ 0,5V
4mA ~ 1,9V
10mA ~ 4,9V
20mA ~ 9,8V
W falownikach z programowalnym zakresem napięciowym można wybrać poziom 2...10V i w ten sposób uzyskać kontrolę utracenia minimalnego poziomu sygnału 2V, co pomoże nam w wykrywaniu uszkodzenia przetwornika lub utraceniu połączenia z nim, np. przy uszkodzeniu kabla zasilającego przetwornik. Musimy pamiętać przy tym że przełożenie prąd/napięcie w takim układzie jest przybliżone i zależne od rezystancji wewnętrznej wejścia analogowego w falowniku oraz jego rozdzielczości.
Pozdrawiam serdecznie, Przemek.

Falownik Sanyu - pompa urobku w żwirowni

Jedno z ostatnich naszych zleceń, dotyczyło nietypowej aplikacji napędowej - instalacji falownika na pływającej barce w żwirowni. Silnik pompy ssącej o mocy 132 kW zasilany z agregatu prądotwórczego o odpowiedniej wydajności uruchamiany był w klasycznym układzie rozruchowym gwiazda-trójkąt. Wiązało się to z szeregiem niedogodności od znacznego prądu rozruchowego, spadku napięcia, poprzez ponadnormatywne zużywanie się układu mechanicznego pompy i awarie występujące w sterowaniu.
Do aplikacji tej został dobrany falownik SY 8000 firmy Sanyu.
Barka wyposażona jest w dwie pompy, jedna z nich to pompa z silnikiem 18,5 kW - służąca do zalewania rurociągu ssącego i pompy głównej a jednocześnie erozyjnie spulchnia strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem caliznę złoża. Mieszanina wody z urobkiem żwirowo-piaskowym zasysana jest przez pompę główną i kierowana rurociągiem do dalszej obróbki (przesiewanie, segregacja i zwrot wody do zbiornika).

Projektując szafę napędową musieliśmy zaadaptować istniejący układ rozruchowy (gwiazda-trójkąt) jako zapasowy bypass, wykorzystywany w przypadku awarii falownika oraz zastosować odpowiednie układy blokady elektrycznej i mechanicznej nie pozwalające na jednoczesne załączenie zasilania silnika z falownika i z agregatu. W szafie zamontowano dwa styczniki z blokadą elektryczną i mechaniczną, zabezpieczenie falownika, dławik sieciowy i przekaźniki pomocnicze. Wybór rodzaju pracy odbywa się za pomocą trójpołóżeniowego przełącznika z trybami: 1 - praca bypass, 0 - wyłączenie, 3 - praca z falownikiem. W przypadku wyboru pracy 1, falownik jest odstawiony i działa dotychczasowy układ stycznikowy, po wybraniu pracy 2, układ stycznikowy jest całkowicie rozłączany, i odcinane jest od niego napięcie z agregatu, zamknięty zostaje stycznik łączący silnik "w trójkąt" oraz włączony zostaje zadajnik falownika, elementy te zostały zamontowane na elewacji pulpitu operatora barki. Wyświetlacz panela zadajnika został zaprogramowany w procentach wydajności pompy (zadawanie częstotliwości) a drugi jako obciążenie silnika (analogowy sygnał wyjściowy z falownika), dzięki takiemu rozwiązaniu operator ma kontrolę nad pracą pompy ssącej co wiąże się z wydajnością całego układu pobierania urobku.
Po przeprowadzeniu wstępnego rozruchu mogliśmy przystąpić do pełnej pracy technologicznej w miejscu pobierania medium, barka została ustawiona i rozpoczęła pracę. "Miękki" rozruch nie wprowadzał kawitacji rurociągu (co miało miejsce przy rozruchu stycznikowym) oraz nie powodował uderzeń mechanicznych samej pompy. W trakcie pracy ustalone zostały minimalne i maksymalne częstotliwości pracy oraz rejestrowane były parametry sieci zasilającej i prądu silnika. Zastosowanie falownika wprowadziło ograniczenie prądu silnika o około 20% co ma przeniesienie na oszczędzanie paliwa agregatu a co za tym idzie zmniejszenie kosztów wydobycia urobku.

Zastosowanie sterowania SPFC z falownikiem

Systemy gminnych przepompowni oparte są zazwyczaj o układ kilku pomp o mocy silników od 4 do 7,5 kW. W układach tych stosowane są falowniki ze sterowaniem PFC (Pump and Fan Control = PFC). Sterowanie załącza i wyłącza pompy pomocnicze w zależności od zmieniającego się zapotrzebowania. Funkcja automatycznego przełączania pracujących pomp pomocniczych steruje zmianami pracującej w danym momencie pompy w taki sposób, aby całkowity czas każdej z pomp pomocniczych był zbliżony lub jednakowy.
Systemy sterowania pompami SPFC (Soft Pump and Fan Control = SPFC) działają podobnie z tym że każda pompa rozpoczyna pracę wykorzystując falownik a w przypadku potrzeby, pompa przełączana jest na układ zasilania z sieci. Sterowanie SPFC umożliwia obniżenie prądu rozruchowego silnika podczas załączania silników pomocniczych do zasilania sieciowego. Taki układ zapewnia zmniejszenie zużycia mechanicznego pomp przez co zwiększony jest czas między ich awariami i pozwala zmniejszyć zużycie energii elektrycznej. W opisywanym przypadku szafa napędowa zaprojektowana została do sterowania 4 pompami o mocy 5,5 kW każda. W szafie zabudowany został falownik ACS 310 firmy ABB, styczniki z blokadą elektryczną i mechaniczną do zasilania pomp z falownika i sieci, zabezpieczania (wyłączniki silnikowe) oraz zabezpieczenia od suchobiegu i zaniku fazy zasilania. Na elewacji szafy zostały zamontowane trzy-położeniowe pracy każdej pompy (praca automatyczna, odstawienie i praca ręczna), lampka awarii oraz panel falownika. Panel ten został skonfigurowany w sposób przyjazny Użytkownikowi i można na nim obserwować: częstotliwość pracy falownika, prąd wyjściowy oraz aktualne ciśnienie (bar) w instalacji. Całość sterowania SPFC realizuje falownik ACS310, w przypadku awarii lub odstawienia którejkolwiek z pomp, zostaje ona pominięta a do pracy zostaje włączona następna w kolejności.
Układ pompowni wyposażony również został w komunikację GSM, informującą obsługę o stanach awaryjnych, zanikach napięcia oraz zbyt niskim ciśnieniu pompowni. Istnieje również możliwość zdalnego resetu błędów występujących w układzie automatyki. Dodatkową zaletą realizacji takiego układu sterowania, jest atrakcyjna cena i pewność działania pompowni. Falowniki ACS310 jak również inne można zakupić w atrakcyjnych cenach w profesjonalnym sklepie z falownikami. Nie jest to kolejny handel internetowy, firma ta fachowo doradza oraz bezpłatnie programuje falowniki, serdecznie zatem polecam !

Oszczędzamy energię z falownikiem

W ubiegłym roku, udostępniliśmy na stronach Akademii Falowników kalkulator oszczędności energii. Kalkulator ten cieszy się olbrzymią popularnością lecz nie brak również osób które proszą o dodatkowe wyjaśnienia dotyczące oszczędności. W poście z sierpnia informowaliśmy o podstawach oszczędzania przy stosowaniu regulowanych napędów. Teraz przedstawię odpowiedzi na najczęściej pojawiające się pytania. Kalkulator należy stosować do napędów regulowanych falownikami z włączoną funkcją U/f (tzw. sterowanie skalarne). Największe oszczędności uzyskamy np. przy instalacjach pomp i wentylatorów.
Na wykresie który zamieszczamy uwidoczniona została krzywa zużycia energii elektrycznej w zależności od prędkości obrotowej silnika elektrycznego. Zaznaczone pola to: zmniejszenie prędkości silnika o 20% która powoduje zmniejszenie konsumpcji energii o 50%.
Przy stosowaniu kalkulatora jak i posługiwaniu się wykresem, należy kierować się rozsądkiem ! Musimy przeprowadzić kilka dodatkowych czynności tak aby przy doborze minimalnej prędkości obrotowej silników, zachować sprawność technologiczną urządzeń nimi sterowanych. Pomocne przy tym są wykresy pracy pompy, wentylatora czy dmuchawy gdzie jest określona wydajność w uzależnieniu od prędkości obrotowej. W innym przypadku możemy mieć efekt "mielenia" medium a nie jego tłoczenia. Po sprawdzeniu tych wielkości możemy zoptymalizować falownik w taki sposób aby z jednej strony zachować wszelkie wielkości technologiczne urządzenia a z drugiej uzyskać maksymalne oszczędności zużycia energii elektrycznej. Musimy także pamiętać że programując falownik z funkcją uśpienia, wprowadzamy niewielkie opóźnienia w czasie reakcji na np. zmniejszone ciśnienie w instalacji, co prawda zazwyczaj jest to instalacja bytowa gdzie nieznaczny spadek ciśnienia nie wprowadza zbytnich zakłóceń ale gdy jest to instalacja przemysłowa może to mieć całkowicie odmienne skutki.
Do każdej aplikacji jedno lub wielosilnikowej należy podchodzić indywidualnie, sporządzić bilans mocy, sprawdzić wymogi technologiczne oraz sprzętowe. Dopiero wówczas osiągniemy określone skutki z zastosowania falowników. Istnieją oczywiście urządzenia przy których nie uzyskamy tak dużych oszczędności ze względu właśnie na wymogi techniczne, dobrym przykładem są tu pompy hydrauliki siłowej. W przypadku dalszych pytań lub wątpliwości zapraszamy do kontaktu z nami. Podczas szkoleń Akademii Falowników, prezentujemy szerzej tematykę oszczędności i optymalizację falowników do ww aplikacji napędowych.

Metody zadawania częstotliwości falownika przez wejścia analogowe

Temat łączenia zarówno wejść analogowych jak i cyfrowych falownika wraca co jakiś czas w rozmowach z nowymi Klientami. Postaram się w tym poście pokazać jak należy łączyć wejścia analogowe z różnego rodzaju urządzeniami które mogą być zadajnikami częstotliwości wyjściowej falownika.
Obecnie produkowane falowniki mają przynajmniej jedno uniwersalne wejście analogowe obsługujące dwa podstawowe standardy poziomów analogówych używanych w automatyce przemysłowej. Pierwszy z nich to standard napięciowy poziomu 0...10V, standard ten pozwala na zadawanie częstotliwości np. przez potencjometr. Drugi to standard prądowy z poziomem 0...20mA (rzadko obecnie używany) lub 4...20mA inaczej nazywany pętlą prądową. Pętla 4...20mA ma tę przewagę nad 0...20mA że urządzenie (w tym przypadku falownik) może wykrywać przerwę w obwodzie np. przetwornika ciśnienia lub jego uszkodzenie. Prosto mówiąc falownik "wie" że minimum na wejściu prądowym to 4mA, jeśli pętla zostanie przerwana - prąd zmaleje do zera i falownik powinien odpowiednio zareagować. Niesłychanie pomocne może to być w przypadku zastosowania regulatora PID gdzie może zaistnieć sytuacja uszkodzenia przetwornika czy przerwanie jego obwodu i falownik mógłby wówczas pracować cały czas z częstotliwością maksymalną !

Na rysunku przedstawiam podstawowe możliwości zastosowania wejść analogowych.

1 - Regulacja potencjometrem zewnętrznym (wejście napięciowe)
2 - Regulacja z zadajnika lub sterownika PLC (wejście napięciowe)
3 - Regulacja z zadajnika, czujnika, etc.. (wejście prądowe aktywne)
4 - Regulacja z zadajnika, czujnika, etc.. (wejście prądowe pasywne).

1 - Najprostsza regulacja to zastosowanie potencjometru obrotowego o odpowiedniej wartości (sprawdzić w instrukcji falownika jaka wartość!). Po podłączeniu skrajnych zacisków potencjometru do zasilania napięcia referencyjnego +10V a z drugiej strony do "masy" falownika (oznaczenia mogą być różne: COM, CM, GND...) suwak potencjomtera łączymy z wejściem analogowym napięciowym. Jeśli falownik został zaprogramowany na zakres częstotliwości 0...50Hz to odpowiednio poziom napięcia na wejściu analogowym IA, będzie przekładany na częstotliwość wyjściową 0V=0Hz, 10V=50Hz.

2 - Bardzo podobnie podłączamy do wejścia IA - napięciowego podłączamy zewnętrzne urządzenie w postaci np. przetwornik ciśnienia, wyjście napięciowe (AO) sterownika PLC, zadajnik napięciowy, etc.. Istotne jest przy tym połączenie napięcia odniesienia (zazwyczaj minus zasilacza) do "masy" falownika.

3 - Urządzenia z wyjściem prądowym aktywnym łączymy identycznie jak napięciowe do wejścia analogowego, prądowego falownika.

4 - Bardzo często spotykamy urządzenia z wyjściem analogowym prądowym które wymagają zewnętrznego zasilania, są to urządzenie posiadające wyjście pasywne. W takim przypadku albo wykorzystujemy zewnętrzny zasilacz lub możemy wykorzystać napięcie falownika (np. falownik iG5A - zacisk 24) pamiętać należy o tym że napięcie z falownika ma zazwyczaj niezbyt dużą wydajność prądową.

Konfiguracja wejścia napięciowe - prądowe

W zależności od: typu, producenta, budowy falownika - możemy spotkać się z różnymi metodami konfiguracji wejść analogowych.

Na rysunku przedstawione są dwa rozwiązania z którymi można się często spotkać. Pierwszy z nich do wbudowany w falowniku przełącznik, U - oznacza konfigurację napięciową, I - konfigurację pętli prądowej. Inną metodą konfiguracji wejść analogowych, są zworki w postaci złączek lub wyjmowanych małych wtyczek które przekładamy do odpowiednich pinów gniazd.
Oczywiście możemy też spotkać falowniki w których konfigurację wejść określamy programowo w takim przypadku należy tylko w dokonać zmian w odpowiednim parametrze falownika.
Wszystkie wejścia analogowe należy łączyć z urządzeniami przewodami ekranowanymi !
Pozdrawiam, Przemek.

Falownik do wentylatorów, regulacja PID lub zadawanie ręczne

Szafa napędowa o stopniu ochrony IP54, wykonana dla zespołu wentylatorów 2 x 37 kW/500 VAC w układzie sieciowym IT (z izolowanym punktem neutralnym transformatora zasilającego i z systemem uziemiających przewodów ochronnych). Szafa wyposażona została w indywidualny przemiennik częstotliwości dla każdego wentylatora wraz z wbudowanym stycznikowym układem obejściowym (bypass) z zabezpieczeniem przeciążeniowym, zwarciowym oraz blokadą mechaniczną i elektryczną. System sterowania prędkości wentylatorów:
• Automatyczna regulacja PID na podstawie danych z anemometru i wartości zadanej przez panel falownika
• Sterowanie ręczne z zadawaniem częstotliwości za pomocą potencjometru lub zadajnika
W układzie napędowym, zastosowano nowoczesne jednostki napędowe ACS 850 firmy ABB. Przemienniki częstotliwości ACS850 to elastyczne napędy zaprojektowane głównie dla aplikacji: napędu maszyn i urządzeń technologicznych, wentylacji i pompowni. Przeznaczone są do pracy z silnikami asynchronicznymi oraz z silnikami z magnesami trwałymi. Napędy ACS850 mogą zostać tak skonfigurowane, aby spełnić wymagania konkretnej aplikacji. Szeroki zakres mocy, elementy standardowego i opcjonalnego wyposażenia oraz łatwa konfiguracja sprawiają, że adaptacja w danej aplikacji jest szybka i prosta. Budowa falownika ACS850 jest zoptymalizowana pod względem instalacji wewnątrz szafy, tak aby czas poświęcony na instalację był jak najkrótszy oraz koszty z tym związane były jak najmniejsze. Dzięki technice DTC uzyskano znakomite parametry statyczne i dynamiczne napędu zbliżone do układów napędowych ze sprzężeniem zwrotnym od wału silnika:
• wysoki moment rozruchowy silnika
• czas narastania momentu typowo < 5ms
• dynamiczna dokładność regulacji prędkości typowo 0,1...0,4% sek dla 100% skoku momentu
• dokładna regulacja momentu
Założenie szybkiej zmiany wyboru trybu sterowania rozwiązano za pomocą przełącznika który "bocznikuje" regulator PID i falownik odczytuje zadaną prędkość ustawioną za pomocą potencjometru lub zadajnika. Możliwości konfiguracji wejść cyfrowych, pozwalają na zaprogramowanie ich dowolnej funkcjonalności.

Zarządzanie grupą falowników przez panel dotykowy

Bardzo ciekawym rozwiązaniem wspomagającym sterowanie i parametryzację większej ilości falowników jest zastosowanie panela dotykowego firmy LSiS. Innowacyjność tego rozwiązania polega na zarządzanie napędami bez dodatkowego sterownika. W przykładowej aplikacji wykorzystaliśmy kolorowy, dotykowy panel serii XP40-TTA/DC o przekątnej 7 cali w połączeniu z popularnymi falownikami LS.
Połączenie sieciowe budujemy za pomocą protokołu Modbus lub LSBus w typowej konfiguracji i z wyborem standardowych prędkości. Poszczególne strony panela odpowiadające za falowniki które chcemy obsługiwać, tworzymy w bezpłatnym oprogramowaniu XP-Builder.
Zyskujemy przez to graficzne przedstawienie stanu pracy falowników i pełen dostęp do zasobów falownika w sieci Modbus/LSBus. Możemy swobodnie programować dostęp do parametrów przeznaczonych dla obsługi urządzenia czy maszyny (np. częstotliwość wyjściowa) oraz zabezpieczone hasłem pozostałe parametry falownika do których dostęp będzie miała tylko służba techniczna UR.
Wykorzystując panel operatorski do zarządzania większą ilością falowników zyskujemy przede wszystkim na czasie dostępu do zasobów falowników, zgrupowania alarmów i zdarzeń na jednym specjalnym w tym celu zaprogramowanym ekranie oraz wizualizację systemu napędowego. Falowniki firmy LS pozwalają na odczyt i zapis parametrów które są zgrupowane w adresowalnych rejestrach Modbus, adresy te można znaleźć w instrukcjach obsługi falowników. Intuicyjny program XP-Builder pozwala na szybkie zaprogramowanie ekranów falowników, przykładowa aplikacja dla falowników iG5A została utworzona i zaprogramowana w niespełna 20 minut.

Falowniki średniego napięcia VFD firmy LS

Falowniki MV VFD posiadają wbudowany bezczujnikowy algorytm sterowania wektorowego, algorytm ten to nie tylko charakterystyka sterowania momentem, ale zdolność regulacji prędkości w stanach spowodowanych przez nagłą zmianę obciążenia. MV VFD generuje silny moment obrotowy przy niskim zakresie częstotliwości co klasyfikuje ten falownik jako napęd uniwersalny, zarówno do napędu maszyn jak i pomp i wentylatorów.Przyjazny dla użytkownika system monitorowania, wygoda i optymalne rozwiązanie dla szerokiego rozumianego przemysłu. W aplikacjach które wymagają wysokiego momentu obrotowego przy niskich obrotach, parametry elektryczne silnika powinny być właściwie ustawione dla optymalnego działania systemu napędowego.
W przypadku awarii podczas pracy falownika pojedynczej komórki, element jest pomijany (bypass) i neutralny punkt jest przesunięty. Ta funkcja może być obsługiwana automatycznie lub ustawiana ręcznie, przy czym moment rozruchowy jest stale utrzymywany, gdy komórka jest pominięta. Falowniki VFD posiadają zaawansowaną technikę regulacji napięcia. MV VFD utrzymuje wysoki współczynnik mocy przy standardowym silniku indukcyjnym w cały zakresie obrotów. (Powyżej 95%).
Falowniki MV VFD firmy LSiS, mają modułową budowę wielopoziomową, składającą się z transformatora wejściowego z dopasowywaniem napięcia zasilającego, kilkunastu elementów (cell) po 6 na fazę, oraz części sterująco-monitorującej. Każdy element wykorzystuje kontrolę PWM z rozproszonego systemu sterowania i posiada wbudowaną funkcję obejścia. Układ sterujący jest regulatorem zarządzania sterowaniem PWM, używa w tym celu komunikacji z każdym z 18 elementów falownika. Posiada przyjazny dla użytkownika system kontroli, sterowania i monitoringu. Falownik wyposażony jest rónież w swobodnie programowalny sterownik PLC z możliwością programowania przez użytkownika końcowego. Sterownik posiada wejścia i wyjścia cyfrowe jak również wyposażony jest w kanały wejść-wyjść analogowych w standardzie 0...10V lub 4...20mA.

Sterowanie wektorowe

Falowniki MV VFD posiadają wbudowany potężny algorytm bezczujnikowego sterowania wektorowego. Algorytm ten jest podstawą technologii VFD, dzięki temu osiągnięto znakomite charakterystyki sterowania momentem i zdolność precyzyjnej kontroli prędkości również w chwilach znacznych zmian obciążenia. MV VFD generuje wysoki moment obrotowy przy niskim zakresie obrotów. W aplikacjach które wymagają wysokiego momentu obrotowego przy niskich obrotach, parametry elektryczne silnika powinno być odpowiednio ustawione dla optymalnego działania falownika. Funkcja Auto Tuning automatycznie mierzy silnik i zapisuje parametry potrzebne do sterowania, np. rezystancję stojana, rezystancja wirnika, induktancja czy prąd jałowy.

Zapraszam do zapoznania się z szeroką ofertą falowników LG.

Falowniki - wektorowy tryb sterowania prędkością czy momentem ?

Układ sterujący falownikiem może realizować różne algorytmy pracy napędu. Algorytmy te należy wybierać na miarę potrzeb układu który napędzamy w taki sposób aby najbardziej efektywnie wykorzystać falownik. W niniejszym poście pominę tryb sterowania skalarnego, który nie jest zbytnio skomplikowany i najczęściej stosowany jest w prostych układach pompowo-wentylatorowych.
Tryb skalarny posiada szereg wad które dyskwalifikują falownik "skalarny" do bardziej zaawansowanych aplikacji napędowych o większych wymaganiach. Tu wkraczają falowniki ze sterowaniem wektorowym. Falownik wektorowy można użyć w aplikacjach sterowania silnikami (wymagana konfiguracja jeden falownik-silnik, bez możliwości pracy wielosilnikowej). Dobry falownik posiadać powinien minimum dwa tryby wektorowe:

• tryb wektorowy prędkości
• tryb wektorowy momentu

Tryb wektorowy prędkości

Tryb ten przeznaczony jest do aplikacji jednosilnikowych wymagających wysokiego momentu rozruchowego, szybkiej regulacji i reakcji na nagłe zapotrzebowanie na moment. W większości maszyn stosowany jest właśnie wektorowy tryb prędkości. Falownik pracuje z normalną regulacją oraz pełną kontrolą momentu obrotowego silnika. Proszę zwrócić uwagę że w trybie tym nie mówimy o regulacji częstotliwości a o regulacji i kontroli prędkości obrotowej silnika. Jest to bardzo często mylone! Dzięki kontroli momentu oraz możliwości wpływania na jego wartość, możliwe jest osiągnięcie wysokiej dynamiki, charakteryzującej się szybkimi reakcjami na zmiany wartości zadanej i porównania z aktualnym obciążeniem silnika a co za tym idzie odpowiedzią układu sterującego. W taki sposób mamy pełną kontrolę nad stanami i dynamiczną pracę.

Tryb wektorowy momentu

Tryb ten stosujemy do aplikacji jednosilnikowych wymagających sterowania wektorowego niezależnego od prędkości. Najczęściej tryb ten wykorzystujemy w układach nawijania lub przewijania np. blachy, papieru czy folii. W urządzeniach nawijających i odwijających istnieje potrzeba kontrolowania naprężenia materiału. Regulację momentu obrotowego i naprężenia nawijanego materiału umożliwia tryb sterowania momentem. Pamiętać przy tym należy że regulujemy moment a nie prędkość!

Tryb wektorowy wymaga większej ilości nastaw niż tryb skalarny, jednocześnie należy przeprowadzić manualny lub automatyczny bieg identyfikacyjny (autotuning) zespołu falownik-silnik. Jest to niezbędne w celu perfekcyjnego dopasowania silnika i falownika.
Doskonałym przykładem urządzenia które posiada wszystkie funkcje sterowania jest falownik SMV Lenze. Falownik ten posiada niżej wymienione tryby sterowania:

stały V/Hz	stały moment do większości lekkich aplikacji napędowych
zmienny V/Hz	do aplikacji pomopowo-wentylatorowych
wzmocniony stały V/Hz	tryb wzmocniony do zastosowań ogólnych
wzmocniony zmienny V/Hz	do aplikacji wielosilnikowych
wektorowy prędkości	aplikacje jednosilnikowe maszynowe
wektorowy momentu	aplikacje nawijania, przewijania etc.

Dzięki wielu możliwością sterowania falownik ten jest uniwersalnym napędem który możemy stosować w wielu aplikacjach napędowych, zarówno w prostym sterowaniu skalarnym jak i wymagających układach z zapotrzebowaniem na duży moment i szybką reakcję na zmiany obciążenia.
Falowniki Lenze można kupić w dobrej cenie w sklepie internetowym, który z czystym sumieniem polecam.
Pozdrawiam serdecznie, Przemek.

Falownik i zasilanie z agregatu

Często dostajemy zapytanie dotyczące pracy falownika zasilanego z agregatu, ponieważ problematyka ta nie jest opisywana przez producentów falowników postanowiłem przekazać swoje doświadczenia jakie posiadamy.
Podstawą przy uruchamianiu takich aplikacji napędowych jest dobór agregatu prądotwórczego, i tu pojawia się pierwszy problem. Zazwyczaj jest to niskiej jakości urządzenie, produkowane na dalekim wschodzie.;) Agregaty te posiadają lub nie systemy AVR (Automatic Voltage Regulator) i nie stanowi to większego problemu dla nas najgorszą wadą jaką posiadają to szereg harmonicznych o istnieniu których zazwyczaj nie mamy pojęcia. Oczywiście ideałem byłoby zainstalowanie agregatu który ma minimalną ilość zakłóceń ale te jak wiadomo są drogie a i co do rzeczywistych parametrów (w zależności od producenta czy miejsca instalacji) trochę im daleko.
Co zatem powinniśmy zrobić ?
Musimy dobrać falownik który posiada wbudowany dławik sieciowy lub dobrać taki dławik ze zdolnością przenoszenia prądu jaki jest wymagany dla danego modelu. Sprawdzić to możemy w dokumentacji falownika. Przy okazji doboru falownika muszę rozczarować co niektórych kolegów iż nie wszystkie typy falowników będą poprawnie pracowały ! Szczególnie najniższa półka cenowa sprawuje się beznadziejnie lub nie uruchomimy ich w ogóle...
Najlepszą metodą doboru jest praktyczne połączenie agregatu z falownikiem z zachowaniem wszystkich elementów które powinny być podłączone i uruchomienie - zarówno agregatu jak i obciążenia (silnika). Próby powinny być przeprowadzane w warunkach zgodnych (lub przybliżonych) z tymi w jakich napęd będzie pracował. Oczywiście chodzi tu o wydajność prądową agregatu, falownika itd...
Z doświadczenia dodam że kable zasilające jak i silnikowe powinny być ekranowane, dzięki temu unikniemy oddziaływania wzajemnych zakłóceń generowanych przez agregat jak i falownik.
Polecam jak zwykle sklep z falownikami.
Pozdrawiam
Przemek

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.