Lenze, to już 20 lat !

W tym roku firma Lenze świętuje dwudziestolecie obecności w Polsce. Jest mi to szczególnie bliskie jako że moja współpraca z Lenze jest równie długa a co za tym idzie mam to szczęście że mogłem obserwować zarówno rozwój tej firmy jak i poznałem ludzi którzy tę firmę tworzyli.
Lenze ma szczególny wkład w rozwój techniki napędowej w Polsce, ważne wdrożenia aplikacji napędowych oraz setki osób które mogły rozwijać swoją wiedzę i umiejętności dzięki współpracy z Lenze. W latach 90-tych miałem przyjemność rozpocząć współpracę z Lenze i poznałem obecnego prezesa Lenze Polska, Pana Jerzego Witora który dość szybko przekonał mnie do produktów Lenze z zakresu energoelektroniki. Miło wspominam znakomite prezentacje i spotkania targowe z Jerzym Sobczakiem który stwarzał znakomitą atmosferę spotkania a długie z Nim rozmowy nie tylko o napędach były czystą przyjemnością.
Niebagatelny wpływ na moją współpracę miały Lenze Systemy Automatyki z Torunia i Pan Andrzej Liksza, który ma również olbrzymi wkład w rozwój techniki napędowej w Polsce. I tu należałoby chociażby przedstawić przykład zastosowania napędów Lenze do sterowania radioteleskopem w Toruniu. Nie ukrywam że to wszystko miało na mnie bardzo pozytywny wpływ i cieszę się że mogłem zgłębiać tajniki napędowe w oparciu o nowoczesne urządzenia i współpracę z przychylnymi mi ludźmi.
Rocznica ta pozwoliła mi na chwilę wspomnień związanych z pierwszymi analogowymi napędami prądu przemiennego Lenze z jakimi miałem do czynienia kilkanaście lat temu, serię 8600 a po nich nowoczesne jak na ówczesne czasy napędy 8200. Potem powstał napęd 8200 wektor który do tej pory jest moim ulubionym napędem Lenze. W oparciu o 8200 wektor zaprojektowałem i uruchomiłem wiele aplikacji które działają bezawaryjnie do chwili obecnej. 8200 wektor została wygaszona przez nowe napędy serii 8400 do których szerze przyznam serca nie mam. W międzyczasie pojawiły się proste napędy smd i smv które są najczęściej spotykane w prostych aplikacjach napędowych.

Z okazji dwudziestolecia Lenze w Polsce, składam najserdeczniejsze życzenia dalszego rozwoju i wielu sukcesów !

Falowniki smv - sterowanie momentem

Falowniki wektorowe zadomowiły się na naszym rynku i przez ostatnie lata można było zaobserwować duże zainteresowanie naszych Klientów i wykorzystanie ich w wielu różnorakich aplikacjach napędowych. Jednak najczęściej uruchamiane jest wektorowe sterowanie prędkością które jest zaimplementowane w jednosilnikowych aplikacjach, wymagających wysokiego momentu rozruchowego i szybkiej regulacji obrotami silnika. Falowniki smv firmy Lenze mimo swojej prostoty posiadają dość duże możliwości sterowania wektorowego prędkościowego jak i momentowego. To skłoniło mnie do zastosowania ich w linii technologicznej - przewijania drutu wraz częścią prostowania, odmierzania i cięcia drutu zbrojeniowego. Silniki odwijania i przewijania drutu są zasilane z falownika smv o mocy 5,5 kW. Idea i realizacja napędu jest bardzo prosta, po wybraniu trybu sterowania momentem i wprowadzeniu do falownika podstawowych danych z tabliczki silnika, została przeprowadzona autokalibracja falownik-silnik i aplikacja jest gotowa do pracy. Oczywiście pamiętać należy o ustawieniach czasu reakcji napędu oraz ograniczeniu minimalnej i maksymalnej częstotliwości.
Zasada działania od strony użytkownika jest bardzo prosta: przez wejście analogowe zadawana jest wartość momentu z jakim chcemy pracować (w tym wypadku ustalony moment = naciąg przewijanego drutu), drut nie może być rozciągany oraz niedopuszczalny jest jego "zwis". W opisywanej aplikacji wartość momentu była zapisywana w poszczególnych recepturach panela operatorskiego ale nic nie stoi na przeszkodzie aby do wejścia analogowego falownika podłączony był potencjometr czy zadajnik napięciowy lub prądowy. Dodatkowo wyjście analogowe falownika podłączone zostało do sterownika PLC, wyjście to zostało zaprogramowane jako % aktualnego momentu falownika). Dane te są również wyświetlane na panelu linii technologicznej a zaprogramowane stany ponadnormatywne, zatrzymują w łagodny i szybki sposób całość urządzenia.
Takie rozwiązanie pozwala na równomierną pracę przewijania, prostowania i cięcie drutu zbrojeniowego. Zastosowanie falownika smv zmniejszyło koszty sterowania i znacznie ułatwiło projekt wykonawczy maszyny i jej rozruch. Programowanie falownika wraz z określeniem momentu dla różnych przekrojów drutu nie trwało dłużej niż 40 minut. Prototyp urządzenia jest w fazie testów od kilkunastu dni i jak na razie nie zgłoszono żadnych uchybień działania w stosunku do założeń projektowych.
Pozdrawiam, Przemek.

Sterowanie skalarne, wektorowe czy DTC ?

Typowy podział napędów na falowniki skalarne i wektorowe zna z autopsji każdy kto zetknął się z tymi urządzeniami. Sterowanie DTC jest mniej znane i rzadziej stosowane w układach napędowych jakie spotykamy na co dzień. Ponieważ większość z osób odwiedzających nasz strony internetowe to praktycy od tej strony zaprezentuję zalety poszczególnych systemów sterowania falownikami.
Na wykresie który zamieszczam, przedstawiam reakcję falownika skalarnego, wektorowego i DTC na nagłe zapotrzebowanie na moment. Badania przeprowadzaliśmy w hamowni z wykorzystaniem tego samego silnika podłączonego do poszczególnych typów falowników. Jak widać - najdłużej reaguje falownik ze sterowaniem skalarnym który nie do końca sobie radzi z odbudową i utrzymaniem odpowiedniego momentu na wale silnika. Czas jaki potrzebny jest do wyrównania momentu jest na tyle długi że eliminuje taki falownik w układach napędowych które wymagają stabilnych obrotów i momentu.
Falownik wektorowy radzi sobie znacznie lepiej a krótki czas wyrównania momentu i szybka reakcja to zaleta popularnych bezczujnikowych, falowników wektorowych. Oczywiście czas reakcji uzależniony jest od wewnętrznego algorytmu jaki producent umieścił w pamięci falownika i u poszczególnych producentów może się różnić. Nie są to znaczne różnice niemniej jednak mogą mieć wpływ na pracę urządzeń które cyklicznie i w szybkim tempie dociążając napęd.
Falowniki ze sterowaniem DTC reagują najszybciej na obciążenie, algorytmy procesu dokonują błyskawicznych obliczeń co pozwala na natychmiastową reakcję w przypadku zwiększenia obciążenia. Jedną z następnych zalet falowników DTC jest bardzo szybkie dostosowywanie częstotliwości wyjściowej w przypadku uruchomienia go do obracającego się silnika - zwany inaczej "lotnym startem".
Do badań zostały zastosowane falowniki: smd firmy Lenze - (skalarne), iS7 firmy LSiS - (wektorowe) i ACS850 firmy ABB (DTC). Wszystkie wymienione falowniki można zakupić w polecanym przez nas sklepie z falownikami.
Pozdrawiam serdecznie.

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.

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 ;)

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

Łączenie szyny DC w falownikach

Wiele pytań otrzymuję w sprawie odzysku energii i wykorzystania szyny DC w instalacjach wielosinikowych. W maszynach gdzie pracuje kilka silników sterowanych falownikami nie zawsze wszystkie napędy są jednakowo obciążone. Często jednak jednostkowe, mocno dociążone silniki przy hamowaniu przechodzą do pracy generatorowej i od tego momentu mogą pojawiać się problemy. Oczywiście każdy falownik możemy wyposażyć w rezystor hamowania (przy założeniu wykorzystywania falowników z wbudowanym chopperem) lub chopper zewnętrzny z rezystorem. Zamieniamy jednak część zużytej energii w ciepło i w ten prosty sposób tracimy pieniądze.
W napędach wielosilnikowych możemy połączyć wszystkie falowniki przez szynę DC (oczywiście z zastosowaniem zabezpieczeń przewidzianych dla prądu stałego) i zastosować chopper zewnętrzny z jednym lub kilkoma rezystorami.
Jaka jest zaleta tego układu ? Otóż w układach napędowych nieobciążonych równomiernie podwyższone (przez pracę generatorową) napięcie może być "zużywane" przez napędy w danej chwili niedociążone. W ostateczności nadmiar energii będzie odprowadzany przez chopper i rezystor. Pozwala to na mniejsze zużycie energii elektrycznej oraz w niektórych układach bardziej równomierną pracę falowników.
Takie połączenia wymaga trochę pracy i nakładów finansowych (kable, zabezpieczenia etc..) które w krótkim czasie zwracają się przez oszczędności ale zwrócić uwagę należy również na zmniejszenie awaryjności systemu oraz zwiększenie żywotności falowników.
Do łączenia równoległego falowników musi pozwalać konstrukcja danego modelu i dopuszczenia producenta, taka informacja zazwyczaj podawana jest w dokumentacji.
Generalnie połączenie szyny DC, zapewnia większe bezpieczeństwo i lepsze funkcje sterowania. Dzięki temu wały poszczególnych silników mogą być różnym stopniu sprzężone – np. w maszynie papierniczej, walcarkach dużej mocy lub w wirówkach w cukrowniach. Zabezpieczenia pomiędzy szyną DC a poszczególnymi falownikami oraz model/typ choppera i rezystor lub zespół rezystorów, należy wyliczyć przy projektowaniu całego układu ! W mojej praktyce najczęściej łączyłem falowniki Lenze, ABB, Eaton, ale oczywiście zawsze można wykorzystać napędy innych firm.
Pozdrawiam Przemek !

Falowniki ze sterowaniem sekwencyjnym

Producenci falowników prześcigają się w zachęcaniu nas do korzystania z ich napędów i rozszerzają możliwości sterowania za pomocą wbudowanych funkcji lub dodatkowych kart. Bardzo ciekawą alternatywą jest zaimplementowania sterowania sekwencyjnego które pojawiło się w zmodernizowanym falowniku smv Lenze.
Miałem pod koniec ubiegłego roku możliwość wykorzystania sekwencera w maszynie do wyginania drutu. W normalnym układzie musiałbym zastosować kilka przekaźników elektromagnetycznych lub mały przekaźnik programowalny. Dzięki funkcji sterowania sekwencyjnego mogłem bez problemu uruchomić sterowanie wyginarką, praktycznie bez żadnych elementów zewnętrznych. Identyczne sterowanie można również wykonać przy pomocy karty PLC wbudowanej np. w falownik iS7 firmy LG (LSiS).
Funkcja sekwencera zawiera 16 kroków, każdy krok może mieć indywidualnie definiowane czasy ramp, czas trwania oraz częstotliwość wyjściową. Sekwencer ma do wyboru 3 tryby pracy definiujące w jaki sposób napęd przechodzi pomiędzy poszczególnymi krokami:
- przejście czasowe,
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd automatycznie przechodzi przez każdy krok. Czas pozostawania trwania kroku jest zdeterminowany wartością ustawioną w parametrze: czas w bieżącym kroku.
- przejście od wejścia cyfrowego,
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd przechodzi do następnego kroku po wystąpieniu narastającego zbocza na wejściu cyfrowym o najwyższym priorytecie z przypisanych do funkcji wyzwalany krok 24
- przejście czasowe lub od wejścia cyfrowego.
Start w kroku którego numer został zdefiniowany w parametrach jako początkowy. Napęd automatycznie przechodzi przez każdy krok. Czas pozostawania trwania kroku jest zdeterminowany wartością ustawionąw parametrze Czas w bieżącym kroku, jednakże po wystąpieniu narastajcego zbocza na wejściu cyfrowym o najwyższym priorytecie z przypisanych do funkcji wyzwalany krok 24 napęd przejdzie do realizacji następnego w kolejności kroku.

Ważne przy tym jest że dostęp do wszystkich elementów programowych sekwencera jest bezpośrednio z klawiatury falownika i nie musimy podłączać laptopa z oprogramowaniem w celu parametryzacji sterowania. Wykorzystując sam falownik smv i minimalną ilość elementów zewnętrznych można zbudować całkiem skomplikowany system sterowania co jest niebagatelną wartością w czasach poszukiwania dobrego, markowego sprzętu z jak najniższym budżetem.
Na zakupy falowników smv Lenze zapraszam do zaprzyjaźnionego sklepu internetowego, zawsze można tam uzyskać fajne ceny. Więc polecam !
Pozdrawiam Przemek !