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.

Falowniki w technice teatralnej

W większości przypadków falowniki kojarzą nam się w zastosowaniach przemysłowych lub z przepompowniami wszelakiej maści mediów. Dziś przedstawię aplikację napędową zastosowaną w technice sceny - napęd sztankiet. W sumie do zaprojektowania mieliśmy 7 sztankiet technicznych oraz dwa mosty oświetleniowe.
W chwili zaproszenia nas do rozmów mających rozwiązać problem napędowy okazało się że mechanika napędu sztankiet jest już zrealizowana i zamontowana i jak to zwykle bywa są z ową mechaniką problemy... W tym konkretnym przypadku dobrane i zastosowane przekładnie nie są w wykonaniu samohamownym co niestety stwarza zagrożenie samo-opadania obciążonej sztankiety (np. przez sprzęt oświetleniowy). Do rozwiązania mieliśmy dwa problemy: dobór silników oraz realizacja systemu sterowania. Pierwszy problem został szybko usunięty przez zamówienie silników elektrycznych z fabrycznie zamontowanymi podwójnymi hamulcami elektromagnetycznymi.
Projekt wstępny został zrealizowany w oparciu o falowniki wektorowe smv oraz przekaźniki programowalne NEED firmy Relpol. Algorytm pracy falownika został połączony z algorytmem sterowania w taki sposób aby po zwolnieniu hamulca elektromagnetycznego falownik napędzał z określoną częstotliwością silnik napędu sztankiety a po otrzymaniu polecenia stop - silnik wyhamowywał - następnie przy częstotliwości 1 Hz falownik uruchamiał hamowanie prądem stałym a następnie wyłączone zostaje zasilanie hamulca elektromagnetycznego. Zastosowane falowniki wektorowe smv Lenze mają bardzo proste menu programowania i posiadają wszystkie, wymagane możliwości sterowania do projektowanego przez nas napędu. Wszystkie elementy stykowe związane ze zwalnianiem hamulca elektromagnetycznego zostały odpowiednio wyliczone i dobrane w taki sposób aby unikać "sklejenia" styków a w przypadku wystąpienia takiej awarii następuje natychmiastowe wyłączenie napięcia sterującego uaktywnionym hamulcem elektromagnetycznym. Całość systemu pracuje bezawaryjnie co daje nam satysfakcję z prawidłowego doboru falowników jak i wdrożonego projektu systemu sterowania i zabezpieczeń. W przyszłości postaram się opisać zastosowanie falowników w napędzie zapadni teatralnych i sceny obrotowej.

Pozdrawiam, życząc Szczęśliwego Nowego Roku !
Przemek

Podstawowe sposoby sterowania falownikiem

Do napisania tej notatki skłoniły mnie rozmowy z Klientami którzy nie mieli do czynienia z falownikami i traktują falowniki jako element regulacyjny natomiast w dalszym ciągu chcą stosować np. styczniki do zmiany kierunku silnika. Do notatki wykorzystam bardzo popularny i tani falownik smv firmy Lenze.
Na rysunku znajdują się trzy podstawowe metody sterowania falownikiem start-stop oraz zmiana kierunku wirowania silnika.

Sterowanie 2 przełącznikami (rys. 1)

Zamknięcie przełącznika pomiędzy zaciskami 1-4 powoduje start falownika w prawo a rozwarcie - zatrzymanie falownika. W chwili kiedy falownik pracuje a zostanie zamknięty przełącznik podłączony do zacisków 4 i 13A spowoduje zmianę kierunku wirowania silnika w taki sposób że silnik wyhamuje do zera (zgodnie z rampą czasową) i zacznie wirować w przeciwnym kierunku. Otwarcie łącznika (1-4) spowoduje wyłączenie napędu.

Sterowanie trzy-przewodowe (rys. 2)

Jest to odzwierciedlenie systemu sterowania stycznika "z podtrzymaniem" z tym że owo "podtrzymanie" odbywa się w logice falownika. Potrzebujemy trzy przyciski z samopowrotem: STOP ze stykiem normalnie zwartym (NC), oraz dwa przyciski FWD (do przodu-prawe obroty) i REV (do tyłu-lewe obroty) ze stykami normalnie otwartymi (NO). W chwili naciśnięcia przycisku FWD zostaje uruchomiony silnik z obrotami w prawo i silnik pracuje do momentu naciśnięcia przycisku STOP. Identycznie falownik zareaguje po naciśnięciu przycisku REV gdzie silnik będzie obracał się w przeciwnym kierunku. Naciśnięcie przycisku REV podczas pracy z obrotami w prawo (i na odwrót) nie powoduje reakcji falownika.

Sterowanie dwoma stykami (rys. 3)

W sterowaniu tym możemy wykorzystać przełączniki lub styki przekaźnika czy styki pomocnicze styczników mocy do sterowania falownikiem. Zamknięcie poszczególnych styków RUN/FWD spowoduje obroty w prawo falownika a RUN/REV obroty w lewo. Ten sposób jest bardzo popularny w automatyce stykowej (przekaźnikowej) oraz po trochę innym podłączeniu do sterowania wyjściami przekaźników programowalnych bądź sterowników PLC. Sposoby sterowania napięciowe wykorzystywane w PLC opiszę następny, razem wraz z opisem sterowania falownikiem poprzez sieć.

Oczywiście przypominam że opisane sposoby sterowania tym falownikiem możemy zrealizować samodzielnie kupując w sklepie internetowym falownik smv. ;)

pozdrawiam Przemek