Obsługa i uruchamianie falownika - część I

Czas poruszyć temat który szczególnie leży mi na sercu ale jest bardzo rozległy, postaram się w kilku postach opisać jakie najczęstsze błędy popełniamy nawet gdy uruchamiamy któryś tam z kolei falownik.

Instalacja falowników

Grzechem przewodnim w instalacji elektrycznej jest brak stosowania kabli ekranowanych pomiędzy falownikiem a silnikiem, brak filtrów przeciw zakłóceniowych, brak dławika sieciowego. Falownik jest źródłem zakłóceń i nieekranowany kabel silnikowy staje się "anteną" która znakomicie emituje całe pasmo zakłóceń elektromagnetycznych - możliwy skutek: zakłócenia w odbiorze RTV, zakłócenia sensoryki w maszynie, nanoszenie się tychże zakłóceń na pozostałe elementy sterownicze w urządzeniu etc.. Brak dławika sieciowego (w dużym skrócie) zmniejsza "żywotność" falownika i skraca jego bezawaryjną pracę. Kable sygnalizacyjne, sterownicze oraz przenoszące sygnały analogowe (napięciowe bądź prądowe) również powinny być ekranowane !
Falownik powinien byś instalowany w uziemionej obudowie metalowej zapewniającej odpowiednie ekranowanie. Dokładny opis prawidłowego montażu, znajdziecie na stronie Instalowanie i podłączanie falowników Akademii Falowników.

BHP i zagrożenia jakie mogą wystąpić podczas prac

Wszelkie prace i instalacja, obsługa napędu może być wykonywana tylko przez wykwalifikowanych elektryków, posiadających aktualne zaświadczenie kwalifikacyjne wydane przez odpowiednie organy!
Nigdy nie należy wykonywać żadnych prac przy napędzie, kablu silnika lub silniku kiedy jest załączone zasilanie sieciowe. Po wyłączeniu zasilania sieciowego należy odczekać co najmniej 5...10 (dokładny czas podany jest zazwyczaj w instrukcji falownika) minut aby kondensatory obwodu pośredniego rozładowały się, zanim rozpocznie się prace przy napędzie, kablu silnika lub silniku!
Przed rozpoczęciem prac po wyłączeniu zasilania falownika, należy upewnić się że nie ma napięcia pomiędzy poszczególnymi zaciskami wyjściowymi falownika U, V, W a "ziemią" oraz pomiędzy zaciskami + i - obwodu pośredniego a "ziemią".
Nie wykonywać żadnych testów izolacji lub prób wytrzymałości napięciowej w napędzie.
Sprawdzić ewentualną obecność zewnętrznych napięć (np. niebezpieczny poziom napięcia na zaciskach przekaźników falownika).
Zignorowanie powyższych informacji, może być powodem poważnych obrażeń, śmierci personelu, bądź prowadzić do uszkodzenia urządzeń.

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.

Prosta synchronizacja falowników w prościarkach drutu

W niektórych przypadkach aplikacji napędowych wymagania konstrukcyjne zmuszają nas do synchronizacji kilku lub kilkunastu falowników. W zależności od dokładności synchronizacji mamy klika możliwości do wyboru. W przedstawianym przypadku zmuszony byłem do zsynchronizowania sześciu silników prościarki drutu zbrojeniowego między sobą w połączeniu z falownikiem nadrzędnym który dyktował prędkość pracy całego układu.
Napędem głównym był falownik iS7 a falownikami które napędzały poszczególne człony prościarki to falowniki ACS355. Wszystkie falowniki przygotowane zostały do pracy w trybie wektorowym i sterowane przez dwa wejścia analogowe. Falownik nadrzędny iS7 poprzez specjalny układ rolek z dociskiem pneumatycznym "ciągnie" 2 druty o średnicy 8 mm i dwa o średnicy 10 mm. Sterowanie obrotami silnika głównego odbywa się w pracy automatycznej oraz ręcznej, jego wyjście analogowe podłączone jest do wejść analogowych falowników prościarki. Każdy falownik prościarki posiada dodatkowo podłączony potencjometr do "doregulowywania" częstotliwości wyjściowej. Falowniki ACS355 posiadają dwa wejścia analogowe z możliwością przeprowadzania podstawowych operacji arytmetycznych z ich wykorzystaniem. Dzięki takiemu połączeniu, priorytetem dla poszczególnych napędów prościarek jest sygnał z wyjścia analogowego falownika napędu głównego ale każdy z falowników można doregulować w taki sposób aby cykl technologiczny odbywał się płynnie mimo np. różnic w dobranych przekładniach. Wszystkie połączenia zostały wykonane zgodnie z wymaganiami Dyrektywy Maszynowej oraz EMC.
Przy tej okazji polecam zarówno samą stronę Akademii Falowników jak i szkolenia przez Akademię organizowane. W trakcie projektowania i uruchamiania urządzenia korzystałem z wydatnej pomocy informacji i wiedzy zdobytej dzięki szkoleniom.

Wymiana starych falowników i Modbus

Coraz częściej mam do czynienia z dokonaniem wymiany uszkodzonych falowników, przy sterowaniu binarnym nie ma większego problemu. Po porównaniu zasobów fizycznych, programowych falownika i sporządzeniu dokumentacji elektrycznej z wrysowaniem zacisków starego i nowego falownika - można przystąpić do takiej wymiany. Gabaryty nowoczesnych falowników zazwyczaj są mniejsze więc nie musimy szukać miejsca w szafie sterowniczej. Gorzej jest, jeśli w urządzeniu był wykorzystywany protokół sieciowy. Taki przypadek miałem ostatnio w jednej z firm w Rzeszowie, uszkodzony falownik sterowany był przez sieć Modbus i mimo że znane były adresy poszczególnych funkcji to nie mieliśmy możliwości ich zmiany jako że nikt ww firmie nie miał kodu źródłowego do nadrzędnego sterownika PLC.
Nie pozostało nic innego jak zainstalować nowy falownik, w tym przypadku wybrany został falownik ACS550 firmy ABB o mocy 45 kW i z przeznaczeniem do pracy ciężkiej.

Przy tej okazji dostosowaliśmy układ sterowania maszyny do przepisów Dyrektywy Maszynowej i zwiększyć bezpieczeństwo pracy. Zainstalowano nowoczesne przekaźniki bezpieczeństwa wraz z nową instalacją połączeń - wyłączników bezpieczeństwa i wyłączników krańcowych.
Pozostała do zrealizowania funkcja sterowania falownikiem w sieci Modbus, zaprojektowany przez nas "translator" zapewnił odbiór - zamianę oraz wysyłanie "przetłumaczonych" ramek ze sterownika PLC do falownika i na odwrót. Wcześniej taką funkcję spełnić miał mały sterownik PLC, po kalkulacji kosztów okazało się że "translator" jest tańszym rozwiązaniem. Nasze urządzenie ma możliwość zamianę do 64 podwójnych rejestrów i może znajdować zastosowanie wszędzie tam gdzie nie mamy dostępu do zmiany adresowania. Po przetestowaniu zarówno napędu jak i komunikacji, przystąpiliśmy do rozruchu maszyny. Oczywiście na początek testy przy niewielkich obrotach i sprawdzeniu utrzymywania momentu aż do prędkości maksymalnej procesowej przewidzianej przez producenta maszyny. Po dokonaniu niewielkich korekt w ustawieniach falownika, nadzorowaliśmy pracę urządzenia kontrolując ACS550 za pomocą dedykowanego oprogramowania. Maszyna pracuje w cyklu dwuzmianowym 7 dni w tygodniu i od ponad miesiąca sprawuje się bez zarzutu.
Falowniki ACS550 jak i inne, polecam w sklepie z falownikami EL-HELU.
Pozdrawiam Przemek

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 - bezpieczeństwo wyłączenia

Przy uruchamianiu jakichkolwiek napędów zawsze należy zwracać szczególna uwagę na bezpieczeństwo osób obsługujących urządzenie. Przy doborze urządzeń zewnętrznych jak i projektowaniu szafy napędowej należy kierować się odpowiednimi przepisami i.. zdrowym rozsądkiem. Nie zawsze bowiem musimy stosować najdroższe aparaty z zakresu bezpieczeństwa do banalnych i dość bezpiecznych systemów napędowych które nie zagrażają praktycznie w żaden sposób życiu ludzkiemu.
W falownikach produkowanych obecnie, coraz częściej stosowany jest specjalna funkcjonalność STO (Safe Torque Off - Bezpieczne Wyłączenie Momentu). Poniżej zamieszczam porównanie kategorii zatrzymania i jak zaraz zobaczycie STO nie jest zbyt rewolucyjnym wynalazkiem ale nie można powiedzieć że jest zbędnym gadżetem montowanym w falowniku.

Kategoria 0 - zatrzymanie niekontrolowane, przez odłączenie zasilania od napędów

Do silnika nie jest dostarczana energia, która mogłaby spowodować jego ruch, jednakowoż w żaden sposób nie kontrolujemy zatrzymania napędu.
W przypadku zadziałania funkcji STO w falowniku zostaje odłączona część mocy (np tranzystory IGBT) w taki sposób że skutecznie zostaje "odcięte" ich zasilanie a silnik hamuje siłą oporu i bezwładnością obciążenia. Identyczną funkcjonalność uzyskamy stosując np. stycznik odcinający zasilanie falownika oczywiście sterowany w odpowiedni sposób zapewniający skuteczność odłączenia zasilania. Wyłączenie takie należy stosować wtedy gdy natychmiastowe wyłączenie zasilania nie powoduje dodatkowego zagrożenia. A w niektórych systemach napędowych takie zagrożenie może powstać...

Kategoria 1 - regulowane zatrzymanie silnika

Wykorzystując kategorię 1, następuje regulowane zatrzymanie silnika, a następnie w bezpieczny sposób odcinane jest napięcie do silnika. Napęd w stanie spoczynku nie może wytworzyć niebezpiecznych ruchów. Reasumując najpierw przeprowadzamy awaryjną procedurę hamowania rampą falownika a następnie odłączamy zasilanie falownika. Przy hamowaniu rampą możemy (w zależności od potrzeb) wspomagać zatrzymanie silnika prądem stałym. Kategorię 1 należy stosować wtedy gdy: awaryjne wyłączenie stwarza zagrożenie spowodowane niehamowanym wybiegiem.

Kategoria 2 - wyhamowanie kontrolowane i pozostawienie prędkości bezpiecznej

Zastosowanie tej metody powoduje wyhamowanie silnika w funkcji rampy czasowej do określonej prędkości bezpiecznej z brakiem możliwości w jakikolwiek sposób, zwiększenia tej prędkości. Odmianą tego typu zatrzymania jest kilkanaście scenariuszy hamowania silnika. Jedną z nich jest całkowite zatrzymanie z funkcją "trzymania" (odpowiedni moment blisko 0Hz) lub wyhamowanie do 0Hz i pozostawienie falownika z włączonym zasilaniem. Funkcję tę należy stosować wówczas gdy: pozbawienie zasilania stwarzałoby dodatkowe zagrożenie. Pamiętać jednak należy o zagwarantowaniu zatrzymaniu osi napędowych, lub przejście do prędkości bezpiecznej.

Zapraszam na stronę Akademia Falowników gdzie można dowiedzieć się więcej o systemach napędowych i odbyć szkolenie na temat doboru falowników i ich zastosowaniach w aplikacjach napędowych.
pozdrawiam Przemek

Falownik iS7 implementacja do ciężkiej pracy

Po zainstalowaniu w kilku aplikacjach o różnym stopniu skomplikowania falowników iS7 - nadszedł czas uruchomienia go w maszynie o szczególnym ciężkim rozruchu i ciężkiej pracy. W układzie napędowym maszyny uległ uszkodzeniu falownik firmy Siemens, który nie był szczególnie leciwy (około 5 lat) ale biorąc pod uwagę samą konstrukcję maszyny i warunki jego pracy, nawet nie bardzo dziwię się tej awarii. Ponieważ klientowi zależało na szybkiej reakcji a uszkodzony falownik nie bardzo kwalifikował się do naprawy, przystąpiłem do przygotowań zamiany napędu.
Na początek zapoznałem się z przyłączeniem do układu sterowania uszkodzonego sterownika i na podstawie ilości wejść i wyjść cyfrowych, analogowych i przekaźnikowych oraz trybu pracy napędu dobrałem falownik iS7 firmy LS. Następnie w Eplanie narysowałem zamianę zacisków sterowania uszkodzonego i nowego falownika wraz z zaznaczeniem parametrów wrażliwych całego układu. Falownik zamówiłem u stałego dostawcy w sklepie z falownikami firmy EL-HELU w Radomiu. Następnego dnia mogłem spokojnie rozpakować urządzenie i rozpocząć konfigurację w warunkach warsztatowych. Ma to tę zaletę że u Klienta pozostaje minimum pracy związanych z programowaniem falownika i możemy dość sprawnie dokonać rozruchu wstępnego i końcowego.

Konfiguracja iS7 jest szybka, łatwa i przyjemna dzięki panelowi operatorskiemu i odpowiedniemu zgrupowaniu parametrów nastaw. Prace te zajęły mi około pół godziny i po sprawdzeniu działania napędu w warunkach symulacji mogłem udać się do Klienta. Demontaż uszkodzonego falownika przeszedł dość sprawnie i po kilkudziesięciu minutach w szafie sterowniczej oczy cieszył nowy napęd... Podłączenie zacisków silnoprądowych trzeba było zmienić ze standardowych końcówek na końcówki "oczkowe") i zmuszony byłem do przedłużenia przewodów sterowniczych. Ekranowane kabelki sygnałów analogowych były na szczęście na tyle długie że mogłem swobodnie podłączyć je do zacisków iS7 zgodnie z regułami sztuki i przepisami dotyczącymi EMC..
Po zakończeniu części prac mechaniczo-elektrycznych, przystąpiłem do wstępnego uruchamiania napędu przy niskiej częstotliwości wyjściowej i zaprogramowaniu falownika iS7 do pracy wektorowej. Następnym krokiem było uruchomienie końcowe w warunkach pracy maszyny.
Zaskoczyła mnie pozytywnie, bardzo stabilna praca falownika podczas chwilowych i cyklicznych "uderzeń" maszyny, w tym momencie napęd zazwyczaj był przeciążany do 103...105%. W przypadku falownika iS7 - obciążenie wynosiło maksymalnie 98...99%! Związane jest to zapewne z szybką reakcją sterowania na zwiększone zapotrzebowanie na moment, wyrównanie jest na tyle szybkie że prawie niezauważalne. Świadczyć to może o przemyślanym algorytmie przeliczającym wielkości elektryczne i dopasowującym je do modelu silnika.
Dodatkowo musieliśmy wymienić wentylator szafy sterowniczej ze względu na jego uszkodzenie i po sprawdzeniu działania termostatu zakończyliśmy prace serwisowe.

Pozdrawiam Przemek ;)

Falowniki PowerXL DC1 i DA1 Eaton, pierwsze wrażenia...

Dziś miałem możliwość organoleptycznie zapoznać się z falownikami PowerXL DC1 i PowerXL DA1 i przeprowadzić pierwsze testy programowania jak również sprawdzenia ich parametrów technicznych podczas prób w hamowni.
Rodzina falowników PowerXL to przede wszystkim nastawienie firmy Eaton na łączenie sieciowe napędów z wykorzystaniem magistral komunikacyjnych oraz w systemie SmartWire (polecam do układów napędowych np. kaskad transporterów). Wykonanie falowników jest dosyć solidne i charakteryzuje się (jak zawsze) bardzo ładnym wyglądem pasującym do pozostałej aparatury firmy Eaton. Zasoby fizyczne we/wy falownika nie powalają na kolana ale możliwości pracy w sieciach rekompensują minimalistyczne podejście producenta. Falowniki posiadają:

• 3 wejścia cyfrowe (start do przodu, do tyłu oraz np. częstotliwość stała)
• uniwersalne wejście analogowe
• uniwersalne wyjście analogowe
• programowalne wyjście przekaźnikowe
• złącze RJ - CANopen, Modbus, PC

Oczywiście falowniki można rozbudowywać przez różne karty ale przy założeniu że falownik ten wykorzystamy jako pracujący w sieci, zasoby te są całkowicie wystarczające. Dostępne są również różne wersje wykonań z filtrami lub bez oraz z wbudowanym czoperem hamulca czy interfejsem SmartWire. Falowniki PowerXL DC1 to falowniki z przeznaczeniem do pracy lekkiej: pompy, wentylatory, transport technologiczny etc.. Falowniki PowerXL DA1 to falowniki do różnorakich zastosowań od pracy lekkiej do pracy ciężkiej, współpracujące z silnikami asynchronicznymi, BLDC, synchroniczne, tryb wektorowy prędkości lub momentu.
Podłączenie i pierwsze uruchomienie jest bardzo proste i sprowadza się do zaprogramowania kilku parametrów i falownik jest gotów do pracy. Poruszanie się po menu falownika nie przysparza większych kłopotów, oczywiście przy założeniu większego doświadczenia w programowaniu napędów. W niedługim czasie na stronie falowniki.com ukażą się raporty z testów ww falowników więc tu mogę tylko napisać że w całym zakresie dokonywanych przeze mnie prób falowniki zapewniały poprawną pracę silnika a parametry producenta nie są w żaden sposób zawyżone jak to bywa w przypadku urządzeń dalekowschodnich.

pozdrawiam Przemek ;)

Zastosowanie falownika w posuwie maszyny

W różnego rodzaju maszynach do drewna czy metalu występują pojedyncze lub całe zespoły posuwów, sprzęgniętych mechanicznie i/lub elektrycznie. Dziś przedstawię najprostszy sposób sterowania silnikiem posuwu z wykorzystaniem falownika.
W starych obrabiarkach, często stosowano silniki prądu stałego wraz z regulowanym zasilaniem i w takich przypadkach nie powinno być absolutnie żadnych problemów z dostosowaniem sterowania falownikiem silnika asynchronicznego. W schemacie przedstawionym obok dla jego przejrzystości wyłączniki krańcowe jazdy posuwu w prawo i w lewo ale myślę że nawet jeżeli układ będzie budowany od nowa, nie będzie problemów z ich wrysowanie w układ sterowania.

Opis przycisków

S1	STOP
S2	START w PRAWO
S3	START w LEWO
S4	OBROTY ZWIĘKSZ
S5	OBROTY ZMNIEJSZ

W niniejszym przykładzie zastosowany falownik iG5A firmy LS (LG) i do jego zacisków odwołuje się przykładowy schemat elektryczny. Zrezygnowano z klasycznego zadawania prędkości obrotowej za pomocą potencjometru na korzyść motopotencjometru. Do falownika podłączony jest wyświetlacz cyfrowy z wejściem analogowym, wyskalowany do maksymalnej prędkości posuwu po przełożeniu. W ten sposób operator może dostosować obroty silnika a co za tym idzie prędkość posuwu do wymagań technologicznych.

Opis programowania

parametr	wartość	opis
Frq	8	metoda zadawania częstotliwości
I17	0	funkcja wejścia cyfrowego P1
I18	1	funkcja wejścia cyfrowego P2
I19	15	funkcja wejścia cyfrowego P3
I20	16	funkcja wejścia cyfrowego P4
I24	17	funkcja wejścia cyfrowego P8
F63	1	zapamiętywanie ustawionej częstotliwości

W załączonej tabelce znajduje się opis podstawowych funkcji falownika jakie trzeba zaprogramować aby system został uruchomiony. Oczywiście w celu spełnienia wysokich wymagań układu, trzeba uruchomić w falowniku sterowanie wektorowe ale mam nadzieję iż z tym również nie będzie większych kłopotów. Bardzo ciekawą funkcją w falownikach LG iG5A jest parametr F63, jeżeli w tym parametrze ustawimy "1" - to falownik będzie pamiętał ostatnią ustawioną częstotliwość, zarówno po naciśnięciu przycisku STOP jak i wyłączeniu zasilania falownika. Jeżeli w parametrze tym ustawimy "0" - to zarówno po naciśnięciu przycisku STOP jak i wyłączeniu zasilania, częstotliwość zadana będzie równa 0 Hz i za każdym razem musimy ustawiać żądaną częstotliwość.

Pozdrawiam serdecznie
Przemek

Falowniki łączenie ekranów kabli sygnałowych

Często popełnianym błędem zarówno przy projektowaniu jak i montażu szafy napędowej czy podłączaniu kabli jest nieprawidłowe prowadzenie kabli sygnalizacyjnych oraz łączenie ich ekranów.
Musimy zdawać sobie sprawę że mamy do czynienia ze stroną "brudną" która wprowadza zakłócenia oraz ze stroną "czystą" do której nie możemy wprowadzać zakłóceń. Strona brudna powinna być zamknięta w obudowie metalowej (szafa) i zawiera: falownik, dławik sieciowy, filtr przeciw zakłóceniowy i ewentualnie: czoper, rezystor hamowania, dławiki i/lub filtry silnikowe.
Tak zbudowany układ napędowy możemy porównać do klatki Faradaya i im bardziej zapewnimy jej szczelność tym mniej będziemy mieli problemów z zakłóceniami jakie generują falowniki i ich osprzęt. Prawidłowa zawartość szafy z falownikiem zależy od zastosowanego napędu (wbudowane filtry czy dławiki sieciowe).
Do tak zbudowanej szafie musimy jednak wprowadzić kable zasilające, silnikowe i sterownicze.
Wszystkie kable i przewody powinny być ekranowane i zgodne z wytycznymi EMC (żyły skręcane, parowane). W celu wprowadzenia kabli niestety musimy klatkę Faradaya rozszczelnić... na szczęście mamy całą gamę dławików i przepustów kablowych które ją uszczelnią i nie pozwolą na emisję zakłóceń. Łączenie i wprowadzanie kabli silnoprądowych (zasilanie i kable silnikowe) zostawię do opisania w przyszłości a poniżej opiszę jak prowadzić kable sterownicze i sygnałowe.
Wprowadzanie-wyprowadzanie kabli do szafy napędowej
Ekrany kabli silnikowych powinny mieć dookólny (360 stopni) kontakt z przepustami (dławikami) kablowymi w szafie. Uziemianie w.cz powinno być wykonane wszędzie tam gdzie kable są wyprowadzane lub wprowadzane do szafy napędowej. Można wykorzystywać również specjalne przepusty wielokablowe z dociskiem z gumy przewodzącej, pamiętać przy tym należy że przepusty te nie mogą być obciążane mechanicznie i przy wprowadzaniu grubszych kabli, należy je wzmocnić np. uchwytem lub wspornikiem.
Prowadzenie kabli sterowniczych
Ekranowane przewody sygnałowe i sterownicze, powinny być prowadzone jak najdalej od kabli zasilających i silnikowych. Część przewodów pozbawiona ekranu powinna być jak najkrótsza i skręcona parami a uziemianie ekranu krótkim odcinkiem do zacisku PE lub specjalnych zacisków uziemiających. Izolacja zewnętrzna kabla powinna być zdejmowana tylko na odcinku przepustu kablowego. Płyta montażowa falownika odgrywa rolę centralnego punktu dla wspólnego uziemienia i podłączenia ekranu w maszynie albo urządzeniu.
Uziemianie i łączenie ekranów
Ekrany kabli sterowniczych (sygnalizacyjnych) łączymy po obu stronach w taki sposób aby odsłonięte żyły były jak najkrótsze.
Ekrany przewodów sygnałowych (sygnały analogowe), zawsze uziemiamy przy najbardziej zakłócanym końcu.

W tym tygodniu polecam Falowniki LG z bezpłatną dostawą ze sklepu internetowego w którym sie zaopatruje.
pozdrawiam
Przemek

Akademia Falowników - START

Z przyjemnością donoszę o wystartowaniu internetowej Akademii Falowników w której będę również "maczał" paluszki.

Założenia projektu akademii to przede wszystkim dostarczenie odpowiedniej ilości informacji teoretycznych z zakresu systemów napędowych, począwszy od sterowania klasycznego z wykorzystaniem styczników, softstartów oraz falowników.
Biorąc pod uwagę że falowniki są coraz częściej wykorzystywane nawet w bardzo prostych układach napędowych a mało jest informacji praktycznych na ten temat, mam nadzieję że stronkę odwiedzać będzie dużo chętnych i garnących się do wiedzy napędowców.
Strona jest w obecnej chwili na etapie wprowadzania danych i rozszerzania poszczególnych modułów, ale już można z niej korzystać.

Podział strony zawiera:
nauka - informacje teoretyczne i praktyczne
słownik - słownik terminów z zakresu automatyki, elektrotechniki i napędów
EMC - informacje dotyczące prawidłowej instalacji z zachowaniem norm i przepisów Kompatybilności elektromagnetycznej
instalacja falowników - praktyczne porady i informacje jak montować i instalować falowniki
aplikacje - gotowe (lub prawie gotowe) aplikacje do wykorzystania, zawierające schemat podłączenia oraz opis i algorytm oprogramowania falownika.
FAQ - pytania i odpowiedzi od najprostszych do bardziej zaawansowanych.

Opiekę nad stroną sprawują partnerzy serwisu Akademii Falowników: Wortal falowniki.com oraz firma Aniro, dystrybutor falowników LS (LG).
Zapraszam do korzystania z bazy wiedzy jaka tam już została zamieszczona i oczekujemy propozycji jakie informacje byłyby niezbędne a może zostały pominięte. Prosty formularz zapisze nas do Akademii a warto zauważyć że zarejestrowani Użytkownicy Akademii Falowników mogą liczyć na dodatkowe rabaty w sklepie z falownikami.
Pozdrawiam

Dobór falownika do ciężkiej pracy

Przy doborze falownika do ciężkich rozruchów i ciężkiej pracy należy wziąć pod uwagę kilka aspektów i potrzebujemy więcej danych dotyczących zarówno silnika jak i sposobu napędzania mechanizmu. Zazwyczaj należy zastosować falownik wektorowy choć bywały już przypadki w mojej "karierze" że wystarczył falownik ze sterowaniem U/f, ale dobrany do wydajności prądowej urządzenia. 
Nie wszystkie falowniki wektorowe działają identycznie i nie wszystkie jednakowo się programuje, niektórym wystarczy wpisanie danych silnika i uruchomienie kalibracji, niektóre wymagają autotuningu lub autotuning musi być wykonywany przy silniku odsprzęglonym (bez obciążenia).

Dobór falownika do takiej aplikacji musi być przemyślany a najważniejsze dane które musimy wziąć pod uwagę to:

• prąd rozruchowy silnika bez obciążenia
• prąd rozruchowy silnika pod obciążeniem
• prąd silnika podczas pracy ciężkiej

 Pół biedy kiedy mamy do czynienia z pracującym urządzeniem i możemy dokonać takich pomiarów, gorzej jeśli maszyna jest nowo projektowana lub na nas spoczywa obowiązek doboru całego zespołu napędowego: silnik + falownik.
W takim przypadku należy zwrócić się do mechanika w celu wyliczenia i doboru mocy falownika lub (dużo gorsze rozwiązanie) wyliczyć takie zapotrzebowanie na moc samemu.
Można również "podeprzeć" się praktyką i spojrzeć na podobne urządzenia już pracujące ale zawsze pozostanie pewna niepewność takiego doboru. Można się także zwrócić do specjalistów od falowników, w swojej bazie danych mamy ponad 1000 skomplikowanych aplikacji.

Przed uruchomieniem napędu należy dokonać niezbędnych (w zależności od wybranego modelu falownika) wpisów parametrów silnika w falowniku i przeprowadzić kalibrację i/lub autotuning.

Pierwszy rozruch przeprowadzamy z bezpieczną częstotliwością (np. 5 Hz), przy takiej częstotliwości niestety nie każdy falownik jest w stanie przejąć obciążenie. Nie będę pisał tu jakie falowniki są w stanie a jakie nie przyjmą obciążenia. Ze względu na to że nie pracuję z najtańszymi falownikami, osobiście nie mam takich problemów.

Najciekawsze jest to że producenci falowników z tzw. "górnej półki" posiadają w swojej ofercie napędy okrojone z zaawansowanych aplikacji a ich cena niewiele odbiega od tych najtańszych.

Po sprawdzeniu wstępnym napędu możemy zaprogramować i uruchomić falownik do pracy z częstotliwością roboczą i zwiększać do maksimum obciążenie silnika. Cały czas należy obserwować reakcję falownika na obciążenie i mierzyć należy pobór prądu przez silnik. Do tego celu powinno się stosować dedykowane oprogramowanie ze względu na możliwość obserwacji i zapisu wielu danych na wykresach co pomaga w ich późniejszej lub bieżącej analizie.
W przypadku braku oprogramowania trzeba niestety "biegać' po klawiaturze panela falownika i obserwować te dane na wyświetlaczu.

Prawidłowo dobrany zespół napędowy powinien mieć około 10% rezerwy tak aby w chwilach przeciążeń spokojnie je "pokonywał", a falownik nie przekraczał prądu przeciążeniowego w funkcji zaprogramowanego czasu.

Życzę powodzenia, 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 ;)

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