Falownik iS7 precyzyjne sterowanie momentem - przewijanie

Jednym z wielu możliwości jakie posiada falownik iS7 firmy LS, jest sterowanie momentem. Aplikacja odwijania i nawijania blachy ocynkowanej jaką ostatnio wykonywałem, wymagała właśnie precyzyjnego sterowania momentem zarówno od strony naciągu blachy jak i dynamiki reakcji w całym zakresie regulacyjnym urządzenia. Działanie maszyny w dużym uproszczeniu: odwijanie blachy, cięcie wzdłużne na pasy oraz nawijanie.
Ze względu na niewielką grubość oraz sprężystość blachy, regulacja naciągu podczas cięcia musi być praktycznie niezauważalna, wpływa to na jakość cięcia nożami talerzowymi. W sterowaniu wykorzystano sterownik PLC z podłączonym w sieci CANopen kolorowym, dotykowym panelem operatorskim z zaprogramowanymi recepturami cięcia blach wraz z zarządzaniem pozostałymi elementami maszyny w tym także falownikiem. Podczas prób uruchomienia został wyliczony target regulacyjny momentu dla poszczególnych receptur i zapisany w pamięci sterownika który przez wyjście analogowe 4...20mA zarządza falownikiem.
W falowniku wybrano tryb sterowania momentem i zmieniono szereg nastaw dzięki którym uzyskaliśmy bardzo szybką reakcję na stabilną zmianę momentu bez jakichkolwiek odchyłek które miałby wpływ na jakość końcową ciętego produktu. Do zmian parametrów falownika zastosowaliśmy dedykowane oprogramowanie DriveView 7. Jest to przyjazne i proste w obsłudze środowisko do parametryzowania oraz tworzenia backupu nastaw jednego lub wielu falowników pracujących w sieci Modbus lub LBus. Ze względu na dużą liczbę nastaw (dla zwiększenia precyzji działania) jaką posiada falownik iS7, polecam to oprogramowanie (jest bezpłatne i do pobrania z netu). Do połączenia z falownikiem wymagany jest interfejs np. USB-RS485.
Programowanie napędu do powyższej aplikacji trwało około godziny, następnie uruchomiliśmy urządzenie do pracy ciągłej obserwując zachowanie się całości. Wszystkie zaprojektowane funkcje maszyny pracowały bez zarzutu a naciąg blachy charakteryzował się stabilną pracą co powodowało równe cięcie bez skoków i uchybów noży. Dodatkowo zaprogramowaliśmy możliwość ręcznej regulacji momentu przez dedykowany ekran panela operatorskiego.

Falowniki do wrzecion szybkoobrotowych

Coraz częstsze stosowanie silników wrzecion szybkoobrotowych wymusza stosowanie falowników o wysokiej częstotliwości wyjściowej. Dodatkowym utrudnieniem do doboru falownika do tego typu napędów jest obniżone napięcie zasilające np. 3x180V. Większość falowników ma możliwość wygenerowania napięcia wyjściowego o częstotliwości 400...500 Hz i albo nie ma możliwości obniżania napięcia wyjściowego lub napięcie to jest obniżane procentowo co nie jest zbyt precyzyjne i bezpieczne do ich zastosowania w aplikacji napędu wrzeciona. Falowniki które stosujemy do napędu wrzecion, są pozbawione tych "wad" . Maksymalna częstotliwość wyjściowa to 2000 Hz i pełna regulacja napięcia wyjściowego w zakresie 0...400V. Rozwiązanie to wypełnia całkowicie lukę w doborze falowników i spełnia całkowicie zadanie obsługi silników szybkoobrotowych. Pamiętać przy tym należy o odpowiedniej wydajności prądowej falownika do zastosowanego napędu (prąd z tabliczki znamionowej silnika). Falownik posiada 11 wejść cyfrowych, wejście analogowe 0..10V i 0(4)...20mA, wyjścia przekaźnikowe, tranzystorowe i analogowe. Jest w pełni gotowy do zaimplementowania w dowolnej aplikacji napędu wrzeciona. Wbudowany panel operatorski oraz interfejs protokołu RS485 Modbus do zastosowania programowania jak i diagnostyki.
Falowniki można zakupić w firmie EL-HELU w bardzo korzystnych cenach, telefon: 48 363 32 40.
Zapraszam do korzystania z różnych narzędzi on-line do falowników i układów napędowych.
Pozdrawiam wakacyjnie... 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 w sieciach IT

Wśród wielu aplikacji napędowych jakie realizujemy znajdują się również szafy sterownicze z falownikami zasilanymi z sieci IT.
Specyfika sieci IT polega na tym że punkt neutralny transformatora jest izolowany a punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla każdego odbiornika. Takie systemy zasilania występują między innymi w instalacjach o poziomie napięcia 500V w kopalniach, hutach i ogólnie w przemyśle ciężkim lecz również spotkamy się z tym systemem w zasilaniach obiektów medycznych.
Budując szafę napędową systemu IT musimy pamiętać o kilku podstawowych zasadach. Przede wszystkim należy wyeliminować tradycyjne filtry przez który zasilamy falownik, jeżeli filtr jest wbudowany w falowniku, zazwyczaj jest możliwość odłączenia go przez wykręcenie jednej lub kilku śrub połączeniowych przez które są podłączone kondensatory filtra do obudowy falownika (PE), niektóre modele posiadają zworę do PE lub specjalny przełącznik. We wszystkich przypadkach należy zapoznać się z instrukcją montażową falownika lub skontaktować się ze wsparciem technicznym producenta. Dlaczego należy odłączyć filtr ? Proponuję poczytać na temat sieci IT oraz budowy takich klasycznych filtrów które posiadają dość dużą upływność...
W przypadku potrzeby stosowania napięcia pomocniczego należy stosować transformatory separujące (na przykład 500V/230V) i w żadnym przypadku nie należy uziemiać uzwojenia wtórnego.
Jako dodatkowe zabezpieczenie należy stosować system lokalizacji doziemienia i monitorowanie stanu izolacji. Zadaniem systemu lokalizacji doziemień jest ciągłe monitorowanie rezystancji izolacji sieci a po wykryciu doziemienia automatyczna lokalizacja uszkodzonego odbiornika podczas normalnej pracy sieci. Tak zaprojektowany system zapewni nam bezawaryjną i bezpieczną pracę urządzeń sterowniczych i napędowych.

W sieci IT punkt neutralny transformatora izolowany, punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla każdego odbiornika. Układ IT jest stosowany w przypadku występowania dużych wymagań dotyczących zarówno pewności zasilania jak i niezawodnej ochrony przeciwporażeniowej.
Znaczenie liter:
I - Odizolowanie wszystkich czynnych części od ziemi albo uziemienia jednego punktu przez impedancję
T - Korpus jest uziemiony bezpośrednio, niezależnie od uziemienia źródła zasilania (uziom ruchomy)
Więcej informacji o sieciach na stronie Akademii Falowników
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.

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

Zakupy falowników

Kiedy wyszukujemy w internecie ceny falowników okazuje się że uzyskujemy setki wyników. Nawet firmy które nie są związane bezpośrednio z napędami posiadają je w swojej ofercie. Czym się kierować aby zapewnić sobie komfortowe zakupy ?
Dla kupującego oczywiście najważniejsza jest cena !
Ale... równie ważną rzeczą jest wsparcie techniczne jakie zapewnia firma oraz gwarancja i możliwość zwrotu zakupionego urządzenia. I tu okazuje się że większość firm sprzedających urządzenia napędowe ma problemy z udzieleniem nawet podstawowych informacji technicznych.
Firmy zazwyczaj opanowały nazwy: falownik skalarny, falownik wektorowy ale pytanie co to jest sterowanie skalarne, zazwyczaj pozostaje bez odpowiedzi tak jak pytanie o sposób parametryzacji regulatora PI czy PID.
Wiele osób po zakupie falownika w takiej firmie telefonuje poszukując wsparcia techniczno-inżynierskiego w innych firmach lub szperając w internecie. Poszukują podobnych problemów na forach internetowych.
Zwracajmy więc uwagę na "dojrzałość techniczną" firmy mającej w swojej ofercie napędy, unikajmy firm typowo handlowych których główną zasadą jest "sprzedać i zapomnieć". Tanie falowniki markowych firm można kupić z doskonałym wsparciem technicznym które jest dostępne przez cały czas a nie tylko bezpośrednio po zakupie.

Falowniki z aukcji...

Zawsze dziwiło mnie że falowniki trafiają na róże witryny aukcyjne. Wydawać by się mogło że są to zbyt skomplikowane urządzenia aby sprzedawać je w ten sposób. Ale...

Falowniki nowe - można zrozumieć że trzeba jakoś sobie radzić, ja nazywam to sprzedażą za wszelką cenę, nie ważne jak, ważne "zrobić" obrót. Nawet bez podstawowych wiadomości na temat doboru do aplikacji !

Falowniki używane - tu zaczynają się "schody". Wielokroć miałem do czynienia z osobami telefonującymi do falowniki.com z pytaniami dotyczącymi takich napędów i zazwyczaj rozmowa rozpoczynała się od opisu błędów jakie wyświetlają lub ich awarii. Okazuje się że na aukcje trafiają falowniki które "wypracowały" swoje lata i nie utrzymują parametrów prądu wyjściowego, momentu a czasami i napięcia wyjściowego.
Zdarzają się również perełki które powinny znaleźć się w muzeum techniki a nie w szafie napędowej. Niestety Kupujący zazwyczaj patrzy na "moc" falownika i jego cenę. Sprzedający bardzo często nie daje nam gwarancji na długą pracę falownika lub daje tak zwaną "gwarancję rozruchową" a potem umywa ręce.... I to mnie też niezbyt dziwi...
W chwili obecnej ceny falowników nie są zbytnio wygórowane, należy tylko pamiętać aby falownik był dobrany do aplikacji napędowej w taki sposób aby z jednej strony napęd pracował bez problemów no i... gotówki trochę pozostało w kieszeni.