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

Wejścia analogowe w falownikach

Część użytkowników końcowych ma dziwną mentalność utwierdzoną przez niektórych handlowców z firm "falownikowych" że klawiatura falownika może służyć do obsługi falownika. Oczywiście mści się to po pewnym czasie i klawiatura membranowa "dziurawi" się i przestaje działać. Problem polega na tym że klawiatura ta zazwyczaj nie nadaje się do ciągłej obsługi, po to falownik zawiera wiele wejść i wyjść cyfrowych do sterowania napędem poprzez bardziej wytrzymałe elementy w postaci przycisków czy przełączników nie wspominając o sterowaniu przez sterowniki nadrzędne lub przekaźniki programowalne. Największą zaletą falownika jest prosta regulacja obrotów silnika za pomocą zwykłego potencjometru. Potencjometry te są wbudowane w falownik lub podłączane do jego wejścia analogowego.

Wejście analogowe z zakresu 0...10V może być wykorzystane jako wejście potencjometru lub wejście dla zewnętrznego sygnału analogowego o tym samym poziomie napięciowym. I w takim wejściu nie ma nic niezwykłego, prócz tego że jest ono dość wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne i nie nadaje się do zbyt rozległych instalacji zadajników.

Drugim standardem wejść analogowych jest wejście prądowe (lub pętla prądowa jak kto woli) z zakresu 0(4)...20 mA. Standard ten jest o wiele bardziej odporny na zakłócenia zewnętrzne i jest częściej stosowany w automatyce. Dlaczego mamy dwie opcje prądowe tj. 0...20 mA i 4...20 mA ?
W momencie opracowania standardu prądowego, zadowolono się faktem odporności na zakłócenia przy pełnej funkcjonalności sposobu przesyłania wartości analogowej, zabrakło jednak metody zabezpieczenia się przed otwarciem pętli prądowej co na przykład we współpracy z falownikiem może skutkować niekontrolowanym zwiększeniem do maksimum prędkości obrotowej urządzenia ! Nie muszę pisać że jest to bardzo niebezpieczne i może zagrażać życiu ludzkiemu. Dlatego opracowano a w zasadzie zmieniono ten standard do poziomu 4...20 mA. Co przez to zyskaliśmy ?

Wejście analogowe 4...20 mA ma tę zaletę że oprócz normalnego sposobu przekazywania wartości analogowej, można w bardzo łatwy sposób diagnozować na wypadek przerwania pętli prądowej czyli np. utraty połączenia z zadajnikiem, przetwornikiem czy czujnikiem. W jaki sposób jest to realizowane ? Dość prosto, otóż falownik powinien wykrywać spadek prądu poniżej 4 mA ! Zakładając że minimalna wartość prądu w obwodzie musi wynosić 4 mA to jest bardzo proste zadanie, niestety nie wszystkie falowniki to potrafią, a szkoda - ponieważ jest to bardzo przydatna funkcja zabezpieczająca.

Polecam przy okazji zadajnik ZAD-1 do falownika który posiada funkcję startu w prawo, stopu i start w lewo oraz zadawanie przez potencjometr wartości analogowej z zarówno z zakresu napięciowego jak i prądowego. Zadajnik jest w pełni programowalny i posiada skalowane w sposób dowolny wyświetlacze zarówno wartości zadanej (np. w obrotach lub procentach) jak i odczyt wartości bieżącej z wyjścia analogowego falownika (np. częstotliwość wyjściowa lub moment).
Zadajnik ten można kupić w internetowym sklepie z falownikami, gorąco polecam !

Pozdrawiam Przemek ;)

Oprogramowanie do falowników

Wygodną i pomocną formą własnego wsparcia technicznego przy programowaniu falowników jest stosowanie firmowego oprogramowania. Oczywiście jeżeli mamy do zaprogramowania prosty napęd w podstawowej aplikacji na przykład: - obroty w prawo, - obroty w lewo, - regulacja z zadajnika lub potencjometru, to stosowanie oprogramowania mija się z celem, dłużej zejdzie nam z podłączaniem falownika do komputera i włączenie oprogramowania niż samo zaprogramowanie falownika za pomocą panela.

Co dobra firma powinna nam zapewnić w tym względzie ?. Po pierwsze zapewnić nam darmowe oprogramowanie przynajmniej w tej części w której możemy falownik paremetryzować oraz umożliwić nam zrobienie kopii nastaw na naszym komputerze. Drugą nie mniej ważną kwestią jest kabel połączeniowy i tu najlepiej gdy jest on w miarę tani lub mamy możliwość zrobienia go samemu według zaleceń czy schematu połączeniowego zawartego w instrukcji falownika lub instrukcji do oprogramowania. Oprogramowanie powinno mieć jasne, klarowne i intuicyjne menu z dostępem w pierwszej kolejności do podstawowych nastaw falownika, z praktyki wiem że najczęściej ustawiane jest od 5 do 20 parametrów. Ważna jest również możliwość tworzenia aplikacji czy makr własnych według pogrupowanych elementów sterowania falownika i udostępniony zapis jak i odczyt on-line. Odczyt parametrów powinien być podzielony wg grup, jeżeli tak nie jest otrzymujemy zamazany obraz nastaw. Jedną z najważniejszych rzeczy jakie powinno mieć oprogramowanie do falowników jest możliwość podglądu parametrów porównanych do nastaw domyślnych falownika i najlepiej jak takie parametry są wyróżnione kolorami. Posiadając takie oprogramowanie przy programowaniu falowników nie będziemy mieli problemów z tworzeniem kopii lub przywracaniu np. nastaw domyślnych falownika że o programowaniu serii napędów nie wspomnę.

Chłodzenie i ogrzewanie falowników

Niebagatelną sprawą przedłużającą "życie" falowników jest ich chłodzenie, w większości przypadków polega na grawitacyjnym lub wymuszonym obiegu powietrza w szafie sterowniczej bądź napędowej.
Niestety praktyka pokazuje że mało osób przywiązuje do chłodzenia falowników uwagę. Jeśli falownik się zbyt mocno nagrzewa lub co gorsza przegrzewa, zazwyczaj drzwi szafy zostają uchylone lub całkowicie otwarte.. a i widziałem całkowicie pozbawioną drzwi szafę;).

Jeżeli producent falownika nie podaje w danych katalogowych lub instrukcji obsługi ile powietrza na godzinę musi być wymieniane przy danej mocy falownika to nie oznacza to że falownik nie potrzebuje takowej wymiany powietrza, tylko że producent i jego produkt jest "lipny" !!!
Producent zobowiązany jest do podawania takich danych, liczenie że projektant systemu napędowego dokona takich wyliczeń jest błędne w swoim założeniu. Jeżeli mamy choć podstawowe dane np. jakie są straty w falowniku to jeszcze pół biedy i możemy wykonać obliczenia jaki wentylator zastosujemy.
Oczywiście zasilanie wentylatora odpowiednio zabezpieczamy nadprądowo i stosujemy termostat tak aby poniżej wyznaczonej temperatury wentylator nie pracował. Przy dużych napędach stosować należy wysokowydajne szafowe, wentylatory dachowe lub agregaty chłodnicze.

Ogrzewanie

Następną ważną sprawą jest utrzymanie odpowiedniej temperatury w szafie i unikanie pracy falownika w temperaturach ujemnych. Pamiętać musimy że elektronika nie lubi zbyt niskich temperatur. Między bajki należy włożyć stwierdzenie że "falownik się sam ogrzeje"...
Jeżeli szafa napędowa zainstalowana jest w nieogrzewanej hali to należy ją dodatkowo wyposażyć w grzałkę lub brzy dużych systemach napędowych nagrzewnicę z termostatem.

W niektórych przypadkach musimy również wykrywać "punkt rosy".. i przeciwdziałać skraplaniu się pary wodnej.

Falowniki w akcji !

Falowniki już dawno "trafiły pod strzechy", mnogość urządzeń i linii technologicznych jakie są stosowane w produkcji wymuszają stosowanie napędów regulowanych. Tym bardziej cieszyć może powstanie nowej strony internetowej www.przemienniki.com na której można zapoznać się z profesjonalnymi zastosowaniami falowników w przeróżnych aplikacjach. Zastosowania te zostały podzielone według kategorii takich jak: układy pompowe, wentylatory, napędy maszyn, młynownie, kruszarki itd...
Znajdziemy tu również opisy takie jak falowniki Lenze, Invertek Drives, ABB, Moeller Electric-Eaton, które są stosowane do większości prezentowanych aplikacji napędowych.
Ponadto w przypadku zainteresowanych osób można uzyskać zaprogramowany falownik do danej aplikacji. Programowanie falownika do aplikacji jest bezpłatne.
W taki sposób bez znajomości zawiłości w programowaniu falowników możemy tanim kosztem zastosować je we własnym urządzeniu.