Aktuální vydání

celé číslo

04

2019

Plnicí a balicí stroje, výrobní logistika a správa skladových zásob

Průmyslové počítače, PLC

celé číslo

Hannoverské novinky v oboru regulovaných pohonů Siemens

Letošní veletržní novinky v nabídce regulovaných pohonů Siemens jsou rozprostřeny po celém spektru této techniky: počínaje nejjednodušším frekvenčním měničem pro samostatnou funkci bez napojení do automatizačních celků, přes řídicí jednotku univerzálního frekvenčního měniče se schopnostmi řízení ve vektorovém režimu i servorežimu s použitím standardních výkonových modulů až po přelomový koncept integrace řídicího systému Simotion (motion control) do prostředí TIA Portal. To vše je zarámováno nadřazenými tématy, jako je integrovaná bezpečnost či úspora energie.

Prezentace společnosti Siemens na veletrhu Hannover Messe 2013 se konala pod heslem Making things right – Connecting productivity and efficiency (obr. 1). Novinky letošního jara v oblasti regulovaných pohonů jsou v mnohém vedeny tímto heslem, ale především se vyznačují různorodostí, co se týče oblastí použití. Jak známo, nabídka společnosti Siemens pro regulované pohony je jedna z nejkompletnějších na trhu a v každé z oblastí použití přibývá nějaká novinka. Na některé z inovací se v tomto článku podíváme podrobněji. 

Jednoosý měnič Sinamics V20

Jednoduché úlohy s běžnými regulovanými pohony vyžadují pro zachování konkurenceschopnosti použití ekonomicky výhodných komponent. Z tohoto důvodu rozšiřuje společnost Siemens produktovou skupinu Sinamics o jednoosý měnič Sinamics V20. Je vyráběn ve čtyřech konstrukčních velikostech s rozsahem výkonu od 0,12 do 15 kW při napájecím napětí 1× 230 V a 3× 400 V (obr. 2). Typickými oblastmi použití jsou ventilátory, čerpadla, kompresory, základní typy dopravníků a také jednoduché úlohy v procesním průmyslu.

K vlastnímu měniči je možné zakoupit množství příslušenství, jako jsou vstupní a výstupní tlumivky, brzdný odporník (od 7,5 kW je brzdná jednotka integrována uvnitř měniče, jinak je externí), přídavný ovládací panel BOP a slot pro kartu MMC/SD. Varian­ta s odrušovacím filtrem je samozřejmostí. Pro komunikaci s nadřazeným řídicím systémem je určena sériová linka RS-485 přepínatelná na protokol Modbus. Novinkou je montáž push-through, tedy možnost instalovat měnič v rozváděči tak, že je chladič vysunut ven za rozváděč, což snižuje produkci tepla uvnitř. 

Jednoduché uvedení do provozu

Sinamics V20 se vyznačuje velmi jednoduchým uvedením do provozu. Sada parametrů je značně zredukována, a stačí tedy zadat pouze štítkové údaje motoru a zvolit jedno z připravených nastavení ovládacích svorek. Kompletní nastavení lze snadno přenášet mezi měniči prostřednictvím karty MMC/SD, a to i bez připojení silového napájení. Paměťovou kartu lze navíc využít i pro upgrade firmwaru. K hladkému provozu na nestabilních sítích přispívá funkce keep running mode, která kompenzuje výkyvy na napájecí síti a autonomně kvituje chybová hlášení. Díky vylepšenému systému chlazení a lakovaným deskám měnič odolává i působení nepříznivých prostředí.

Úsporný provoz

Měnič je vybaven energeticky úsporným režimem řízení (ECO mode), který automaticky optimalizuje magnetický tok uvnitř motoru při neměnícím se pracovním bodu. Další úsporu představuje možnost propojit meziobvody, kdy mohou energii, kterou vrací jeden z pohonů při rekuperaci, spotřebovávat ostatní pohony pracující právě v motorickém režimu. Elektřina se tedy nemusí mařit v brzdných odpornících.

Sinamics V20 lze tedy stručně charakterizovat jako skalární měnič pro nízkonákladové (low-cost) úlohy, který je však vybaven příslušenstvím a několika funkcemi a dokáže uspořit čas velmi snadným nastavením přímo prostřednictvím integrovaného ovládacího panelu.

Sinamics Startdrive V12 – efektivnější nastavení pohonů

Nová verze Sinamics Startdrive V12 (obr. 3) je nástroj pro bezproblémovou integraci pohonů do moderního vývojového prostředí TIA Portal, který usnadňuje návrh kompletních automatizačních úloh. Snadněji než kdy dříve a zejména velmi intuitivně lze naprogramovat úlohy např. s čerpadly, ventilátory, kompresory, dopravníky, mixéry, zdvihy apod.

Programátor je při nastavování parametrů pohonu veden grafickými průvodci. Jednotlivé komponenty jsou součástí prostředí TIA Portal a z knihoven se do projektu jednoduše přetahují stylem drag and drop. Sinamics Startdrive také podporuje konfiguraci bezpečnostních funkcí integrovaných přímo v měničích. Bezpečnostní signály lze díky profilu Profisafe snadno přenášet do řídicích systémů, a pohony tak začlenit do celkového systému řízení stroje či technologického zařízení. Díky novým funkcím trasování je diagnostika při zprovozňování a ladění pohonu rychlá a efektivní.

Připojení regulovaných pohonů k Simatic S7-1500

Další výhodou je možnost realizace úloh z oblasti řízení polohy a pohybu – motion control. Je-li v projektu použit nejnovější řídicí systém Simatic S7-1500 (obr. 4), jsou již v jeho základní výbavě jako součást firmwaru k dispozici tzv. technologické objekty – rychlostní a polohovací osy, které se konfigurují přímo ve vývojovém prostředí TIA Portal a představují rozhraní mezi uživatelským programem a konkrétním fyzickým pohonem. Pro práci s těmito objekty jsou urče­ny standardizované bloky PLC­open (např. zapnout osu, zastavit, absolutní pohyb, relativní pohyb atd.). Současná nejvýkonnější procesorová jednotka (S7-1516) může ovládat až dvacet na sobě nezávislých os, a představuje tak řešení i pro rozsáhlejší úlohy.

Standardní měnič Sinamics G120 je obohacen o zpětnou vazbu i servořízení

Dlouho očekávanou novinkou je řídicí jednotka CU250S-2 k měniči Sinamics G120 (obr. 5). Tato jednotka tvoří přechod mezi běžnými měniči a měniči pro polohování, neboť je s ní možné řídit stejný výkonový modul jak ve vektorovém řízení, tak v servorežimu. Jejím hlavním přínosem je možnost připojit signál ze zpětnovazebního čidla přímo do měniče, což umožní realizovat velmi kvalitní vektorové řízení. Kromě klasických čidel s výstupy HTL/TTL bude podporovat i rezolver, čidla SSI a motory s rozhraním DriveCLiQ (obr. 6).

Uvedený výčet snímačů napovídá, že měnič Sinamics G120 vybavený touto jednotkou bude schopen i polohovat servomotory. Funkce polohování (EPOS), známá z měniče Sinamics S110, se aktivuje po zakoupení rozšiřující licence. Řídicí jednotka má integrovány základní bezpečnostní funkce (STO, SBC, SS1), které lze rozšířit o další (SLS, SSM, SDI), rovněž prostřednictvím licence. Navíc oproti současným jednotkám nabídne více I/O. Tato komponenta, cenově náležející do spektra běžných měničů, tedy znamená další rozšíření oblasti použití měniče Sinamics G120.

Safety Integrated v pohonech Sinamics

Integrované bezpečnostní funkce jsou již tradiční vlastností měničů Sinamics, a to jak řady Sinamics S, tak i řady Sinamics G (obr. 7). Vydáním nové verze firmwaru V4.6 se nabídka bezpečnostních funkcí opět rozšiřuje.

Prvním významným rozšířením je možnost použít snímače TTL/HTL pro bezpečnostní funkce. Dosud bylo použití bezpečnostních funkcí omezeno pouze na snímače s výstupem sin/cos. Největší rozšíření nabídky těchto funkcí se projeví u měničů s vyšším výkonem (S120 Chassis, G130, G150 a S150), kde je možné nově využívat bezpečnostní funkce také v režimu bez snímače polohy. Toto rozšíření se pozitivně projeví hlavně v úlohách s asynchronními motory, kde jsou snímače TTL/HTL běžně používány.

Měniče řady S120 přicházejí s novou integrovanou bezpečnostní funkcí bezpečný test brzdy (SBT – Safe Brake Test; obr. 8). Tato funkce bezpečným, certifikovaným způsobem otestuje funkčnost zádržné brzdy instalované přímo na motoru a popřípadě druhé externí brzdy, čímž lze zajistit, že testovaná brzda bude v případě potřeby správně fungovat, tedy že vyvine dostatečný zádržný moment. Funkce SBT doplňuje již standardní funkci SBC (Safe Brake Control), která bezpečně testuje pouze ovládání zádržné brzdy. Využitím automatického testu brzdy lze systematicky snižovat náklady na údržbu daného zařízení, a hlavně zvýšit jeho bezpečnost.

Simotion Scout integrovaný v prostředí TIA Portal

Integrace vývojových softwarových komponent do jednotného moderního prostředí TIA Portal bude z hlediska automatizace strojů v brzké době završena včleněním programovacího nástroje Simotion Scout pro všechny varianty řídicího systému typu motion control, tj. Simotion. Stane se tak ve verzi TIA Portal V12.5, Simotion Scout V4.4.

Hardwarová konfigurace řídicího systému Simotion a projektování jeho síťových propojení v jednom prostředí s dalšími komponentami automatizačního řetězce zajišťují potřebnou konzistentnost v projektu. Již zmíněné intuitivní a graficky orientované prostředí je významným příspěvkem pro uživatelskou přívětivost programování řídicího systému Simotion. Dalšími přínosy integrace jsou výkonná diagnostika a správa dat. Naproti tomu je mnoho předností softwaru Simotion Scout, které jsou beze změny přeneseny do prostředí TIA Portal (obr. 9): např. všechny editory a parametrizační průvodce, všechny programovací jazyky, zkušební a diagnostické nástroje, integrace pohonů a koncept distribuo­vaného systému motion control.

Vzhledem ke zvyklostem zákazníků bude varianta Simotion Scout v prostředí TIA Portal V12.5 a vyšších nabízena paralelně s dosud známou variantou Simotion Scout v prostředí Simatic Manager. Obě tyto varianty budou moci koexistovat na jednom počítači a bude možná i migrace projektu mezi těmito variantami.

Závěr

V tomto článku je poskytnuta jen stručná „ochutnávka“ toho, co společnost Siemens ukázala na veletrhu Hannover Messe 2013 v oblasti regulovaných pohonů a jejich řízení. Leccos z toho měli již čeští zákazníci a zájemci možnost vidět i na veletrhu Amper v Brně v březnu 2013. Pro kompletní informace mohou zájemci navštívit webové stránky www.siemens.cz/pohony nebo napsat na adresu pohony.cz@siemens.com. Pracovníci pohonářských oddělení zájemcům rádi poskytnou informace o produktech a poradí i s jejich použitím na strojích či v procesním průmyslu. Novinek, které zákazníkům přinášejí různé výhody z hlediska úspory energie, speciálních funkcí pro konkrétní technologické oblasti či v tuzemské podpoře zákazníků, je podstatně více a autor je zájemcům rád představí i ve spojitosti s produkty a službami z dalších oblastí, pro něž má společnost Siemens odpovídající řešení.

Ing. Petr Boček, Siemens, s. r. o.

Obr. 1. Stánek společnosti Siemens na veletrhu Hannover Messe 2013

Obr. 2. Čtyři stavební velikosti měniče Sinamics V20

Obr. 3. Vývojové prostředí Sinamics Startdrive

Obr. 4. Řídicí systém Simatic S7-1500

Obr. 5. Řídicí jednotka CU250S-2 k měniči Sinamics G120

Obr. 6. Snímač s rozhraním Drive CLiQ

Obr. 7. Přehled bezpečnostních funkcí

Obr. 8. Konfigurace bezpečnostní funkce SBT

Obr. 9. Vlastnosti Simotion Scout