Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Bez spojení není velení – bez komunikace není řízení

Bez spojení není velení – bez komunikace není řízení

Měniče frekvence značky Telemecanique lze připojit téměř na jakoukoliv sběrnici a komunikovat pomocí většiny standardizovaných protokolů používaných v průmyslu, infrastruktuře a systémech řízení budov.

CAN a Modbus jako standard

Od roku 2003, kdy byl uveden na trh kompaktní měnič frekvence Altivar 31 se zabudovaným protokolem CANopen a Modbus RTU, jsou tyto dva standardy podporovány všemi měniči pro středně náročné a náročné aplikace. Obr. 1. Kromě zmíněného měniče Altivar 31 jde o modely Altivar 61 a 71. Jestliže se tedy projektant nebo uživatel rozhodne pro jeden z těchto komunikačních standardů, nemusí, kromě běžných propojovacích komponent, projektovat nebo pořizovat speciální příslušenství. Příklad typické struktury pro řízení tří os prostřednictvím sběrnice CAN s vizualizací a bezpečným odpojením je znázorněn na obr. 1. Konkrétní aplikace měničů Altivar 31 z poslední doby, v níž byla použita komunikace CAN, je popsána v následujícím textu.

Připojení k dalším typům sběrnic

Mimo standardní výbavu (CANopen, Modbus RTU) si projektant nebo uživatel může u měničů frekvence Altivar (s výjimkou modelu Altivar 11) a softstartérů Altistart 48 zvolit dalších sedm typů protokolů používaných v průmyslových aplikacích. Měniče frekvence Altivar 21 a 61 (obr. 2) jsou určeny pro řešení pohonářských úloh v tzv. inteligentních budovách. Především jsou voleny pro regulaci otáček ventilátorů a čerpadel v systémech ohřevu, větrání a klimatizace (HVAC). Pro tyto aplikace byly vyvinuty speciální protokoly: LonWorks (Echelon), Metasys N2 (Johnson Controls) apod. Se čtyřmi nejpoužívanějšími protokoly určenými pro technické vybavení budov (HVAC) si dobře „rozumí“ právě dva posledně zmíněné typy měničů. S výhodou plné kompatibility lze využít sběrnici LonWorks pro komunikaci řídicích systémů a prvků pro řízení budov značky TAC.

Obr. 2.

Obr. 1. Řízení tří os pomocí sběrnice CAN s vizualizací a bezpečným odpojením
Obr. 2. Měniče frekvence Altivar 21 (a) a Altivar 61 (b) lze připojit ke sběrnici LonWorks
Obr. 3. Měniče frekvence Altivar 31 připojené na CAN

Připojení k dalším typům sběrnic nebo protokolů v praxi lze řešit zabudovanou komunikační kartou (modely Altivar 21, 61 a 71) nebo externím komunikačním převodníkem (bridge), který zajistí transformaci protokolu z řídicího (master) systému (PLC) na protokol Modbus RTU. Na výstup komunikačního převodníku lze potom připojit několik podřízených (slave) zařízení sběrnice Modbus (měnič, motorový spouštěč). Takto lze do struktury zapojit např. Altistart 48 nebo Altivar 31. Přehled všech možností je uveden v tab. 1.

Tab. 1. Komunikační možnosti měničů frekvence Altivar (ATV) a softstartéru Altistart 48 (ATS48)

 

ATS48

ATV11

ATV21

ATV31

ATV61

ATV71

Modbus

Z

 

Z

Z

Z

Z

CANopen

     

Z

Z

Z

Profibus DP

P

   

P

V

V

Ethernet TCP/IP

P

   

P

V

V

DeviceNet

P

   

P

V

V

Modus+

       

V

V

Fipio

P

   

P

V

V

Interbus

       

V

V

Modus/UTW

       

V

V

LonWorks

   

V

P

V

 

BACnet

   

V

V

V

 

MetaSys N2

   

V

V

V

 

Apogee FLN

   

V

V

V

 

Z – zabudováno, V – volitelná karta, P – komunikační převodník

Pro modely Altivar 61 a 71 existuje ještě jedna možnost, a to použití volitelné karty Controller Inside (CI), která obsahuje řídicí systém a zasune se přímo do měniče. Pokud karta CI pracuje v režimu CAN Master, lze k měniči připojit další podřízená (slave) zařízení, která jsou vybavena komunikací CAN. Takto se typicky realizují např. synchronizační úlohy víceosých systémů bez použití externího PLC. K synchronizaci jsou v tomto případě použita právě data přenášená po sběrnici CAN.

Využití sběrnice CAN s měničem Altivar 31 v praxi

Koncem roku 2006 byla v Ostravě, ve firmě Vítkovice – Válcovna trub, inovována a uvedena do provozu část linky na výrobu bezešvých trubek. Nově bylo navrženo řízení odvalovacích tyčí (válnic) na dopravu bezešvých trubek do tunelové pece. Obr. 3. Otáčky asynchronních motorů osmi válnic jsou regulovány s využitím měničů frekvence Altivar 31. Komunikace s řídicím systémem (PLC) Twido je zajištěna prostřednictvím sběrnice CAN protokolem CANopen. Parametry výrobního zařízení nastavuje obsluha prostřednictvím dotykového panelu Magelis řady XBTGT. PLC a panel spolu komunikují prostřednictvím linky RS-485 a protokolem Modbus. Jednotlivé motory lze řídit ve třech režimech: jednotlivě, po sekcích nebo všech osm současně. Dále je možné sledovat tyto provozní stavy motorů: tepelné zatížení, aktuální rychlost, stav běží/neběží a stav nezávislého chlazení. U motorů lze nastavit rychlost šipkami nahoru nebo dolů a smysl otáčení. Pohled do skříně s měniči frekvence Altivar 31 připojenými na CAN je na obr. 3.

Vývoj pokračuje

V uvedeném stručném přiblížení komunikačních možností měničů frekvence a softstartérů společnosti Schneider Electric zdaleka nejsou popsány všechny možnosti. Větší pozornost by si jistě zasloužil popis komunikačních struktur pro rozsáhlejší systémy, řešené např. komunikačním systémem Ethernet, dnes stále více používaným. Ve společnosti Schneider Electric pokračuje vývoj nových verzí, struktur a rozšířených možností, proto se autoři v jednom z příštích čísel k tomuto tématu jistě vrátí.

Ing. Petr Augustin,
Ing. Oldřich Navrátil,
Ing. David Wurst

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Zákaznické centrum – tel.: 382 766 333
http://www.schneider-electric.cz