Aktuální vydání

celé číslo

11

2020

Systémy řízení výroby a výrobních podniků

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Kompaktní měniče – ušetřete peníze, práci a místo v rozvaděči

Automatizace je neoddělitelnou součástí průmyslu, a tak v dnešní době již téměř nelze nalézt provoz bez měniče frekvence, programovatelného automatu či jiných automatizačních prvků. Postupně se dostává i na jednodušší aplikace a stroje. U mnohých z nich je kromě měniče frekvence k jednoduchému řízení třeba použít také programovatelný automat – PLC.

Řešení s měničem Delta Electronics VFD-E

V případě modelového příkladu stroje s jedním motorem řízeným měničem frekvence, který vyžaduje třeba jednoduché sekvence počítadel a časovačů, je nutné použít také PLC, ovládací panel k zadávání hodnot a někdy i zdroj. Jsou tedy třeba tři, popř. čtyři hardwarové součásti, které je třeba patřičně propojit. Jde to ale udělat i jednodušeji a levněji s jedním zařízením – s měničem frekvence VFD-E s integrovaným PLC (obr. 1), od společnost Delta Electronics.

VFD-E je měnič umožňující jak skalární řízení (U/f), tak i vektorové řízení bez zpětné vazby. Má integrovaný filtr EMI, brzdnou jednotku, či společnou DC-sběrnici. V základu obsahuje dva analogové a šest digitálních vstupů (PNP/NPN). Jeden analogový vstup je napěťový, u druhého je možné přepínačem volit mezi napěťovým a proudovým typem. Na výstupu jsou po jednom tranzistorový, reléový a analogový výstup. Tím ale nejsou možnosti připojení vstupů a výstupů vyčerpány, protože měnič má volný slot pro rozšiřující kartu. Lze přidat ještě tři spínací relé nebo dvě spínací i rozpínací relé. Kombinované karty umožňují přidat tři digitální vstupy a tři výstupy (tranzistorové), nebo po dvou analogových s rozlišením 12 bitů. Dostupná je také karta pro pulzní snímače polohy. Standardem u všech produktů Delta Electronics je komunikace pomocí protokolu Modbus na rozhraní RS-485. Další možností je rozšíření pomocí komunikačního modulu pro DeviceNet, Profibus, LonWorks nebo CANopen.

Vestavěný PLC má kapacitu programu 500 kroků. Využívá vstupy a výstupy měniče, a tak může při využití rozšiřující karty obsáhnout deset digitálních vstupů a pět výstupů. K nim ještě zůstávají dva analogové vstupy a jeden výstup. Díky vnitřnímu zdroji měniče není nutné použít externí zdroj. Veškeré vodiče tedy vedou do jednoho zařízení, což ulehčí práci při montáži. Programovatelný automat má 28 základních a 17 aplikačních instrukcí. Naprogramovat jednoduchou nastíněnou sekvenci tedy není žádný problém. Měnič v režimu PLC zastřešuje všechny vstupy a výstupy, pro jeho funkci tak v programu slouží na to určené instrukce. Zajímavostí je možnost načítání a použití hodnot parametrů v programu. Uživatel si může na odnímatelném ovládacím panelu nastavovat hodnoty, které přímo ovlivní program. Velmi praktické je v tomto případě využití skupiny parametrů pro přednastavené frekvence. Protože se ve většině případů nevyužívají a neovlivňují chod měniče nezávisle na programu PLC, máme tak k dispozici až 16 hodnot. Je to velmi elegantní řešení mnoha jednoduchých úloh.

Software k programování WPLSoft po­užívá jazyk kontaktních schémat (ladder dia­gram; obr. 2) a je zdarma volně dostupný na internetových stránkách společnosti Delta. Počítač lze k měniči připojit kabelem s převodníkem USB, a není tak problém použít novější notebook bez sériového portu. WPLSoft, stejně jako ostatní software od firmy Delta, pracuje i pod operačním systémem Microsoft Windows 7. K nastavování parametrů je určen totožný kabel s převodníkem a software VFDSoft. Umožňuje nastavení parametrů měniče, ale také sledování jeho stavu např. na osciloskopu nebo uložení parametrů do přehledného souboru formátu xls.

Vyšší řada pro více možností – C2000 a CP2000

V podobném duchu, avšak s přidanými funkcemi nabízí Delta i sérii nových měničů začínajících písmenem C. Před časem představený měnič C2000 (obr. 4) má mnoho zajímavých vymožeností. Hlavními znaky jsou plné vektorové řízení se zpětnou vazbou, integrovaný PLC, rozhraní pro CAN­open a odnímatelný ovládací panel s vysokým krytím. Měnič umí řídit rychlost, moment (ve čtyřech kvadrantech) a pozici a může řídit asynchronní i synchronní motory.

Má tři analogové a deset digitálních vstupů, dvě výstupní relé (spínací a rozpínací), tři tranzistorové výstupy (dva použitelné v PLC) a dva analogové výstupy. Obsahuje také bezpečnostní relé. V měniči jsou volné sloty pro tři karty – pro kartu pulzního snímače polohy, pro komunikační kartu a pro I/O kartu. Karta pro CANopen je součástí standardní dodávky měniče, a uživatel si tedy ve standardní verzi může vybrat mezi komunikačními rozhraními Modbus (vestavěným) a CANopen (na komunikační kartě). Další volitelné karty jsou pro Profibus, DeviceNet a Ethernet. Pomocí I/O karty lze přidat dalších až šest vstupů nebo šest výstupů (relé) či zvolit kartu kombinovanou. Nabízené kombinace vstupů a výstupů jsou potom 16/5(4), 10/11(10), nebo 14/7(6), nepočítaje analogové vstupy a výstupy.

PLC této řady má paměť pro 10 000 kroků a obsahuje rozšířenou sadu instrukcí srovnatelnou s klasickým PLC (třicet základních a padesát aplikačních instrukcí). Programuje se stejně jako u měniče VFD-E. Také VFD-Soft je pro všechny měniče shodný.

Tento měnič tedy nabízí oproti modelu VFD-E úsporu ještě jednoho zařízení. Ovládací panel měniče má krytí IP56, je odnímatelný a je možné ho zabudovat do panelu rozvaděče a použít jako textový panel s využitím až čtyřech obrazovek. Pod LCD jsou čtyři funkční tlačítka a ovládací klávesnice. Panel lze využít také ke kopírování parametrů měniče i programů PLC.

Měnič CP2000 je „mladší bratr“ měniče C2000. Zásadním rozdílem mezi nimi je vektorové řízení bez zpětné vazby, proto není třeba slot pro kartu pulzního snímače polohy. Nedokáže také řídit synchronní motory a karta pro CANopen je volitelné příslušenství. Tento měnič je však určen pro řízení ventilátorů a čerpadel a pro soustavy HVAC. Pro potřeby automatizace budov má zabudované rozhraní BACnet. Zajímavou funkcí je též cirkulativní řízení několika (až osmi) motorů současně. K tomu využívá reléové výstupy, kterými ovládá stykače určené k připínání a odpínání motorů.

Tyto měniče mají samozřejmě mnoho dalších funkcí, které dohromady s již zmíněnými poskytují přidanou hodnotu uživateli. Umožní mu zjednodušit zapojení rozvaděče a zároveň ušetřit místo a peníze. Svými možnostmi a kvalitou přitom zachovají standard, na který byl zvyklý.

(Delta Electronics)

Obr. 1. Měnič frekvence VFD-E

Obr. 2. Programovací prostředí WPLsoft

Obr. 3. Zapojeni měniče frekvence VFD-E

Obr. 4. Měnič frekvence C2000

Obr. 5. Cirkulativní řízení měničem CP2000