Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Nové možnosti s měniči frekvence ABB

ABB je společnost s celosvětovou působností, která dodává produkty a řešení určené především pro energetiku a automatizaci. Při současné situaci na trhu se rozhodla věnovat volné kapacity vývoji nových a vylepšování dosavadních produktů. V oblasti měničů frekvence postupuje vývoj přímo mílovými kroky.
 

Novinky v nabídce nízkonapěťových měničů frekvence

 
U měniče frekvence typu ACS350 (0,37 až 22 kW) bylo výrazně rozšířeno rozpětí výkonů až do 22 kW. Zcela nová varianta měniče vycházející z typu ACS350 nese označení ACS310. Změna není patrná na jeho vzhledu ani výkonu, avšak jeho součástí je specializované softwarové vybavení určené pro použití v čerpadlech a ventilátorech. Do softwaru byly začleněny některé prvky ze systému nazvaného Inteligentní řízení čerpadel, což je volitelné programové vybavení měniče ACS800, který v roce 2007 získal ocenění Zlatý Amper. K úsporám elektrické energie přispívají četné funkce měniče, jako jsou výpočet průtoku, dva regulátory PID, tradiční funkce PFC (Pump and Fan Control) pro paralelně běžící čerpadla, řízení více čerpadel tak, aby byla provozována v optimálním pracovním bodě s maximální účinností, apod. V měniči frekvence je zabudován i systém měření úspor energie, včetně snížení emisí CO2. Další speciální řídicí systém je určen pro redukci tlakových rázů v potrubí a čerpadlech. S výhodou lze také využít funkce sledování a analýzy zatížení.
 
V potravinářském průmyslu a v příbuzných odvětvích, kde jsou zvýšené hygienické požadavky, nebo v provozech s velkou prašností bude jistě oceněna nabídka měniče frekvence ACS350 v krytí IP66/67/68 (0,37 až 7,5 kW; obr. 1). Podle stupně krytí je měnič odolný proti stříkající vodě nebo i ponoření.
 
U měničů frekvence ACS550 (ACH550) (0,75 až 355 kW) byly významně zredukovány rozměry a v závěsné verzi jsou tyto měniče k dispozici o výkonu až 160 kW. Měniče typu ACH, vyvinuté speciálně pro využití v systémech topení, větrání a klimatizace (HVAC), nacházejí vzhledem k nutnosti zlepšovat energetickou účinnost budov stále šiřší uplatnění, protože regulace otáček motorů prostřednictvím měničů frekvence značně snižuje spotřebu energie a tím šetří finanční prostředky na provoz budov.
 
Měniče frekvence typu ACS800 (0,55 až 5 600 kW) jsou nově dodávány také v závěsném provedení pro výkony až 200 kW; tím bylo dosaženo až 55% úspory objemu. Zajímavou novinkou v nabídce firmy ABB jsou měniče frekvence s malým obsahem harmonických (Low Harmonics Drive), které jsou alternativou ke starším měničům ACS800 s možností rekuperovat a s činitelem celkového harmonického zkreslení proudu (THD) menším než 5 %. Tato hodnota THD jistě uspokojí i náročné požadavky z hlediska harmonických. Navíc není třeba používat transformátor s více vinutími, a také dimenzování transformátoru je vzhledem k malému obsahu harmonických složek proudu menší. Měnič frekvence typu ACS800 získal díky těmto inovacím ocenění Zlatý Amper i v letošním roce. V nabídce jsou také měniče frekvence ACS800 s vodním chlazením (200 až 5 600 kW), jehož předností je odvádění ztrátového tepla z rozvodny s využitím výměníků.
 

Nové možnosti vzdálené diagnostiky měničů (Remote Drive Management)

 
Tradiční průmyslové komunikační sítě, realizované pomocí průmyslových sběrnic a komunikačních protokolů, jsou stále častěji doplňovány diagnostickými prostředky pro správu elektrických zařízení a vzdálený dohled nad nimi. V podstatě neomezený rozsah šíření dat na internetu (prostřednictvím sítí Ethernet a využitím protokolu TCP/IP) přináší dostupnost informací kdekoliv na světě. Zavádění diagnostických prvků v elektrických regulovaných pohonech vede zejména u vzdálených pracovišť (větrné elektrárny, čističky odpadních vod, zavlažovací stanice, technologická zařízení povrchových dolů) ke zvýšení produktivity, optimalizaci výkonu a redukci doby potřebné k údržbě zařízení. Velkou výhodou je také snadný přístup k parametrům pohonů a hodnotám technologických elektrických i neelektrických veličin a možnost archivovat je.
 
Vybavení elektrických pohonů diagnostikou umožňuje nepřetržitě sledovat a editovat jejich parametry na lokální úrovni (např. ve výrobním závodě), ale také zasílat elektronické zprávy (e-mailové nebo SMS) a rovněž dovoluje vzdálený přístup pracovníků zákaznické podpory výrobce pohonů nebo dodavatelsko-inženýrských firem přes webové rozhraní (obr. 2). Pro rozšiřování řídicího systému o diagnostické nástroje jsou důležité tyto faktory: jednoduchá implementace, otevřenost jednotlivých komunikačních protokolů a nízké pořizovací náklady. Vzhledem ke standardizaci a zkušenostem se zavedenými průmyslovými protokoly byly implementovány ty nejrozšířenější.
 

Modbus/TCP

Protokol Modbus/TCP přímo vychází z velmi osvědčeného protokolu Modbus, který se v automatizaci na dlouhou dobu stal standardem. Komunikační protokol Modbus je definován na úrovni aplikační vrstvy modelu ISO/OSI a umožňuje přenášet data mezi zařízeními po různých typech sběrnic. Komunikace je vždy postavena na principu klient-server. Častá je také implementace protokolu Modbus, sériové linky RS-232 (RS-485, RS-422) a rozhraní pro RTU (Remote Terminal Unit).
 

Profinet

Architektura protokolu Profinet funkčně navazuje na konfigurační a diagnostické vlastnosti protokolu Profibus-DP (Decentralized Periphery) s ohledem na využití přenosové vrstvy Ethernetu a rozšiřuje je. Základními prvky rozhraní Profinet jsou objekty COM, DCOM a ACCO. Jednotlivé objekty mají za úkol sbírat, kontrolovat a distribuovat data. Profinet obsahuje předem vytvořené mechanismy, díky nimž jej lze snadno integrovat s již existujícími sítěmi Profibus.
 

Další protokoly

Mnoho dalších komunikačních protokolů vzniklo „na míru“ požadavkům jejich hlavního využití. Mezi ně patří např. komunikace protokolem BACnet, určeným pro sítě automatizace a řízení technického zařízení budov.
 

Ethernetové adaptéry a komunikační moduly

 
Trend postupného přizpůsobování novým požadavkům z oblasti řízení a diagnostiky se nevyhnul ani vývoji nových komunikačních modulů a zařízení pro nízkonapěťové měniče frekvence ABB. Obecně lze tato zařízení rozdělit do dvou základních podskupin. Do první z nich patří ethernetové adaptéry NETA-01 a SREA-01 a do druhé komunikační moduly RETA-01, RETA-02 a RECA-01 nebo FENA-01.
 
Ethernetový adaptér NETA-01 je první a nejstarší adaptér určený pro vzdálenou diagnostiku nízkonapěťových měničů frekvence řady ACS800. Adaptér podporuje připojení až devíti měničů frekvence, které jsou vybaveny optickým rozhraním DDCS (Distributed Drives Communication System). Měniče mohou být k adaptéru připojeny v kruhové nebo hvězdicové topologii pomocí rozbočovače NDBU-85, popř. NDBU-95 (DDCS Branching Unit). Pro sledování parametrů, aktuálních hodnot a poruchových hlášení zařízení využívá interní webový server. Ten zajišťuje také zasílání e-mailových zpráv s naměřenými hodnotami v cyklech od jedné minuty do několika dnů. Rozlišovací schopnost je nastavitelná v rozsahu od 100 ms do několika hodin. Velkou výhodou je také možnost vzdáleně resetovat jednotlivé měniče prostřednictvím webového rozhraní.
 
Novinkou v této oblasti je ethernetový adaptér SREA-01, určený pro vzdálený přístup k měničům frekvence řad ACS350, ACS/ACH550 a ACS800 (ACS850). Adaptér je schopen připojit měniče k síti Ethernet bez přídavného PC. Pro pracoviště bez možnosti připojení kabelovou komunikační sítí je adaptér SREA-01 vybaven sériovým portem pro připojení standardního modemu GSM/GPRS. Konfigurace modemu (obr. 3) zajišťuje zasílání e-mailových zpráv nebo zpráv SMS a také ukládání měřených hodnot a jejich přenos s využitím serveru FTP. V adaptéru je vestavěn interní webový server s nastavitelnou adresou IP (Internet Protocol) pro snadné konfigurování a přístup k měniči (obr. 3, obr. 4). S adaptérem se jeden až deset měničů připojuje prostřednictvím protokolu Modbus RTU.
 
Podle vybavení měniče frekvence lze propojení zajistit několika způsoby. Pro připojení adaptéru k jednomu měniči lze využít panelový port měniče (není možné u řady ACS800). Panelový port lze také využít pro zapojení několika měničů k jednomu adaptéru; v tom případě jsou mezi měniči a adaptérem třeba ještě převodníky RS-232/RS-485. U měničů řady ACS/ACH550 je možné pro zapojení několika měničů k jednomu adaptéru použít implementované rozhraní Modbus RTU. Měniče řady ACS800 jsou k adaptéru připojeny přídavným komunikačním modulem RMBA-01. Přímé připojení na síť Ethernet (bez lokálního sériového rozhraní RS-485) umožňuje u všech měničů přídavný komunikační modul FENA-01, popř. RETA-01 (RETA-02).
 
Pro zápis hodnot s časovou známkou (trendování) a ukládání měřených hodnot používá adaptér souborový formát CSV (Comma Separated Values), který lze snadno importovat např. do tabulkového procesoru MS Excel. Modul je schopen současně zaznamenávat až 64 proměnných při vzorkovací frekvenci 10 s až 1 h. Další možností je zasílání hlášení o poruchách a zpráv o událostech v podobě SMS, e-mailů nebo s využitím protokolu SNMP. Uživatel má k dispozici skupinu předem definovaných zpráv, které hlásí poruchy měniče (drive fault), výstrahy a alarmy (drive warning/alarm) nebo odpojení měniče (drive disconnected), nebo si může volně nastavit až 64 vlastních poruchových hlášení.
 
Více informací lze nalézt na www.abb.cz.
 
Ing. Naděžda Pavelková
Ing. Lukáš Drottner, Ph.D.
 
Obr. 1. Měnič frekvence ACS 350 může pracovat i ve velmi nepříznivých podmínkách
Obr. 2. Vzdálená diagnostika a datový přístup k nízkonapěťovým měničům frekvence ABB
Obr. 3. Schéma připojení měničů frekvence pomocí panelového rozhraní a převodníku RS-232/RS-485
Obr. 4. Grafické rozhraní interního webového serveru u ethernetového adaptéru SREA-01
Obr. 5. Grafické rozhraní pro editaci parametrů interního webového serveru