Novinky v elektrických servopohonech AUMA

Novinky v elektrických servopohonech AUMA

Elektrické servopohony se v automatizační technice velmi často používají k ovládání průmyslových armatur (ventilů, kohoutů, šoupátek, klapek aj.). Jsou důležitým spojovacím článkem mezi řídicím systémem a regulačním orgánem a ve velkém počtu se uplatňují především v moderním zpracovatelském, chemickém a petrochemickém průmyslu, energetice, teplárenství, vodárenství apod. K předním výrobcům elektrických servopohonů v Německu patří firma AUMA Riesler GmbH & Co. KG, která má své obchodní zastoupení již deset let i v České republice.

Firma AUMA nabízí zákazníkům velmi široký sortiment elektrických servopohonů v otočném a kyvném provedení s integrovanou ovládací jednotkou Aumatic s různými výkony a pro různé oblasti použití. Každoročně přichází na trh s novinkami, které především respektují stále důraznější požadavky zákazníků na snadné začlenění elektrických servopohonů do moderních systémů řízení. Integrované inteligentní funkce, rozhraní pro průmyslové sběrnice a rozšířené možnosti ovládání řešené hardwarově i softwarově, jež jsou soustředěny v ovládací jednotce Aumatic, dovolují servopohony optimálně přizpůsobit požadavkům nejrůznějších průmyslových úloh v dvoupolohovém uzavíracím režimu (řada SA) i ve spojitém regulačním režimu (řada SAR).

V letošním roce představila firma AUMA dvě zajímavé novinky.

Aumatic-DTM pro centrální správu servopohonů

První z letošních novinek je možnost dálkově parametrizovat a diagnostikovat elektrické servopohony AUMA po průmyslové sběrnici s využitím metody FDT/DTM (Field Device Tool/Data Type Manager).

Původním podnětem pro vývoj průmyslových komunikačních sběrnic byla myšlenka nepřenášet signály mezi řídicím systémem a jednotlivými provozními přístroji (např. servopohony) samostatnými signálovými cestami, nýbrž přenášet všechna data pro určitou skupinu provozních přístrojů sériově po jednom společném dvoudrátovém vedení. Další vývoj protokolů průmyslových sběrnic a stále vyšší stupeň inteligence integrované do provozních přístrojů vytvořily podmínky pro zavedení mnoha dalších funkcí podporovaných sběrnicovým uspořádáním, jako např. možnosti dálkového nastavování parametrů a dálková diagnostika všech přístrojů připojených ke sběrnici z jednoho centrálního místa. Aktuální stav techniky v tomto směru představuje metoda na bázi standardu FDT/DTM, o které se v poslední době v průmyslové automatizaci hodně hovoří a píše [1]. Metoda FDT/DTM definuje jediné společné vývojové prostředí pro konfigurování, uvádění do chodu i průběžnou údržbu provozních přístrojů nezávisle na výrobci zařízení a použitém komunikačním protokolu sběrnice a podporuje v praxi fungující metodu plug-and-play.

Základní komponentou metody FDT/DTM je softwarový modul – tzv. Data Type Manager (DTM), příslušný provoznímu přístroji, který lze zjednodušeně přirovnat k softwarovému ovladači např. tiskárny. Podobně jako lze tiskárnu ovládat a parametrizovat z PC (např. výběr papíru) teprve po nainstalování ovladače tiskárny, je přístup z počítačového (řídicího) systému k příslušnému provoznímu přístroji zajištěn teprve po začlenění DTM do inženýrského programovacího nástroje. V DTM jsou obsaženy všechny specifické údaje o provozním přístroji a příslušné funkce. Vytváří ho výrobce příslušného provozního přístroje.

Obr. 2. Jednoduchý regulační obvod pro ovládání uzavírací armatury (h_s – signál skutečné výšky hladiny, h_p – vnější signál požadované výšky hladiny)

Modul typu DTM ale není spustitelný soubor. Je použitelný pouze jako součást programu FDT, který umožňuje volně začlenit provozní (technologické) přístroje s různými komunikačními protokoly a původem od různých výrobců do ovládacích programů, inženýrských nástrojů (engineering tools) a manažerských systémů pro správu výrobních prostředků (asset management tools) nainstalovaných na centrálním počítači připojeném ke sběrnici. Cílem je umožnit z tohoto počítače přístup k důležitým datům nacházejícím se ve všech provozních přístrojích, které jsou ke sběrnici připojeny, aby bylo např. možné číst hodnoty jejich provozních parametrů třeba pro diagnostické účely.

Pro možnost komunikovat s různými typy přístrojů připojených ke sběrnici musí být v těchto přístrojích (např. servopohony, snímače, čerpadla aj.) nainstalován příslušný přístrojový DTM (obr. 1). Pro servopohony AUMA dodává výrobce přístrojový modul Aumatic-DTM na vyžádání, popř. si ho mohou zájemci sami stáhnout prostřednictvím internetu. Po instalaci DTM příslušného přístroje jsou, po správném zadání jeho adresy, všechny jeho parametry a data přístupné z centrálního místa. Díky metodě FDT/DTM jsou v počítačích na řídicí úrovni kdykoliv k dispozici všechny potřebné údaje z libovolného servopohonu nebo jiného provozního přístroje pracujícího na nejnižší, tj. technologické, úrovni řízení.

PID regulátor v servopohonu

Pro automatizované ovládání armatur jsou stále častěji požadovány elektrické servopohony vybavené ovládací jednotkou schopnou zajišťovat i jednoduché regulační úlohy a pracovat zcela samostatně v tzv. režimu stand-alone. Typickým příkladem jsou armatury vyrovnávacích jímek v čističkách odpadních vod, zádržných nádrží dešťové vody v otevřené krajině nebo vyrovnávacích nádrží u zdrojů pitné vody, nacházejících se často daleko od řídicí centrály. Přitom se většinou nejedná jenom o jednoduché ovládání armatury v dvoupolohovém pracovním režimu otevřít – zavřít. Vypouštěcí šoupátko nádrže u zdroje vody např. musí být spojitě ovládáno tak, aby se zabránilo vnikání vzduchu do potrubí. To lze zajistit regulací vstupního tlaku nebo hladiny. V takovém případě je třeba před servopohon šoupátka a čidlo tlaku, popř. hladiny, zařadit PID regulátor (obr. 2). Pokud je PID regulátor již vestavěn v servopohonu, není vnější regulátor včetně rozváděčové skříně zapotřebí a celá instalace se výrazně zjednoduší.

A právě pro podobné aplikace je určena druhá letošní novinka od firmy AUMA – servopohony s ovládací jednotkou Aumatic AC 01.1 s vestavěným PID regulátorem (obr. 3). Jedná se o procesorem řízenou jednotku, ve které jsou všechny funkce pro ovládání servopohonu, včetně PID regulace, začleněny jako softwarové moduly. Parametry servopohonu se nastavují buď ručně tlačítky na ovládacím panelu jednotky (obr. 4), nebo programovacím softwarem COM-AC implementovaným na PC, jehož prostřednictvím lze všechny parametry nastavit na počítači off-line, data uložit do databanky a následně je propojovacím kabelem přenést do ovládací jednotky Aumatic. Je-li jednotka Aumatic vybavena rozhraním pro sběrnici Profibus-DP V1, je dokonce možné parametry servopohonu nastavovat dálkově po sběrnici.

Ovládací jednotka Aumatic AC 01.1 s integrovaným PID regulátorem má analogový vstup (4 až 20 mA), na který se v případě použití podle příkladu na obr. 2 přivádí jako zpětnovazební signál údaj snímače hladiny. Vestavěný PID regulátor řídí výšku hladiny v nádrži podle externě zadané požadované hodnoty. Jako u každého PID regulátoru lze chování systému nastavit volbou statického zesílení a integrační a derivační časové konstanty. Jestliže zvenku přiváděný signál požadované hodnoty zmizí, může být ovládací jednotka servopohonu naprogramována tak, že systém reguluje výšku hladiny na předem pevně stanovenou hodnotu. Je však kdykoliv možné regulovat na tuto pevně stanovenou hodnotu; poté není externí signál požadované hodnoty vůbec zapotřebí. Výhody, které přináší zástavba regulátoru přímo do sestavy servopohonu, jsou zřejmé na první pohled:

• odpadají investiční a instalační náklady na pořízení samostatného PID regulátoru včetně příslušné skříně a napájení,

• PID regulátor integrovaný do ovládací jednotky Aumatic je vestavěn ve skříni servopohonu se stupněm krytí IP67 nebo IP68 (na přání),

• spojení se vzdálenou dozornou (centrálou) lze snadno zajistit standardním vedením nebo prostřednictvím sériové průmyslové sběrnice.

Ovládací jednotku Aumatic AC 01.1 lze použít s otočnými servopohony řad SA 07.1 až SA 16.1 a SAR 07.1 až SAR 16.1 a pro kyvné servopohony řad SG 03.3 až SG 04.3 a SG 05.1 až SG 12.1.

Aktuální technické a obchodní informace týkající se novinek zmíněných v článku i všech servopohonů standardně dodávaných firmou AUMA, jejich rozsáhlého příslušenství a nabízených služeb poskytnou zájemcům pracovníci firmy AUMA Servopohony s. r. o. na MSV v Brně ve své expozici, tradičně umístěné v pavilonu G.

Ing. Karel Kabeš

Auma - Servopohony, spol. s r. o.
Kazaňská 121
102 00 Praha 10
tel./fax: 272 704 125
e-mail: auma-s@auma.cz