Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Novinky v nabídce měničů Sinamics

Výrobní stroje a zařízení těží z předností vlastních elektrickým pohonům již déle než sto let. Permanentní změny v technice a technologických postupech vyžadují neustálý vývoj také v oboru elektrických pohonů, v současnosti tažený požadavky na co největší provozní pružnost, efektivitu a bezpečnost výrobních strojů a zařízení. Jako řešení současných i budoucích potřeb v oboru techniky pohonů společnost Siemens nabízí osvědčené měniče frekvence skupiny Sinamics pokrývající veškeré potřeby v oboru pohonů pro výrobní stroje a zařízení – od jednoduchých pohonných úloh až po pohony s velkou dynamikou pohybu. Měniče Sinamics se jako celek vyznačují moderním uspořádáním, výrazně usnadňujícím jejich konfigurování, montáž, integraci do řídicího systému, uvedení do provozu a servis. Článek stručně představuje inovace v nabídce měničů řad Sinamics G a Sinamics S z nedávné doby.

 
Měniče frekvence řad Sinamics G a Sinamics S představují ve skupině měničů Sinamics nejpočetnější a z pohledu techniky pohonů pro výrobní stroje a zařízení také nejvýznamnější soubor přístrojů. Měniče řady Sinamics G jsou určeny pro standardní pohony s asynchronními motory bez zvláštních požadavků na dynamiku otáček motoru. S měniči řady Sinamics S lze oproti tomu realizovat výkonné pohony se synchronními a asynchronními motory vyznačující se velkou dynamikou a přesností pohybu a mnoha technologickými funkcemi začleněnými do regulace pohonu.
 

Distribuovaný pohon pro standardní použití – Sinamics G110M

Společnost Siemens přichází na trh distribuovaných standardních pohonů s nabídkou měniče frekvence Sinamics G110M nainstalovaného přímo na svorkovnici motoru. Jde o měnič v modulárním provedení, který se skládá z řídicí jednotky a výkonového dílu a díky vysokému stupni krytí – až IP66 – je použitelný mimo rozváděč. Měnič Sinamics G110M je napájen z třífázové sítě napětím v rozmezí 3× 380 až 3× 500 V a pokrývá výkonový rozsah od 0,37 do 4 kW s velkou přetížitelností. Je určen k použití především v dopravnících, ale lze jej použít v podstatě všude, kde je nutné regulovat asynchronní motor a nevyplatí se instalovat měnič do rozváděče (samostatně stojící ventilátory, čerpadla, kompresory apod.). Měnič lze ovládat s použitím standardních kanálů I/O (s připojením prostřednictvím konektorů M12 z důvodu zachování stupně krytí) nebo integrovat do větších technologických celků s připojením pomocí sběrnice Profinet, Ethernet/IP, Profibus či Modbus RTU nebo sériové linky USS. Silové kabely lze přivést skrze klasické průchodky nebo je možné použít konektory Han Q od firmy Harting. Vedle přívodu má každý měnič i vývod, ze kterého lze napájet další zařízení v řadě a tím měniče mezi sebou pospojovat bez nutnosti instalovat tzv. T-odbočky. Totéž platí i pro komunikační sběrnice. V případě potřeby brzdění je možné použít vestavěný brzdový odporník, a kdyby bylo nutné mařit větší množství energie, má měnič také přípojku pro odporník externí. Ke splnění požadavků na bezpečnost stroje je měnič vybaven funkcí STO (bezpečné odpojení momentu) spadající do kategorie SIL 2.
 
Měnič Sinamics G110M lze dodat jako jeden celek ve spojení s elektropřevodovkou Simogear (obr. 1); při objednání elektropřevodovky se pouze uvede navíc jedna volba (option), která znamená dodávku elektropřevodovky včetně měniče. V takovém případě je dodaný měnič již předem nastaven k použití s danou elektropřevodovkou. Další možností je objednat měnič samostatně a nasadit jej na vybraný motor z řady Simotics GP. Měnič lze nastavit z počítače přes rozhraní USB při použití softwaru Starter, dále přes optické rozhraní pomocí ručního inteligentního operátorského panelu, tzv. IOP Handheld, či nastavením přepínačů DIP přímo na měniči.
 
Měnič frekvence Sinamics G110M byl také oceněn v prestižní soutěži IF Product Design Awards 2014. Další informace o tomto přístroji lze nalézt na www.siemens.cz/sinamics-g110m.
 

Distribuovaný pohon pro výrobní stroje – Sinamics S120M

Další novinkou v nabídce distribuovaných pohonů je rozšíření řady měničů Sinamics S120 o distribuovaný servopohon Sinamics S120M. Jde o distribuovanou verzi modulárního měniče Sinamics S120 používaného pro náročné úlohy řízení polohy a rychlosti (motion control) v mnoha různých oborech průmyslu, zachovávající veškeré přednosti výchozího řešení.
 
Přenesení výkonové části měniče z rozváděče do motoru na poháněné ose znamená menší potřebu místa v rozváděči a méně ztrátového tepla k odvodu z rozváděče. Distribuovaný servopohon je připojen jediným hybridním kabelem obsahujícím veškeré signálové a silové vodiče. Jednotlivé hnané osy jsou hybridními kabely spojeny s rozbočovacím modulem AM600, který je dále připojen ke skříňovému rozváděči se současným systémem Sinamics S120. Tím je dosahováno nejen menší celkové délky kabelů, ale i zkrácení doby potřebné k instalaci kabeláže, a tudíž menších nákladů na kabeláž jako celek. Veškeré bezpečnostní funkce systému Sinamics S120, umožňující spolehlivě sledovat a popř. přerušit činnost jednotlivých pohonů, přitom zůstávají plně dostupné.
 
Distribuované provedení pohonu s možností připojit k jednomu rozbočovacímu modulu současně několik hnaných os přináší větší variabilitu celého pohonného systému, užitečnou při stavbě nových i při modernizacích původních strojů a zařízení, zejména možnost postupovat stavebnicovým způsobem. V závislosti na potřebném výkonu lze k jednomu rozbočovacímu modulu připojit až dvanáct distribuovaných servopohonů Sinamics S120M. Samotné distribuované jednotky jsou dodávány s osovými výškami 36, 48 a 63 mm a jmenovitými momenty od 0,8 do 7,1 N·m (obr. 2). Při patřičně dimenzovaném přívodu napájení lze použít libovolný počet rozbočovacích modulů současně.
 
Servopohon Sinamics S120M najde uplatnění zejména na strojích stavebnicové konstrukce, na prostorově rozlehlých strojích a strojních zařízeních nebo při nedostatku místa na instalaci skříňového rozváděče. Vestavěné digitální I/O současně umožňují servopohon snadno přizpůsobit např. provozním podmínkám typickým pro stroje používané v balicím, polygrafickém, sklářském a textilním průmyslu atd.
 

Úspora místa v rozváděči s novými výkonovými moduly pro Sinamics G120

Inovace se nevyhnula ani tradičním modulárním měničům frekvence řady Sinamics G120, a to v podobě nové generace výkonových modulů PM240-2 v konstrukčních velikostech FSA, FSB a FSC pokrývajících výkon až do 15 kW (obr. 3). Tato nová řada výkonových modulů je náhradou dosavadních modulů PM240 FS A-C.
 
Nové výkonové moduly mají optimalizované rozměry pouzder a konstrukci umožňující umístit je těsně vedle sebe, což znamená úsporu místa v řídicím rozváděči a tím menší náklady. Mimoto je u nového hardwaru použit jako doplněk inovační způsob chlazení s využitím techniky tzv. PushThrough. Ten zmenšuje množství tepla vznikajícího v rozváděči, a umožňuje tak konstruovat zařízení menších rozměrů. Výsuvné svorky na straně přívodu napájení i motoru navíc usnadňují a urychlují montáž, uvádění do provozu i údržbu pohonů. Předností je také integrace odrušovacího filtru, nutného k dosažení elektromagnetické kompatibility, již od nejmenší konstrukční velikosti modulu, což bylo dříve nutné řešit externím filtrem. Nové výkonové moduly lze použít s řídicími jednotkami systému Sinamics G120 s firmwarem verze V4.6 nebo vyšší. V budoucnu (od firmwaru V4.7) je bude možné kombinovat i s řídicími jednotkami CU310-2 a CU305. Poté tedy bude možné vystačit, namísto použití dosavadních modulů PM240 a PM340, s jedním typem výkonového modulu PM240-2 pro měniče Sinamics G120 a Sinamics S110 a jednoosé provedení měniče Sinamics S120.
 

Snadné řízení polohy se standardními měniči

V praxi existují případy, kdy je sice třeba řídit polohu, ale při nepříliš velkých požadavcích na dynamiku pohybu a přesnost. V takových případech lze řídit polohu při použití standardního řízeného pohonu s asynchronním motorem a měničem frekvence vybaveným funkcí řízení polohy. Tuto možnost nabízí nejvýkonnější řídicí jednotka modulárního měniče Sinamics G120 s označením CU250S-2. Jednotka má rozhraní pro připojení signálu ze zpětnovazebního snímače polohy řízené osy přímo do měniče. Vedle tradičních snímačů natočení s výstupy s úrovněmi TTL/HTL jsou podporovány také rezolver, snímače s výstupem SSI a motory s rozhraním DriveCliq. Funkce řízení polohy (funkční modul EPos), známá z měniče Sinamics S110, funguje nezávisle na řídicím systému a aktivuje se po zakoupení rozšiřující licence. Řídicí jednotka CU250S-2 obsahuje základní bezpečnostní funkce (STO, SBC, SS1), které lze rozšířit o další (SLS, SMS, SDI), rovněž prostřednictvím licence. Oproti dosavadním jednotkám navíc nabízí větší počet I/O. Tato komponenta tedy dále rozšiřuje oblasti použití měniče Sinamics G120. Další informace lze nalézt na www.siemens.cz/sinamics-g120.
 

Novinky v Safety integrated

S uvedením nové verze firmwaru V4.7 lze měniče Sinamics S120 v provedení tzv. booksize použít v úlohách využívajících pro bezpečnostní funkce dva snímače polohy s výstupem s úrovněmi TTL/HTL. Dále je vylepšen nástroj Safety Evalution Tool pro výpočty funkční bezpečnosti strojů a zařízení, obsahující nyní univerzální datové rozhraní, přes které lze do databáze komponent doplnit údaje o zařízení od libovolného výrobce. Formát dat je stanoven podle směrnice VDMA 66413. Podrobnější informace lze nalézt na www.siemens.cz/safety-evalution-tool, popř. ve videoukázkách na youtube.com. Vzorové ukázky úloh související s bezpečnostní technikou Siemens jsou k dispozici na www.siemens.com/safety-applications.
 

Snadná specifikace a rychlé nastavení pohonů

Je-li třeba určit odpovídající konfiguraci standardních měničů značky Siemens, popř. ihned zjistit orientační cenu, není nic jednoduššího než použít konfigurační nástroj s názvem Andromeda. Jde o ceník a konfigurátor dostupný na adrese www.siemens.cz/cenikfm. Po stažení jej lze nainstalovat do počítače, takže veškerá data jsou k dispozici i off-line. V případě připojení on-line si programpři spuštění sám hlídá aktualizace uložené na serveru a stahuje si aktuální ceny a údaje o nových produktech. Zájemci o konfigurování elektromotorů, elektropřevodovek a kabeláže, o katalogové listy, rozměrové výkresy a prostorové modely mohou použít obsáhlejší konfigurátor dostupný na www.siemens.com/dt-configurator, který ale běží pouze on-line.
 
Při nedostatku zkušenosti s nastavováním měničů frekvence je možné navštívit server Youtube, kde po zadání příslušného typu měniče do pole vyhledávání (např. Sinamics G120) lze nalézt mnoho videoprezentací a návodů týkajících se popisu vlastností měniče, jeho počátečního uvedení do provozu, nastavení bezpečnostních (safety) funkcí atd. Takto lze pohon oživit rychlým a moderním způsobem, bez nutnosti podrobného pročítání manuálů.
Ing. Radek Burdilák,
 
Obr. 1. Distribuovaný měnič frekvence Sinamics G110M ve spojení s elektropřevodovkou Simogear
Obr. 2. Distribuovaný servopohon Sinamics S120M SH 48
Obr. 3. Měnič frekvence Sinamics G120 v sestavě s výkonovým modulem nové generace PM240-2