Aktuální vydání

celé číslo

10

2019

Automatizace v chemii a petrochemii

Hladinoměry

celé číslo

Vektorový doping

Automa 3/2000

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Wendt,
Lenze GmbH & Co KG, Hameln

Vektorový doping

Obr. 1.

Malé měniče s vektorovým řízením, které lze připojit jako moduly do běžných automatizačních konceptů, hrají u firmy Lenze již delší dobu hlavní roli. „Nyní jsou v jedné řadě měničů spojeny přednosti vektorového řízení – stabilnější krouticí moment a kratší doba regulační odezvy než u jiných způsobů řízení – s rozsáhlými možnostmi promyšlené modularity,“ zdůrazňuje H.-J. Wendt. S frekvenčním měničem 8200 vector zároveň proniká procesně orientované řízení (volitelně i bez senzorů) do třídy kompaktních měničů.

Optimalizovaná řešení pohonů, vysoká kvalita a mnohostranná použitelnost standardních výrobků spolu se snadnou integrací do stávajících automatizačních konceptů umožňují omezit typovou rozmanitost strojů, popř. zařízení, a zmenšit náklady, které je nutné vynaložit v průběhu životnosti zařízení. Předností frekvenčního měniče 8200 vector je to, že je kompaktní. Avšak ještě významnějším kladem jsou jeho regulační schopnosti. Vektorové řízení doposud dominovalo především u velkých a nákladných aplikací měničů. Nyní používají tuto řídicí metodu též malé kompaktní měniče. S regulací bez senzorů lze v současné době dosáhnout takových vlastností, které bylo dříve možné získat pouze pomocí systémů se zpětnou vazbou, tj. snímačem otáček na hřídeli motoru. Dalšími pozitivy jsou dobrá kruhovitost běhu v celém jejich rozsahu (přesnost počtu otáček je lepší než 1 % n/nN), 1,8násobný krouticí moment (též při frekvenci točivého pole pod 1 Hz) a nastavitelný rozsah počtu otáček 1 : 100. Při změnách zatížení dosahuje měnič doby regulační odezvy motorového proudu přibližně 2 ms, a umožňuje tak rychlou regulaci počtu otáček v celém rozsahu zátěže. Uvedené vlastnosti se nakonec projeví v zlepšené kvalitě procesu.

Opatření ke zlepšení elektromagnetické kompatibility umožňují použít měniče v celém světě
Všimněme si aplikací, u nichž je v současné době nutné na motoru instalovat snímač počtu otáček (inkrementální nebo absolutní snímač nebo tachodynamo). Díky měničům s vektorovým řízením se zpětné vazby, které jsou nákladné a poruchové, často stávají zbytečnými. Například navíječe vlivem dobré stability řízení otáček a velkého nastavitelného rozsahu vektorového pohonu leckdy žádnou zpětnou vazbu nepotřebují. V této aplikaci se též uplatní doplňkové funkce měniče 8200 vector. Integrovaný procesní PID regulátor umožňuje řízením krouticího momentu kontrolovat tažnou sílu. U tohoto řízení není analogová měřená veličina vyhodnocována pro řízení počtu otáček, nýbrž jako žádaná hodnota krouticího momentu. Volitelně může měnič současně regulovat tanečník. Při tomto postupu se skutečná hodnota měřené veličiny vede přes druhý analogový vstup přímo do frekvenčního měniče.

Způsobilost přístrojů v současné době ve velké míře závisí na dodržování stále se zpřísňujících norem a zákonů. Proto byl u koncepce frekvenčního měniče kladen velký důraz na to, aby měnič splnil nároky příslušných norem bez nutnosti namontovat k němu další přídavné moduly nebo potřeby učinit zvláštní opatření pro zajištění souladu měniče s normou. Přístroje určené pro použití v Evropě splňují požadavky týkající se rádiového odrušení podle normy A/EN 55011 (průmyslové aplikace) a B/EN 55022 (veřejné sítě). Díky integrovanému síťovému filtru nejsou ve většině případů nutné další náklady pro splnění norem EMC. Přístroje rovněž vyhovují podmínkám značky UL. Ta je základem pro vývoz do zámoří. Přístroje jsou vhodné pro všechna používaná síťová napětí: od napájení 3 × 500 V do 11 kW a od 1 × 230 V nebo 3 × 230 V do 7,5 kW.

Možnosti úspor v rozváděči a při uvedení do provozu
V průmyslu je v současné době vyvíjen velký tlak na snižování nákladů. Také nový systém 8200 vector nabízí možnosti, jak ušetřit:

Obr. 2.

  • vektorové řízení v mnoha případech umožňuje provoz bez zpětných vazeb, což vede k úsporám materiálu a snižuje montážní náklady;
  • díky vestavěným filtrům se nejen ušetří plocha v rozváděči a náklady na kabely, ale je též usnadněn nákup a skladování zařízení;
  • konstrukce je kompaktní, čímž se šetří místo v rozváděči. K vestavbě již není nutný volný prostor po bocích měniče, přístroje lze řadit přímo vedle sebe;
  • brzdný tranzistor je již integrovaný v měniči – mnoho aplikací s vysokou brzdnou energií se tedy obejde bez rozšiřujících brzdných jednotek;
  • díky integrovaným funkcím jsou často zcela zbytečné externí řídicí moduly; např. je již integrováno vyhodnocení signálu snímače tepelné ochrany motoru;
  • konstrukce s vysunutím chladiče z rozváděče snižuje teplotu v rozváděči;
  • konstrukční jednotky vycházejí z modulárního konceptu, a proto zákazník objednává pouze to, co skutečně potřebuje.

Konstrukce však respektuje i další aspekty ve prospěch zákazníků. Velký důraz byl kladen např. na to, aby vestavba a zprovoznění byly snadné a rychlé; příkladem mohou být rozměry otvorů ve standardizovaném rastru 25 mm pro jednoduchou vestavbu rozváděče a nástrčné svorky pro připojení silových obvodů.

Obr. 3.

Předem nastavené parametry přístroje lze potřebám konkrétního stroje nebo výrobního procesů přizpůsobit pomocí výkonných nástrojů. Obslužná jednotka s interní pamětí pro čtyři parametrové věty umožňuje rychlou a bezchybnou parametrizaci více pohonů, a to kopírováním uložených dat mezi jednotlivými pohony. Při dokumentování dat zařízení nebo při diagnóze či parametrizaci vidíme při využití počítačového programu Global Drive Control všechny parametry najednou.

Během provozu a při zprovoznění jsou velkou předností dvě sériová komunikační rozhraní. Lze je použít pro mnoho modulů: různé funkční jednotky s analogovými a digitálními vstupy a výstupy, komunikační moduly (mj. pro sítě DeviceNet, Interbus, Profibus), moduly systémové sběrnice pro vzájemnou komunikaci pohonů a také pro připojení ovládacího terminálu nebo rozhraní RS-232/485 pro napojení k PC.

Když použijeme první rozhraní pro komunikační modul, zůstává druhé k dispozici pro diagnostiku a komunikaci s PC nebo ovládacím terminálem. Tuto funkci lze využít i při obsazení obou rozhraní (např. modulem propojení se sběrnicí a funkčním modulem I/O), jestliže je v zařízení zapojeno více pohonů. Ovládací terminál nebo adaptér PC upevníme na jeden pohon a odtud je možné komunikovat s ostatními pohony. Pomocí modulu sběrnice lze vytvořit propojení mezi různými pohony; pohony si vyměňují signály, takže nejsou nutné digitální propojky ani komunikační sběrnice. Možná je dokonce funkce komunikační brány (gateway) k přenášení signálů na komunikační sběrnici a z ní.

Frekvenční měnič 8200 vector je dynamický a výkonný přístroj k regulaci otáček a momentů; díky svým vlastnostem je schopen plnit komplexní požadavky trhu.

Lenze
Antriebstechnik G.m.b.H.
ul. 17. listopadu 510
CZ - 549 41 Červený Kostelec
Tel.: 0441 - 467 111
Fax: 0441 - 467 166
E-mail: lenze@lenze.cz