Tytuł Aplikacji: Aplikacje przetwornic Decentral FCD 302 i ich nowe możliwości zastosowań

Transkrypt

1 Poniższy artykuł został w pełni przygotowany przez Autoryzowanego Dystrybutora firmy Danfoss i przedstawia rozwiązanie aplikacyjne wykonane w oparciu o produkty z rodziny VLT Firma Danfoss należy do niekwestionowanych liderów branży napędowej. Od lat nazwa VLT określa przetwornice częstotliwości i softstarty o najlepszych parametrach technicznych, najwyższej niezawodności i funkcjonalności. Napędy VLT pracują w aplikacjach na całym świecie, a Danfoss oferuje najbardziej rozległą sieć doświadczonych specjalistów i partnerów z zakresu techniki napędowej. Tytuł Aplikacji: Aplikacje przetwornic Decentral FCD 302 i ich nowe możliwości zastosowań Przetwornica częstotliwości, zwana popularnie falownikiem jest elektronicznym regulatorem silnika prądu przemiennego, który przetwarza napięcie zasilanie AC w napięcie wyjściowe AC o zmiennej częstotliwości. Częstotliwość i napięcie wyjściowe są regulowane w taki sposób, aby sterować prędkością lub momentem obrotowym silnika. Przetwornica częstotliwości monitoruje także stan systemu napędowego i silnika, generuje ostrzeżenia i komunikaty, optymalizuje sprawność układu, zapewnia ograniczenie emisji harmonicznych do sieci oraz zapewnia wiele innych funkcji sterowania, monitorowania i wydajności. Status przetwornicy dostępny jest zwykle poprzez wyświetlacz, wskaźniki LED lub interfejs szeregowy. Klasycznym rozwiązaniem dla regulowanego układu napędowego jest umieszczenie przetwornicy w szafie napędowej i doprowadzenie ekranowanego kabla silnikowego z szafy do silnika napędu. Wiąże się to w przypadku dużych, rozproszonych instalacji napędowych z zapewnieniem odpowiedniej przestrzeni w szafie, odpowiednim chłodzeniem, oraz z dużą ilością ekranowanych kabli silnikowych. Korzystną alternatywą dla rozwiązań szafowych jest rozwiązanie typu decentral drive, czyli obiektowy falownik IP 66, montowany lokalnie przy silniku napędowym danej linii/maszyny. Przetwornica Danfoss FCD302 jest takim właśnie falownikiem, zaprojektowanym do montażu obiektowego w różnych gałęziach przemysłu i systemach transportu materiałów. Konstrukcja przetwornicy umożliwia łatwy montaż obiektowy, z wymienialnymi modułami elektroniki i przestrzenna skrzynką zaciskową.

2 Zastosowanie tego typu falowników daje możliwość zmniejszenia kosztów instalacji elektrycznej przez umieszczenie ich lokalnie w trudnym, mokrym i gorącym środowisku n.p. produkcja spożywcza. Falownik można zamówić w specjalnym wykonaniu higienicznym o szczelności IP69K (biała obudowa o bardzo gładkiej powierzchni) wraz z certyfikatem EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group), organizacji zapewniającej najwyższe standardy zabezpieczenia żywności przed skażeniami bakteryjnymi. Okablowanie układu z falownikami obiektowymi FCD jest proste i wymaga tylko doprowadzenia linii zasilania grup napędów, oraz rozprowadzenia kabla zasilającego i kabla interfejsu n.p. Profibus do poszczególnych falowników. Moduł interfejsu nie jest obligatoryjny, gdyż falowniki można sterować tradycyjnie (analogowo plus start/stop), ale jeśli zależy nam na minimalizacji okablowania zastosowanie interfejsu komunikacyjnego jest wręcz naturalnym rozwiązaniem. Dla zmniejszenia ilości kabla zasilającego prowadzonego na obiekcie, w konstrukcji przetwornicy przewidziano zaciski do powielenia zasilania (maks. przekrój 6mm 2 ) do kolejnych jednostek FCD302. Dodatkową zaletą zastosowania falowników obiektowych jest zmniejszenie kosztów ekranowanego kabla silnikowego, gdyż falownik IP66 umieszczamy jak najbliżej silnika. Na rys. 1 pokazano poglądowo instalację z trzema grupami napędów FCD302 każda obsługuje jeden ciąg wielu podajników. Jako konkretny przykład może posłużyć instalacja linii butelkowania zawierająca 91 silników 1,5kW, przy średniej odległości między silnikami równej 10m, a pomiędzy liniami 20m. Analiza porównawcza kosztów okablowania dla przypadku instalacji falowników tradycyjnie montowanych w szafach a montażem w wersji obiektowej wykazała poniższe oszczędności: długość kabli zasilających zmniejsza się z 6468m do 1180m kabel ekranowany został zastąpiony kablem nieekranowanym zastosowanie zintegrowanego wyłącznika serwisowego zredukowało ilość zacisków kablowych o połowę Patrząc tylko pod kątem kosztów kabla siłowego, oszczędności są ewidentne. Koszt kabla magistrali Profibus (wraz z repeaterami) jest także niższy w porównaniu z kosztem wyeliminowanych wejść/wyjść cyfrowych i analogowych sterownika PLC, jakie byłyby użyte w rozwiązaniu tradycyjnym. Falowniki obiektowe mają funkcjonalność popularnej rodziny falowników zaawansowanych FC302. Posiadają w obudowie szczelne gniazda M12, umożliwiające podłączenie zewnętrznych czujników oraz gniazdo panelu operatorskiego LCP102. Obsługa może na ruchu podłączyć panel, odczytać nastawy, czy też przeprogramować falownik. Panel LCP 102 może po wciśnięciu przycisku Info wyświetlić krótki opis funkcjonalny każdego z parametrów, co ułatwia programowanie na obiekcie bez potrzeby używania drukowanej instrukcji obsługi.

3 Rys. 1 Idea stosowania falowników lokalnych w układach sterowania podajnikami W konstrukcji FCD 302 przewidziano wykorzystanie falownika jako modułu rozproszonego z szybkimi wejściami I/O. Oznacza to, że można do niego podłączyć maksymalnie 6 wejść cyfrowych (n.p. czujniki indukcyjne, krańcówki, itp.). Do podłączenia czujników służą szczelne (IP67) gniazda M12 (maks. 6). Poprzez magistralę komunikacyjną n.p. Profibus, Ethernet można zdalnie odczytywać i ich status. Falownik FCD 302 może być wyposażony we wbudowany wyłącznik serwisowy (po stronie zasilania lub na wyjściu falownika) oraz moduł hamowania dynamicznego. Ponadto istnieje opcja modułu zasilania 24Vdc samej tylko elektroniki (24Vdc back-up), co umożliwia zdalną diagnostykę falownika przy wyłączonym zasilaniu sieciowym. FCD302 posiada także zintegrowaną funkcje bezpiecznego stopu Safe Torque Off zacisk 37 (przy użyciu zewnętrznego przekaźnika bezpieczeństwa), zapewniając kategorię bezpieczeństwa 3 zgodnie z EN954-1 i SIL2/IEC Podstawowa diagnostyka falownika dostępna jest na 6 diodach LED umieszczonych na obudowie (zasilany, praca, awaria, statusy magistrali). Większe możliwości zaawansowanej diagnostyki daje podłączenie panelu LCP102 do gniazda w obudowie falownika, czy też podłączenie komputera PC do gniazda USB (gniazda te zapewniają szczelność IP67!). Falownik można programować i diagnozować przy użyciu programu MCT10 - jednego wspólnego narzędzia przeznaczonego do wszystkich falowników firmy Danfoss. Funkcjonalność FCD 302 jest zbliżona do falownika FC 302, z tym, że z ograniczonej liczby zastosowań i zwartej obudowy ilość opcji dostępnych w falowniku jest mniejsza. Modułowa konstrukcja oparta na jest na 2 elementach (moduł mocy i płyta sterująca), co pozwala na łatwy i szybki serwis. Wymiana modułu sterującego wymaga tylko wymiany górnej części falownika. Główny obszar zastosowań FCD302 to rozproszone systemy transportu/handlingu w różnych branżach przemysłu. W produkcji napojów ciąg produkcyjny obejmuje wiele podajników rozproszonych na znacznym obszarze, a długość linii transportu może być rzędu paru kilometrów. Umieszczenie każdego falownika w pobliżu silnika upraszcza znacznie okablowanie w porównaniu z tradycyjnym rozwiązaniem z falownikami w kilku centralnych szafach napędowych.

4 Instalację falowników obiektowych można rozbudować w łatwy sposób o nowe napędy. Kolejne obszary zastosowań to: systemy transportu bagaży na lotniskach, systemy linii sortowniczych towarów, systemy pakowania produktów spożywczych. W każdym z tych systemów falownik jest elementem rozległego systemu sterowania, gdzie regulowana wydajność i szybka diagnostyka są kluczowymi elementami zastosowanego rozwiązania. Urządzenie może być zamówione także w konfiguracji do nabudowy bezpośrednio na silnik. W bardziej zaawansowanych aplikacjach wymagających precyzyjnego pozycjonowania można zastosować moduł enkodera MCB 102 lub resolwera MCB 103. Do falownika FCD 302 jako standard zaimplementowano obecny w innych falownikach Danfoss sterownik logiczny zdarzeń (SLC). Umożliwia on zaprogramowanie własnej logiki użytkownika polegającej na zdefiniowaniu do 20 zdarzeń i reguł logicznych, funkcji czasowych, komparatorów dla sekwencyjnej pracy urządzenia. Logikę SLC tworzy się w prosty intuicyjny sposób we wspomnianym wcześniej programie narzędziowym MCT10. Program SLC jest wykonywany cyklicznie i napęd podejmuje odpowiednie reakcje na wystąpienie określonego warunku (n.p. przekroczenie zaprogramowanej wartości prądu silnika przez określony czas spowoduje zmianę wartości zadanej obrotów lub zmianę czasów ramp). Zakres dodatkowych zadań logicznych falownika zależy od inwencji automatyka. Moduł programowy SLC ma własna grupę parametrów dostępną na wyświetlaczu LCP, gdzie można wprowadzić wartości progowe, wystąpienie ostrzeżeń itp. Jest to bardzo wygodne narzędzie, n.p., gdy automatyk musi szybko zareagować na powtarzająca się sytuację awarii napędu bez potrzeby zmiany istniejącego programu w PLC, czy nawet konieczności dodania sterownika PLC. Jak wspomniano wcześniej, zastosowanie systemu rozproszonego napędów regulowanych i oszczędność okablowania poniekąd wymuszają sterowanie falownikami poprzez magistralę komunikacyjną. W FCD 302 mamy dostępne następujące interfejsy komunikacyjne: Profibus, Ethernet/IP, ProfiNet. Z falownikiem dostarczane są pliki konfiguracyjne GSD do konfiguracji sieci Profibus oraz parametry konfiguracyjne dla sieci Ethernet. Programista systemu sterowania ma do dyspozycji szczegółowy opis słowa sterującego i statusowego falownika, oraz sposób zmiany parametrów falownika przez sieć. Dostępne są też przykładowe programy w Step 7 dla sterowników Simatic S7. Aplikacje napędowe z falownikami obiektowymi IP66 są obecnie budowane w wielu rozległych zakładach produkcyjnych o rozbudowanych drogach transportowych i dużej liczbie podajników.

5 Przy doborze falownika obiektowego do konkretnej aplikacji bardzo przydatny jest internetowy konfigurator produktu, pozwalający na precyzyjny dobór urządzenia krok po kroku, aż do wygenerowania kodu zamówieniowego ( Artykuł przygotowała firma Schulz Infoprod Spółka z o.o. ul. Metalowa 3 PL Poznań telefon: fax: info@schulz-infoprod.pl