Frekvenční měniče SIMOVERT MASTERDRIVE MC

Frekvenční měniče SIMOVERT MASTERDRIVE MC

Firma SIEMENS zahájila v roce 1994 výrobu měničů frekvence pod firemním označením SIMOVERT MASTERDRIVES. První série produktů má za označením připojenu příponu FC, což znamená, že je určena pro jednoduché aplikace. S růstem výkonnosti hardwaru a softwaru, tj. zvýšení rychlosti zpracování dat, zvětšení velikosti operační paměti, přicházejí další typy řady SIMOVERT. Jde o skupiny produktů, jejichž název je opatřen příponami VC a MC. Uvedené výrobky jsou určeny pro široké spektrum aplikací – měniče označené VC např. pro jeřáby, dopravníky, ventilátory, výtahy a čerpadla, měniče typu MC pro náročnější aplikace, např. manipulátory, podavače, lisy apod

SIMOVERT MASTERDRIVES MC patří do skupiny produktů měničů frekvence SIEMENS–SIMOVERT MASTERDRIVES. Tato skupina výrobků reprezentuje modulární, plně digitální systém pro řešení širokého spektra úloh s pohony vybavenými trojfázovými indukčními asynchronními motory.

Řídicí a regulační funkce jsou určeny programovým vybavením v paměti řídicí centrály (CUVC, CUMC), umístěné v konvertorovém nebo invertorovém modulu.

SIMOVERT MASTERDRIVES VC, MC je vybaven těmito řídicími strukturami:

• FC (Frequence Control) – pro jednoduché aplikace s regulační strukturou Open-Loop control (bez zpětné otáčkové vazby),

• VC (Vector Control) – pro aplikace s vyš-šími požadavky na stabilitu a přesnost regulované veličiny (otáčky, moment motoru) s využitím zpětné otáčkové vazby – Close Loop control.

MC – Motion Control

Tato regulační struktura (Close Loop control) je určena zejména pro pohony s vysokými požadavky na přesnost a dynamiku průběhu regulační veličiny (poloha, otáčky, moment), tedy pro aplikace s velkým momentovým přetížením a zrychlením, zejména při rozběhu a brzdění pohonu (servomotory).

Použité vektorové řízení (oddělená regulace momentotvorné a tokotvorné složky statorového proudu) umožňuje rychlý nárůst momentu za současného rychlého vzorkování – Torque minimum rise time – 0,4 ms, speed – 0,8 ms, position – asi 1,6 ms. Regulační struktura MC je dostupná v invertoru (samotný střídač) i v konvertoru (střídač, DC meziobvod a vstupní usměrňovač).

Základní firmware dovoluje řešit značně složité úlohy v závislosti na technologii, komunikaci a může být rozšířen o další dodatečné funkce (Options).

Všechny základní regulační struktury daného firmwaru jsou doplněny volně programovatelnými bloky (Free bloks), tzv. technikou BICO, nebo s jejich pomocí upraveny. Tyto možnosti úpravy softwaru jsou samozřejmostí u měničů všech napěťových tříd.

Již od verze V1.50 je v rámci základního softwaru regulačních struktur začleněn nový regulační produkt ve formě tzv. free bloks (bez dalšího příplatku) – SIMPLE POSITIONER.

Jsou to jednoduché polohovací funkce nadřazené regulátoru polohy. SIMPLE POSITIO-NER je tvořen třemi základními free bloky, které lze použít individuálně nebo mohou být libovolně propojené mezi sebou technikou BICO. SIMPLE POSITIONER nabízí tři základní polohovací módy:

Setup mode
Jde o ručně regulovanou polohu – position-controled jogging. Tato funkce umožňuje ruční polohování při respektování maximální rychlosti, maximálního zrychlení, směru pohybu. To znamená, že při sepnutí digitálního vstupu se „polohuje“ – najíždí do žádané polohy (tzv. Jogging). Při lineárním pohybu lze využít bezpečnostní funkci SW LIMIT SWITCH – programově nastavitelný maximální rozsah dráhy lineárního pohybu stroje.

Homing mode
Tento režim se používá v případě nezbytnosti použití klasického inkrementálního enkodéru, kde není žádná vazba mezi měřením polohy enkodérem a mechanickou polohou stroje při inicializaci měniče. Lze použít následující podružné mody:

Homing on the fly
Požadovaná poloha je nastavena a skutečná poloha od enkodéru zaznamenána ve stejný okamžik. Požadovanou polohu je možné nastavit pevným konektorem KK (rozumí se adresa). Odchylka mezi požadovanou a skutečnou polohou se zpracovává v bloku „rozsah odchylky“ a dále „určení velikosti odchylky“ pro regulátor polohy. Okamžik zadání této regulační odchylky je synchronizován od počátku signálu BERO – Homing Enable. Blok „ozsahu odchylky“ určuje, zda se odchylka pohybuje v rozsahu programovatelných mezí – oken (Windows).

Homing movement
Změna směru pohybu je určena reverzační vačkou (CAM). Zde jsou referenční signály STOP od signálu BERO zadávány v obou směrech. Dalším digitálním vstupem se určuje směr pohybu stroje. Tímto způsobem lze určit sekvenci účinnosti jednotlivých signálů START RUN STOP, včetně reverzace čtyřmi digitálními vstupy.

Positioning mode
Většinou pracuje v součinnosti s módem SETUP. Určuje polohovou odchylku mezi žádanou a skutečnou polohou. Tato odchylka je stanovena při respektování maximální rychlosti, zrychlení, funkce softwaru limit switch a kompenzací vůlí u mechanických součástí pohonu (tzv. Backlash compensation). Je vedena do regulované polohy pro doregulování. Lze uvažovat absolutní i relativní polohování.

MC jednotky se dále vyznačují těmito výhodami:

• lze je použít buď jako invertor, konvertor a usměrňovací jednotku,
• rozsah výkonů od 0,55 do 250 kW,
• poskytují rozmanité konfigurace pro víceosé pohony,
• mají integrované DC sběrnice a jištění,
• mají integrovánu funkci SAFE OFF (option),
• mají integrovánu brzdnou jednotku – pouze u MC PLUS,
• mají interface pro resolver, ERN, enkodér EQN a DC tacho.

MC jednotky obsahují:

• jednoduché diagnostické procedury – hlášení v podobě kódů chyb na ovládacím panelu PMU,
• jednoduché nastavení a uvádění do provozu pomocí softwaru Simovis pro PC,
• funkci Trace implementovanou v Simo-visu,
• sériové komunikační interface pro komunikaci s protokolem USS,
• rozšiřitelné boardy pro komunikace PROFIBUS, CAN, DEVICE NET,
• rychlou komunikace mezi měniči – SIMOLINK.

Výkonové komponenty (invertory, konvertory, usměrňovače, rekuperační usměrňovače) jsou dostupné ve třech základních konstrukčních skupinách:

• COMPACT PLUS UNIT 0,55 až 18,5 kW (vysoká momentová přetížitelnost – 300 % po dobu 250 ms),
• COMPACT UNIT 2,2 až 37 kW,
• CHASSIS UNIT 45 až 250 kW.

Jako výhodné řešení pro tříosý pohon je možné použít konfiguraci:

Jeden konvertor COMPACT PLUS unit, který ze svého DC obvodu napájí dva invertory.

Napájení vnitřní elektroniky v konvertoru lze využít i pro regulační centrály (CUMC) v ostatních invertorech. Pro více než dva invertory je zapotřebí externí napájecí zdroj 24 V. V DC obvodu může být zapojena společná brzdná jednotka s externím rezistorem.

Pro regulaci bez čidla otáček je nutné použít regulační strukturu U/f´= konst.

Měnič je také vybaven digitálními vstupy k vyhodnocení teploty statorového vinutí od čidel teploty PTC, KTY84.

Doporučené servomotory používané v sou-činnosti s měniči MC jsou synchronní servomotory SIEMENS s permanentními magnety (1FT6, 1FK6) a asynchronní motory řady 1PH7. Oba typy se vyznačují velkou momentovou přetížitelností, vysokými maximálními otáčkami a minimálním momentem setrvačnosti, zajišťující výbornou dynamiku pohonu. Pasivní parametry těchto servomotorů (potřebné pro výpočet matematického modelu) jsou pevně uloženy v paměti řídicí jednotky (CUMC) měniče.

Závěrem je nutné konstatovat, že s rostoucími nároky na řídicí systémy budou servopohony a jejich schopnost převzít dílčí regulační a komunikační úlohy (decentralizace řídicích systémů) nedílnou součástí komplexní integrované automatizace ve všech oblastech průmyslových technologií.

Siemens s. r. o.
Evropská 33a,
160 00 Praha 6
tel.: 02/33 03 24 65-6
fax: 02/33 03 24 98