Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

Kompletní nabídka produktů a systémů společnosti Siemens v oblasti pohonů

číslo 6/2006

Kompletní nabídka produktů a systémů společnosti Siemens v oblasti pohonů

Ing. Petr Boček, Siemens, s. r. o.

Nová skupina regulovaných pohonů Sinamics poskytne v letošním roce kompletní nabídku měničů frekvence pro střídavé pohony a v nejbližší době nahradí i řízení pro stejnosměrné pohony. Vlastní nabídka motorů i měničů frekvence se současně rozšiřuje díky akvizicím německých firem Flender/Loher, americké ASI Robicon a rakouské společnosti VA TECH ELIN EBG.

Skupina pohonů Sinamics

Různorodé řady měničů frekvence Siemens, specializované pro aplikaci v pohonech různých technologických celků, jsou postupně nahrazovány příslušnými řadami Sinamics s jednotným inženýrinkem, jednotnou blokovou koncepcí, podporou komunikačních sběrnic a moderní modulární konstrukcí. Malé rozměry a vysoký energetický i výpočetní výkon jsou přirozenými požadavky vývoje (obr. 1).

Obr. 1.

Obr. 1. Nová skupina měničů frekvence Sinamics

Celá skupina pohonů Sinamics se skládá z několika řad, rozdělených jednak podle výkonu pohonů, dále podle výpočetních možností a schopností inteligence a nakonec podle aplikační vhodnosti pohonu (obr. 2). V základu je lze rozdělit na dvě velké skupiny s označením Sinamics Sxxx (Special) pro náročné aplikace a Sinamics Gxxx (General) pro základní aplikace. Z tohoto konceptu plyne různý stupeň modularity napájecích jednotek, motorových výkonových jednotek, řídicích jednotek a jednotek vstupů a výstupů.

Modularita je spojena s požadavkem trhu na maximalizaci poměru výkonu k ceně pohonu. Moderní součástková základna a komunikační sběrnice umožňují modularitu dotáhnout do praktického provedení měničů frekvence jako stavebnice poskládané z výše uvedených kompatibilních jednotek.

Požadavkem trhu je i další významná vlastnost nové skupiny pohonů Sinamics – kompaktnost. Díky moderní součástkové základně, možnosti vyšší koncentrace výkonu (energetického i výpočetního) na menší ploše polovodiče roste šance zmenšení rozměrů měničů frekvence a souvisejícího chlazení. To se týká všech stavebních verzí měniče: kompaktního přístroje označovaného anglickým termínem blocksize, typického modulárního provedení booksize, vestavného provedení chassis i skříňového měniče cabinet.

Začlenění do plně integrované automatizace

Moderním trendem, k němuž právě společnost Siemens významně přispěla projektem z oblasti automatizační techniky, totiž koncepcí plně integrované automatizace (Totally Integrated Automation – TIA), je propojení měničů jednou výkonnou komunikační sběrnicí. Řada Sinamics (s výjimkou nejmenšího zástupce, jenž je záměrně koncipován s orientací na co nejnižší cenu) podporuje napojení na Profibus DP a výhledově Profinet, čili implementaci vlastností deterministické sítě Profibus na fyzické vrstvě Ethernet.

Obr. 2.

Obr. 2. Sinamics – oblasti použití

Prostřednictvím těchto sběrnic je nyní možná úplná správa konfigurace a parametrů měničů frekvence a samozřejmě také jejich ovládání v reálném čase. Izochronní režim datové komunikace zaručuje přesné intervaly odezvy v celém systému propojeném danou sběrnicí, čímž je příslušná řada měničů předurčena pro vysoce dynamické děje se synchronizací ve více osách bez nutnosti používání speciálních (proprietárních) propojení mezi jednotlivými měniči.

Vzhledem k dříve rozdílným základnám (platformám) měničů frekvence byl inženýrink (konfigurace a uvádění do provozu) s nimi spojený soustředěn do více softwarových nástrojů. Tyto nástroje bylo sice také možné integrovat do prostředí TIA rozšířením základního nástroje Simatic Manager o rozhraní pro správu pohonů Drive ES (Drive Engineering System), nicméně nové pohony používají jednotné softwarové nástroje. Pro konfiguraci pohonu je k dispozici univerzální databázový nástroj Sizer a pro uvádění do provozu nástroj Starter, který lze opět prostřednictvím rozhraní Drive ES integrovat do Simatic Manageru. Alternativně běží Starter pod konfiguračním nástrojem Scout pro speciální řídicí systém pohonů Simotion (obr. 3).

Konfigurační data se ukládají na moderní záznamová média: MMC (Micro Memory Card) či CF (Compact Flash).

Obr. 3.

Obr. 3. Sinamics v rámci koncepce plně integrované automatizace

Řada Sinamics, jakož i dále zmíněný měnič frekvence integrovaný v decentrální periferii ET 200S-FC nabízí poprvé autonomní bezpečnostní funkce přímo v pohonu. Jedná se například o funkce bezpečného zastavení, bezpečného zpomalení či bezpečného řízení brzdy. Integrace těchto bezpečnostních funkcí umožňuje realizaci bezpečnostních konceptů bez hardwarových bezpečnostních zapojení. Všechny bezpečnostní funkce jsou certifikovány podle mezinárodních norem (IEC 61508, EN 954-1).

Jednotlivé řady skupiny Sinamics

  • Sinamics G110 – nejjednodušší kompaktní měnič frekvence s jednofázovým napájením určený pro aplikace s řízením rychlosti pohonu. Nabízí řízení U/f a výkonově se pohybuje ve stupních mezi 0,12 až 3 kW.

  • Sinamics G130/G150 – měnič frekvence ve vestavném nebo skříňovém provedení určený speciálně pro pohánění čerpadel, ventilátorů, extrudérů a turbokompresorů o velkých výkonech. Modulární konstrukce, nízkoztrátové tranzistory IGBT a revoluční systém chlazení dělají z tohoto měniče nejtiššího a nejkompaktnějšího představitele ve své třídě.

  • Sinamics S120 – vlajková loď rodiny Sinamics – modulární měnič frekvence pro náročné aplikace pohonů především v oblasti Motion control na všech typech strojů. Je navržen pro vysoce dynamické polohování a synchronizaci více os. Vyrábí se ve všech stavebních verzích – kompaktní, modulární (booksize), vestavné i skříňové.

  • Sinamics S150 – skříňový měnič pro aplikace s vysokými výkony vyžadující navíc vysokou dynamiku, přesnost regulace rychlosti či časté brzdné cykly s velkým množstvím energie vraceným do sítě.

Měnič frekvence v decentrální periferii ET 200S-FC

Do uvedené skupiny pohonů patří také měnič frekvence zabudovaný do decentrální periferie ET 200S. Tento výrobek získal na MSV 2004 v Brně zlatou medaili jako inovativní prvek, který zatím u jiných dodavatelů nemá obdobu (obr. 4).

Obr. 4.

Obr. 4. Měnič frekvence v decentrální periferii ET 200S-FC

Princip řešení automatizačních úloh s decentralizovanou koncepcí výstavby je v současné době stále žádanější a především řešení s použitím sběrnice Profibus DP jsou přinejmenším stejně oblíbená jako centrální řešení. V rámci nabídky decentrálních periferií existuje několik variant, z nichž nejvhodnější je ET 200S. Jedná se o modulární decentrální periferii s jemnou modularitou, čili jeden vstupně a výstupní modul pro např. jen dva vstupy a výstupy. V rámci této periferie mimo vstupně výstupní modul lze použít i modul čítače, polohovací modul a další speciální moduly s autonomním vyhodnocením a předáním výsledné hodnoty.

Dále lze v rámci decentrální periferie ET 200S zabudovat motorový spouštěč či softstartér a nyní i měnič frekvence, a to plnohodnotný vektorový měnič se schopnostmi rekuperace energie do sítě. Měnič se skládá z řídicí jednotky a výkonového modulu. Výběr je možný ze dvou řídicích jednotek a tří odstupňovaných výkonových dílů. Rozdíl mezi řídicími jednotkami spočívá v implementaci bezpečnostních funkcí Safety Integrated.

Novinky roku 2006

K novinkám, které byly představeny na letošním veletrhu v Hannoveru patří jednoosá varianta univerzálního měniče frekvence Sinamics S120 neboli S120 AC/AC a dále modulární standardní měnič frekvence Sinamics G120.

Sinamics G120 je cestou od kompaktních standardních měničů Micromaster k oddělení řídicí jednotky od výkonové části. Díky tomu bude možná optimální kombinace energetického výkonu měniče s jeho výpočetními možnostmi či počtem vstupů a výstupů.

Sinamics S120

Novinkou je jednoosá varianta S120 AC/AC. V závislosti na napájení jsou tyto měniče frekvence dostupné pro napájecí napětí 1 AC 230 V s rozsahem výkonů 0,12 až 0,75 kW a dále pro 3 AC 400 Vs rozsahem výkonů 0,37 až 250 kW. Měniče jsou vyráběny podle výkonu v kompaktní verzi (blocksize) do 90 kW nebo jako vestavná šasi od 110 do 250 kW. Napájecí díl a výstupní motorový modul jsou spojeny do jednoho celku, tzv. výkonového modulu (Power Module), na který je přímo čelně nasazena řídicí jednotka (Control Unit). Tato jednotka obsahuje inteligenci pro úplné řízení v uzavřené smyčce vč. komunikačního rozhraní a funkcí pro polohování. Řídicí jednotka je volitelně vybavena rozhraním Profibus nebo Profinet.

Obr. 5.

Obr. 5. Různá provedení Sinamics S120

Při použití společně s dalšími pohony řízenými měničem frekvence Sinamics S120 lze místo plnohodnotné řídicí jednotky použít tzv. Control Unit Adapter. Nasazením tohoto adaptéru na výkonový modul lze napojit měnič na nadřazenou řídicí jednotku přes systémové rozhraní Drive-Cliq (obr. 5).

Vedle této novinky je na trhu již několik let Sinamics S120 v provedení se samostatným napájecím modulem a možností připojení více motorových modulů na jeden stejnosměrný meziobvod. Vše je s modulem řídicí jednotky propojeno systémovou sběrnicí Drive-Cliq. K dispozici je v celém rozsahu výkonů od 0,12 do 1 200 kW a napájecích napětí 3 AC 400 V a 3 AC 690 V.

Aktuální akvizice společnosti Siemens

Poslední obchodní rok byl pro společnost Siemens ve znamení akvizic především v oblasti pohonů. Do již rozsáhlé nabídky střídavých i stejnosměrných motorů, servomotorů, momentových motorů, generátorů a dále měničů frekvence a řízených usměrňovačů pro stejnosměrné pohony nyní přibývají další produktové řady:

  • Motory s převodovkami (tzv. elektropřevodovky), určené pro strojní aplikace, kde jsou převodovky Flender kombinovány se standardními motory Siemens, podpoří kompletnost řešení řízení a pohonů pro nejrůznější stroje a výrobní linky.

  • Další výrobky z nabídky firmy Flender – motorové spojky a samostatné převodovky s velkým rozsahem přenášených výkonů jsou vhodným doplňkem dosavadního produktového spektra pro investiční celky.

  • Velké motory a generátory Loher doplní nabídku z výrobních závodů Drásov a Norimberk. Měniče, především ve skříňovém provedení, jsou alternativou ke stávajícím řadám Siemens.

  • Vysokonapěťové měniče frekvence ASI Robicon zajistí společnosti Siemens vstup na trhy již pokryté touto značkou a posílí nabídku pro energetiku, ocelářství, vodní hospodářství, dopravní techniku apod.

  • Akvizicí rakouského koncernu VA TECH získává Siemens v České republice nejen několik společností angažovaných v elektrotechnice, ale též přístup k produktové základně její složky VA TECH ELIN EBG, která nabízí kompenzace, měniče frekvence, spínací techniku, trakční systémy, techniku pro lanové dráhy a motory.

Dalšími akvizicemi firem zabývajících se procesní instrumentací byla doplněna nabídka v oblasti automatizace, zejména v měření neelektrických veličin.

Závěr

Společnost Siemens nabízí pro moderní aplikace kompletní výrobkové spektrum i spolupráci na systémovém řešení. Současně jsou k dispozici řídicí systémy pro všechny aplikace. Počínaje populární řadou Simatic, přes tradiční Sinumerik – speciální řídicí systém pro obráběcí stroje až po Simotion – nejnovější multitaskingový řídicí systém (souběžně zpracovávající několik samostatných, popř. spolupracujících úloh – pozn. red.) pro nejrůznější strojní aplikace s vysokou dynamikou polohování a řízení ve více pohybových osách.

Spolu s výše popsanými produkty a systémy pro pohony je k dispozici úplný sortiment pro řešení strojních i procesních aplikací. Společnost Siemens navíc četnými akvizicemi doplnila svou nabídku v oblasti automatizace a pohonů do kompletních celků ojedinělých rozměrů.