Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

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…

Více aktualit

Nová rodina Sinamics a tradiční řady frekvenčních měničů společnosti Siemens

číslo 6/2005

Nová rodina Sinamics a tradiční řady frekvenčních měničů společnosti Siemens

Petr Boček,
Siemens, s. r. o.

Nejvýznamnějšími tématy v oblasti frekvenčních měničů Siemens je nyní nabídka nové rodiny pohonů Sinamics, která sjednocuje dosud různorodé řady měničů, a dále provedení měniče přímo v decentrální periferii Simatic ET 200S, jehož vlastnosti jsou kompatibilní s řadou Sinamics.

Rodina pohonů Sinamics

V současném střednědobém plánování vývoje mají nové pohony Sinamics za úkol postupně nahradit střídavé regulované pohony s frekvenčními měniči. Do vzdálenější budoucnosti přibližně pěti let se počítá i s nahrazením stejnosměrných pohonů, do nichž Siemens jako jeden z mála dodavatelů stále úspěšně investuje.

Obr. 1.

Obr. 1. Rodina Sinamics

Rodina pohonů Sinamics se skládá z několika řad, jež jsou rozděleny jednak podle výkonu pohonů, jednak podle výpočetních možností a schopnosti inteligence a rovněž podle aplikační vhodnosti pohonu (obr. 1). V zásadě je lze rozdělit na dvě velké skupiny s označením Sinamics Sxxx (Special) pro náročné aplikace a Sinamics Gxxx (General) pro základní aplikace. Hlavními důvody zavedení této koncepce je modularita napájecích jednotek, motorových výkonových jednotek, řídicích jednotek a jednotek vstupů a výstupů, kompaktnost a jednotný inženýrink (konfigurace a uvádění do provozu) pohonů.

Modularita je spojena s požadavkem trhu na maximalizaci poměru výkonu k ceně pohonu. Moderní součástková základna a komunikační sběrnice umožňují produkovat frekvenční měniče v podobě stavebnice poskládané z již zmíněných kompatibilních jednotek.

Zákazníci vyžadují i kompaktnost – druhý významný rys nové skupiny pohonů Sinamics. Opět díky moderní součástkové základně a možnosti větší koncentrace výkonu (energetického i výpočetního) na menší ploše polovodiče lze tento požadavek plnit – zmenšovat rozměry frekvenčních měničů 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 (obr. 2)

Moderním trendem plně podporujícím koncepci firmy Siemens ve světě automatizační techniky, a sice Totally Integrated Automation (TIA), je propojení měničů jednou výkonnou komunikační sběrnicí. Řada Sinamics (s výjimkou nejmenšího zástupce, jenž je záměrně koncipován s orientací na nejnižší cenu) v celé šíři podporuje napojení na Profibus DP a výhledově Profinet, tedy implementaci vlastností deterministické sítě Profibus na fyzické vrstvě Ethernet.

Obr. 2.

Obr. 2. Pomocí frekvenčního měniče Sinamics lze řešit téměř všechny aplikace

Vzhledem k dosavadním rozdílným platformám frekvenčních měničů je inženýrink s nimi spojený soustředěn do více softwarových nástrojů. Tyto nástroje lze do prostředí TIA integrovat 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 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 pro pohony Simotion.

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

Sinamics Safety Integrated

Rodina Sinamics, stejně jako i dále zmíněný frekvenční měnič ET 200S-FC, integrovaný v decentrální periferii, poprvé nabízí autonomní bezpečnostní funkce přímo v pohonu. Vedle funkce bezpečného zastavení je ve výkonovém modulu k dispozici také funkce 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 (tab. 1)

Tab. 1.

Tab. 1. Rodina pohonů Sinamics se skládá z několika řad

Sinamics G110
Frekvenční měnič s jednofázovým napájením je určen 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
Frekvenční měnič ve vestavném či skříňovém provedení je určen speciálně pro pohánění čerpadel, ventilátorů, extruderů a turbokompresorů velkých výkonů. Modulární konstrukce, nízkoztrátové tranzistory IGBT a převratný systém chlazení dělají z tohoto měniče nejtišší a nejkompaktnější přístroj ve své třídě.

Sinamics S120
Modulární frekvenční měnič pro náročné aplikace pohonů především v oblasti kontroly pohybu (motion control) na výrobních strojích. Je navržen pro vysoce dynamické polohování a synchronizaci více os.

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.

Frekvenční měnič v decentrální periferii ET 200S-FC

Do již zmíněné skupiny pohonů patří také frekvenční měnič ET 200S zabudovaný do decentrálního periferního zařízení. Tento výrobek získal na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2004 v Brně zlatou medaili jako inovativní prvek, který zatím nemá obdobu u jiných dodavatelů.

Obr. 3.

Obr. 3. Sinamics lze začlenit do plně integrované automatizace

Princip řešení automatizačních úloh s koncepcí decentralizované výstavby se stává stále více populárním. Lze říci, že v současné době jsou především řešení s použitím sběrnice Profibus DP přinejmenším stejně oblíbená jako centrální řešení. V rámci nabídky decentrálních periferií existuje několik variant, z nichž nejuniverzálnější je právě ET 200S. Jde o modulární decentrální periferii s jemnou modularitou, tzn. jeden vstupní a výstupní modul pro např. jen dva vstupy či výstupy. V rámci uvedeného periferního zařízení lze kromě vstupních a výstupních modulů 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, kromě toho nyní zcela nově i frekvenční měnič: plnohodnotný vektorový měnič se schopnostmi rekuperace energie do sítě. Měnič tvoří řídicí jednotka a výkonový modul. V nabídce jsou dvě řídicí jednotky a tři odstupňované výkonové díly. Rozdíl mezi řídicími jednotkami přitom spočívá v implementaci bezpečnostních funkcí Safety Integrated.

Tradiční řady frekvenčních měničů

Micromaster reprezentuje několik řad frekvenčních měničů pro řízení otáček:

  • MM420 – univerzální napěťový měnič s řízením U/f,

  • MM430 – speciální měnič pro ventilátory a čerpadla (pohony s kvadratickou momentovou charakteristikou) s velmi dobrým poměrem výkonu k ceně,

  • MM440 – špičkový standardní napěťový měnič s vektorovým řízením; kvalitní regulátor asynchronních motorů s nadstandardními funkcemi a bohatým příslušenstvím.

Frekvenční měniče Simovert Masterdrives Vector Control jsou určeny pro vektorové a skalární řízení asynchronních motorů a také skalární řízení synchronních reluktančních motorů. Jsou vhodné pro náročné aplikace s kvalitní vektorovou regulací, kde je vyžadována vysoká přesnost řízení otáček a momentu.

Obr. 4.

Obr. 4. Tradiční regulované pohony

Simovert Masterdrives Motion Control jsou frekvenční měniče pro polohové řízení asynchronních motorů a synchronních servomotorů. Jsou určeny pro jednoduché polohovací aplikace, jako např. dojetí do cílové polohy, ujetí definované délky atd. Velmi často jsou však využívány ve složitých aplikacích, jako je např. přesná synchronizace na pohybující se materiál nebo rozsáhlejší programy NC (numerical control – číslicové řízení).

Frekvenční měnič Simodrive 611U (Universal) je určen pro řízení více os. Nachází uplatnění na všech typech výrobních strojů, včetně obráběcích. Za univerzální je označen proto, že umožňuje funkci s nejrůznějšími typy motorů (asynchronními, synchronními či lineárními) a je možné ho ovládat řídicím systémem Simatic, Sinumerik či Simotion. Stejně tak zpětná vazba může být zajištěna nejrůznějšími typy snímačů.

Simodrive Posmo A je inteligentní polohovací motor zapojený na sběrnici Profibus-DP jako distribuovaná stanice. V jednom plášti s vysokým krytím je integrován frekvenční měnič, synchronní motor i převodovka.

Řízené usměrňovače Simoreg DC Master jsou využívány k řízení stejnosměrných motorů. Vyrábějí se v jednokvadrantovém a čtyřkvadrantovém provedení.

Závěr

Společnost Siemens nabízí pro moderní aplikace jednotlivé řady skupiny Sinamics, do nichž se promítají trendy miniaturizace, neboť zastavěný prostor v rozváděči je především ekonomická záležitost. Modularita navíc dále snižuje náklady. Stejně tak vestavba frekvenčního měniče do decentrální periferie je důsledkem trendu miniaturizace a větší modularity.

Klasické aplikace však nadále paralelně využívají výhody tradičních řad regulovaných pohonů, z nichž každá má i v současné době zákazníkovi co nabídnout.

Siemens s. r. o.
divize Automatizace a pohony
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel.: 233 032 444
http://www.siemens.cz/ad