Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Flexibilní měniče pro zařízení textilních strojů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: Automatizace, regulace

Flexibilní měniče pro zařízení textilních strojů

Pro provoz zařízení s proměnnými otáčkami se dnes používají téměř výhradně měniče frekvence, protože se mohou pružně přizpůsobit požadavkům výroby. Často se jimi nahrazují dosavadní mechanicky nastavované převody.

Pro zachování šancí v globální konkurenci na začátku nového tisíciletí je flexibilita výrobního procesu v každém ohledu nutností. Jen tak je možná rychlá reakce na průběžně se měnící požadavky zákazníka a zmenšující se výrobní dávky.
Dnes se celý systém určitého zařízení dělí do přehledných subsystémů. Takové subsystémy mohou být podle požadavků integrovány do větších zařízení jako samostatné decentralizované součásti. K nim se počítají také pohony v zařízení, které dodává např. skupina Lenze. Dnes se takové systémy s oblibou označují jako.mechatronické pohonné systémy. Součást pohonu se například skládá z převodovkového motoru s měničem frekvence, přímo namontovaným na motoru. Přirozeně je možné měnič - pokud je nutno - namontovat také dosud běžným způsobem do rozváděčové skříně. Převodovkový motor je technicky přizpůsoben měniči. Pro zjednodušení uvádění do provozu jsou již potřebná data motoru uložena v měniči. Použití takové součásti s proměnnými otáčkami má následující výhody:
  • decentralizovaná inteligence: instalace motoru a řídicí elektroniky je provedena přímo v místě použití, přímo v mechanickém procesu. Tím je možné zmenšit na minimum rozměry rozváděčových skříní a zapojení. Měnič frekvence je snadno přístupný;
  • automatizace v síti: připojením měničů frekvence do nadřízeného systému (např. programované logické řízení, PLC) pomocí sběrnice je možné provést integraci do celé automatizační koncepce zařízení;
  • otevřený stavebnicový systém: ulehčuje volbu specifických součástí aplikace. Tak je nutné koupit jen to, co je skutečně potřebné, odpadají dodatečné náklady na nevyužité vlastnosti;
  • dodržované normy: jsou splněny mezinárodní a národní normy, jako americká a kanadská norma UL, případně cUL, rovněž německé a evropské normy a směrnice podle CE, VDE, DIN, EN, GL.
  • Mechanické nastavované pohony

    Také dnes se ještě mnoho úkolů pohonové techniky řeší pomocí mechanických převodů, ke kterým je připojen měnič frekvence s motorem. Pokud jde o měnitelné převody, používají se běžně známé principy řemenových nastavitelných převodů a planetových nastavitelných převodů, které jsou již roky ověřené a úspěšně využívané. Řemenové nastavitelné převody značky Simplabelt firmy Lenze jsou robustní a mnohostranně použitelné. S jemně odstupňovanými otáčkami pokrývají rozsah výkonů od 0,25 do 45 kW. Jádrem převodu jsou bezúdržbové polygonální nastavitelné kotouče. Rozsah nastavení u různých konstrukčních velikostí je asi 1 : 8.
    Také nastavitelné planetové převody Disco jsou robustní a mnohostranně použitelné. Otáčky se mohou nastavit v rozsahu 1 - 6 plynule. Planetový princip umožňuje optimální dělení výkonu, takže při malých rozměrech lze přenášet velké výkony.
    Oba tyto značně rozšířené mechanické způsoby změny otáček nacházejí široké pole použití především v dopravní technice. Často se otáčky těchto pohonů nastavují pouze při seřizování nebo při změně výrobku pouze jednou. Toto optimalizování se provádí dálkově nebo přímo na objektu v místě. K častějším změnám otáček dochází u takových zařízeních jen velmi zřídka.

    Pohony řízené měničem frekvence

    Když se nehledí na ztráty, pracují oba zmíněné mechanicky nastavované převody principiálně v celém pracovním rozsahu s konstantním výkonem. Tím vznikají při malých otáčkách vysoké točivé momenty a při vysokých otáčkách malé momenty. Charakteristika má hyperbolický průběh. Takové chování není vždy žádoucí. Měničem řízené převody mohou proti tomu dávat až do určitých mezních otáček konstantní točivý moment při stoupajícím výkonu. Při dalším zvyšování otáček navazuje oblast konstantního výkonu, závislost otáček na točivém momentu probíhá od mezního bodu stejně jako charakteristika mechanických převodů hyperbolicky.
    Pohony řízené měničem budou v budoucnosti používány téměř ve všech oblastech průmyslové výroby a také v oblasti dopravy a technického vybavení budov; právě tam se ukazují jejich výhodné vlastnosti: robustnost, kompaktnost, spolehlivost, možnost připojení do sítě, flexibilnost a nízké náklady.
    Dnešní měniče frekvence jsou zárukou nejvyšší kvality pohonu. V rozsahu výkonu do 11 kW jsou to často malé měniče s integrovanou regulací, orientovanou na decentralizované řízení. Tímto regulačním postupem získávají tyto měniče ve stroji takové chování točivého momentu a otáček, které byly dosud známy hlavně u servopřevodů.
    Dosavadní technika měničů frekvence spočívala zpravidla v dosud známém řízení podle charakteristiky U/f. Vysokou konstantnost otáček a velkou tuhost v oblasti momentu mohl dosud uživatel znát jen ze systémů se zpětnou vazbou. To znamená, že bylo nutné na hřídel motoru namontovat snímač otáček, aby bylo možné dosáhnout očekávaných výsledků. Moderní decentralizované regulace v měničích frekvence jsou proti tomu bez snímačů.

    Decentralizovaná montáž a integrované funkce

    Měnič řídící pohon je nyní schopen pomocí svých integrovaných funkcí, tedy svou "inteligencí", provést všechny úkoly. Jeho "inteligence" se nevyznačuje jen chováním v oblasti točivého momentu, ale také možnostmi řízení. Ty jsou dnes téměř důležitější, protože dobré chování v oblasti momentu se již stalo samozřejmostí. Tak lze například využít digitální vstupy a výstupy na měniči, aby bylo možno decentralizovaně vyřídit úkoly regulace. Při použití několika měničů je často možná přímá komunikace po sběrnicovém systému mezi měniči navzájem. Tím se řídicí systém zpravidla nemusí zabývat věcmi, které mohou probíhat decentralizovaně v místě instalace pohonu.

    Příklad použití v textilním stroji

    V textilním stroji platí, že je třeba textil přivést rychle a jednoduše k určité stanici pro zpracování. Po příchodu pásu materiálu je tento veden přes zúžení a dělicí zařízení na různá pracoviště. Pásy, které po rozdělení hlavního pásu následují, mají značně proměnnou rychlost, podle toho, jaký objem materiálu musí být dopravován. Tato regulace může být provedena kaskádou rychlostí v softwaru měniče. V jedné takové kaskádě se přizpůsobují rychlosti jednotlivých pohybů rychlostí hlavního pohybu,. Buď běží všechny pohyby stejnou rychlostí, nebo se rychlosti nastavují navzájem v určitém poměru. Jestliže se množství materiálu vážou analogově, pak je často nastavení následujících pásů řízeno také analogově. K tomu je možné použít hodnoty řídicího napětí nebo předem nastavené pevné frekvence v měniči frekvence.
    Jestliže se data odečítají digitálně a například se dále zpracovávají přes CANbus, pak je možné všechna data zpracovat decentralizovaně ve "skupině měničů". Všechny měniče jsou trvale informovány o potřebných datech a běží otáčkami definovanými podle množství. Toto zpracování informací pro měniče může probíhat v řídicím modulu Drive PLC firmy Lenze. Tento automatizační prvek pro měniče frekvence má rovněž systémovou sběrnici (CANopen). Tím vznikne perfektní decentralizovaný doplněk k měniči frekvence.
    Nadřízenému systému zůstává jen funkce controlling v rámci celého zařízení, není zatěžován úkoly řízení jednotlivých pohonů. Z tohoto místa jsou nyní spravovány jen příkazy start a stop a také diagnostická data celého zařízení. Takový celkový systém znamená pro uživatele hospodárné a lehce rozšiřitelné zařízení.
    Dipl. ing. Jörg Wunder
    Umístění na MSV 2001: pavilon D, stánek 040

    Další články

    Automatizace, regulace

    Komentáře

    Nebyly nalezeny žádné příspěvky

    Sledujte nás na sociálních sítích: