В последнее время в автоматизации производства параллельно существуют два варианта реализации управляемого электропривода — централизованный и децентрализованный (рис.1).
Классический централизованный электропривод подразумевает под собой наличие электротехнического шкафа, внутри которого расположена коммутационная и пускорегулирующая аппаратура, защитные дроссели и фильтры, преобразователи частоты, управляющий контроллер и т.д. Для подключения датчиков, сигнальной аппаратуры, электродвигателей прокладываются кабели к оборудованию по топологии «звезда». На производствах с протяженными технологическими линиями общая длина кабельных трасс может достигать нескольких километров. Такая структура достаточно трудоемка при монтаже, наладке и диагностике. Кроме того, требуются дополнительные затраты на обеспечение электромагнитной совместимости компонентов (например, для защиты сигнальных цепей от наводок со стороны выходных кабелей преобразователей частоты).
Следует также отметить, что модернизация технологической линии с централизованной структурой привода, как правило, приводит к продолжительным остановкам оборудования, сопоставимым по времени с монтажом новой линии.
Как альтернативу традиционному решению привода фирма SEW-EURODRIVE одна из первых разработала, внедрила в производство и уже в течение восьми лет серийно выпускает приводные системы для децентрализованного монтажа. Основной особенностью таких систем является перенос максимального числа компонентов привода из электрошкафа непосредственно на оборудование (преобразователи частоты, модули ввода/вывода шинных систем, сервисные выключатели питания и т.д.).
Благодаря этому с завода-производителя технологического оборудования выходят полностью готовые и протестированные узлы производственных линий. На месте установки требуется только соединить все узлы с помощью фабрично подготовленных кабелей с разъемами. Это сокращает время монтажа и наладки, исключает выход из строя компонентов из-за ошибок при подключении.
Все узлы установки подключаются последовательно силовыми и информационными кабелями. Как результат — в несколько раз уменьшаются длина и стоимость кабельных трасс по сравнению с традиционным решением, снижаются затраты на обеспечение электромагнитной совместимости.
Наличие шинной системы позволяет устройству управления верхнего уровня дистанционно управлять приводами и модулями ввода/вывода, а также диагностировать технологические параметры и состояние приводов.
Модульная система построения технологической линии упрощает и удешевляет изменение конфигурации оборудования при модернизации.
Потребителями децентрализованных систем привода являются отрасли с технологическими конвейерными линиями (производство напитков, продуктов питания, стройматериалов, автомобилей, деревообработка и т.д.), а также подъемно-транспортные и складские системы на производстве, в логистических центрах, аэропортах и т.д. Примеры применения показаны на рисунках 2 и 3.
SEW-EURODRIVE производит следующие компоненты децентрализованного электропривода (рис. 4):
- Преобразователи частоты MOVIMOT, встроенные в двигатель.
- Устройства пуска и защиты MOVI-SWITCH, встроенные в двигатель.
- Периферийные распределительные устройства.
- Сетевые интерфейсные модули шин ProfiBus, DeviceNet, CanOpen, InterBus, InterBusOptic, AS-interface.
- Гибридные кабели, предназначенные для подключения этих компонентов.
Далее описан преобразователь частоты MOVIMOT и рассмотрены два его основных применения — как альтернатива механическому вариатору и как основного компонента децентрализованной приводной системы.
MOVIMOT — это преобразователь частоты с микропроцессорным управлением, встроенный в клеммную коробку электродвигателя (рис. 5). Он требует не намного больше места, чем стандартный асинхронный электродвигатель. MOVIMOT выполняет все функции современного преобразователя: векторное управление частотой вращения, плавный пуск, реверс, защиту, контроль двигателя, в том числе и управление тормозом. Электродвигатель с преобразователем MOVIMOT поставляется также вместе со всеми редукторами, производимыми SEW-EURODRIVE. MOVIMOT может устанавливаться и отдельно от двигателя на периферийное распределительное устройство.
Многообразие вариантов исполнения обеспечивает оптимальное решение любой задачи децентрализованного привода с использованием комплектующих от одного производителя.
Основные характеристики MOVIMOT
Мощность двигателя
От 0,37 до 3,0 кВт при номинальном длительном режиме.
До 4 кВт при повторно-кратковременном режиме.
Питающее напряжение
3 × 380…500 В ±10%, 50/60 Гц.
3 × 200…240 В ±10%, 50/60 Гц.
Ограничение тока
160% от Iном.
Номинальная частота вращения
1400 об/мин (схема соединения двигателя звездой).
2900 об/мин (схема соединения двигателя треугольником).
Управление
Дискретное (3 двоичных входа, 1 двоичный выход на реле).
Последовательный интерфейс RS-485.
Интерфейс промышленной шины (опция).
Настройки
Уставки скорости и темпа разгона/торможения, фиксированные скорости, режим торможения, частота ШИМ, адрес RS-485 и т.д.
Защита двигателя и преобразователя
Защита от длительной или кратковременной перегрузки, от перегрева, короткого замыкания и т.д.
Дополнительные возможности
Управление подъемным устройством.
Регулируемое ограничение максимального тока.
Установка «вентиляторной» характеристики.
Степень защиты преобразователя
IP 54. В качестве опции: IP 55, IP 65, IP 66 или IP67.
Взрывозащищенное исполнение по стандарту АТЕХ
По запросу MOVIMOT поставляется в исполнении с классом взрывозащиты II3D, II3G.
Температура окружающей среды
От -25 до +40°C при номинальной мощности.
До +60°C при пониженной мощности.
MOVIMOT как альтернатива механическому вариатору
Привод со встроенным преобразователем MOVIMOT — надежная и высокотехнологичная замена механических вариаторов (фрикционных, клиноременных и планетарных) в диапазоне мощностей от 0,37 до 3,0 кВт.
При замене существующего механического вариатора на современный и прогрессивный привод с MOVIMOT пользователь получает ряд неоспоримых преимуществ:
- Более высокий КПД привода из-за устранения потерь на трение, и, как следствие, уменьшение расхода электроэнергии.
- Повышенный ресурс благодаря отсутствию изнашивающихся узлов — ремней или фрикционных дисков.
- Не требуется изменять электрическую схему установки, в простом варианте привода MOVIMOT все управление остается возле рабочего механизма.
- Более высокая стабильность частоты вращения по сравнению с вариатором.
- Бесступенчатая регулировка частоты вращения в диапазоне D=1:5 или D=1:10 и быстрая установка заданной величины частоты вращения с цифрового пульта или от контроллера через интерфейс RS-485.
- Пульт управления скоростью с цифровым индикатором может быть вынесен до 200 м от преобразователя.
MOVIMOT как компонент децентрализованной приводной системы
Компания SEW-EURODRIVE разрабатывает компактные и эффективные децентрализованные приводные системы для реализации экономически выгодных установок с гибкой конфигурацией.
Главной частью децентрализованной приводной системы является привод с MOVIMOT, который легко адаптируется к самым разнообразным требованиям в технологических процессах и к компоновке оборудования.
Сетевые интерфейсные модули типа MF. Обеспечивают интеграцию привода с MOVIMOT в сетевую систему и подключение к этой сети датчиков и исполнительных элементов.
Интерфейсные модули MF снабжены светодиодами и диагностическим портом для локальной диагностики устройства и процесса передачи данных. Интерфейсные модули могут быть установлены прямо на MOVIMOT, на оборудовании или в распределительное устройство.
Привод с MOVIMOT, оснащенный интерфейсом промышленной шины, позволяет реализовать реверсивное движение, выбор темпа ускорения/замедления, плавное изменение частоты вращения, двухскоростное позиционирование.
Сетевые интерфейсные модули типа MQ дополнительно оснащены встроенным контроллером со следующими функциями: управление циклом работы, позиционирование по датчику двигателя, предварительная обработка входных и выходных данных, функция задержки, модификация протокола.
Периферийные распределительные устройства Z.1, Z.3, Z.7, Z.8 — прогрессивная и технологичная форма для рационального соединения приводов с питающей сетью и сетью передачи данных. Технически они реализованы как сетевые интерфейсные модули с дополнительными соединительными элементами для подачи электропитания.
Фабрично подготовленные кабели объединяют в одной оболочке силовые питающие проводники и линии передачи данных. Оптимальные параметры экранирования и полного сопротивления позволяют избежать проблем электромагнитной совместимости.
Специальные меры по повышению степени защиты
Очевидно, что перенос компонентов привода на оборудование обуславливает необходимость повышенной степени защиты в соответствии со стандартами различных отраслей.
Корпуса интерфейсных модулей и периферийных распределительных устройств имеет высокую степень защиты IP65 и выполнены из алюминия. Применение дополнительных опций и материалов делает возможным использование децентрализованных приводных систем в экстремальных условиях. Например, в производстве напитков необходима мойка оборудования струями воды с содержанием концентрированных моющих веществ.
SEW-EURODRIVE предлагает для периферийных распределительных устройств и интерфейсных модулей: степень защиты IP66/67, нержавеющие кабельные вводы и кабельные вводы с компенсацией давления.
Для мотор-редукторов с MOVIMOT возможны следующие опции: отверстие для слива конденсата, внешняя и внутренняя антикоррозийная обработка, клеммная коробка со степенью защиты IP66, кабельные вводы из нержавеющей стали.
Использование вышеперечисленных мер делает привод с MOVIMOT идеально пригодным для применения в производственных процессах пищевой, нефтехимической промышленности и во многих других отраслях.
Заключение
Децентрализованные приводные системы — это решение, которое позволяет снизить себестоимость в отраслях с массовым производством продукции на конвейерных линиях. Экономия достигается на всех этапах — от проектирования до сервисного обслуживания.
Снижение затрат на проектирование
- Готовое модульное оборудование.
- Унифицированные способы монтажа и управления.
- Стандартные интерфейсы промышленных шин.
Снижение затрат на монтаж и ввод в эксплуатацию
- Экономия на кабелях, электрошкафах и монтажных работах.
- Отдельный ввод в эксплуатацию каждого компонента на заводе-изготовителе.
- Использование стандартных программ управления.
Снижение затрат на техническое обслуживание
- Широкие возможности диагностики, контроля и визуализации для систем верхнего уровня.
- Продуманное использование штекерных разъемов для быстрого обслуживания.
- Модульный дизайн для легкого и быстрого изменения технологии.
- Простота операций по замене компонентов и перенастройке параметров.
Дополнительные материалы
Инструкцию по эксплуатации (PDF, 7 MБ) с техническими данными, стандартными схемами подключения и базовыми настройками MOVIMOT.
Системное руководство (PDF, 17 MБ) по приводным системам для децентрализованного монтажа.
А. М. СУСЛОВ, старший инженер ЗАО «СЕВ-ЕВРОДРАЙФ».
А.Г. ДОРРЕР, ведущий инженер ЗАО «СЕВ-ЕВРОДРАЙФ».
