Firma Aniro – polski przedstawiciel koreańskiego koncernu LS Industrial Systems (wcześniej LG Industrial Systems) – wśród gamy przemienników częstotliwości oferuje serię iS7. Jest to najnowsze rozwiązanie, dużo bardziej wszechstronne w porównaniu do poprzednich serii, przede wszystkim w zakresie właściwości sterowania silnikami. Urządzenia z tej grupy posiadają złożone algorytmy, które zapewniają wysokie parametry pracy i precyzję maszyn. iS7 to przemienniki dla bardzo wymagających aplikacji i bardzo odpowiedzialnych układów sterowania.

Seria przemienników częstotliwości iS7 (rys. 1) jest następcą serii iS5, która wśród pozostałych rozwiązań LS IS miała największe możliwości rozbudowy jeśli chodzi o dodatkowe funkcje, karty aplikacyjne oraz algorytmy sterowania. iS7 oferuje jeszcze większą funkcjonalność w tym zakresie.

Rys. 1. Przemienniki częstotliwości LS Industrial Systems serii iS7

Podstawowe właściwości

Seria 3-fazowych falowników iS7 jest dostępna w zakresie mocy od 0,75 do 375 kW dla pracy stałomomentowej (415 kW – praca zmiennomomentowa), w 24 rzędach mocy. Urządzenia posiadają standardowo stopień ochrony IP21, ale dostępna jest również wersja IP54 dla mocy do 22 kW. Przemienniki wyposażono w czytelną klawiaturę LCD (rys. 2), na której można jednocześnie odczytywać nawet do czterech aktualnych parametrów pracy (częstotliwość, prąd, napięcie, moc, prędkość obrotowa, stany wartości zwrotnych itd.). Dodatkowo klawiatura posiada przyciski, które użytkownik może sam zaprogramować na szybki wybór interesującej go funkcji.
Podstawowymi warunkami, na które dobrane są parametry znamionowe, jest praca z ciężkim obciążeniem (maszyny, taśmociągi itp.). Możliwy jest również wybór pracy z obciążeniem typowo wentylatorowo-pompowym. Istnieje wówczas możliwość pracy przemiennika z silnikiem o jeden rząd mocy większym niż moc przemiennika.

Rys. 2. Klawiatura przemiennika iS7

Rys. 3. Karty dodatkowe dla przemienników iS7

Wyposażenie

Przemiennik posiada szereg kart dodatkowych (rys. 3), które można dołączyć jako rozszerzenie funkcji. Oprócz opcji, które były dostępne już wcześniej, dostępne są nowe rozwiązania. Jako akcesoria dodatkowe producent proponuje:
• przewody do wyniesienia klawiatury poza przemiennik,
• kartę rozszerzeń wejść/wyjść cyfrowych i analogowych napięciowych i prądowych,
• kartę enkoderową pozwalającą na podłączenie do przemiennika wielu rodzajów enkoderów dostępnych na rynku,
• kartę PLC opartą na sterowniku MasterK 120, (14 wejść / 7 wyjść) z zegarem czasu rzeczywistego i darmowym oprogramowaniem,
• karty komunikacyjne: Profibus-DP, Modbus TCP, CANopen, DeviceNet, LonWorks, BacNet.
Akcesoria są dodatkiem do standardowego wyposażenia przemiennika, w którym znajduje się:
• osiem wejść cyfrowych,
• wejście analogowe prądowe 4-20 mA,
• wejście analogowe napięciowe -10 ~ +10 V,
• dwa wyjścia analogowe (napięciowe i prądowe),
• cztery wyjścia wielofunkcyjne,
• wbudowany interfejs RS485 / Modbus RTU.
Standardem w iS7 jest wbudowany filtr przeciwzakłóceniowy klasy A (dla zastosowań przemysłowych) do mocy 22 kW włącznie, który w razie potrzeby można wyłączyć. W przypadku mocy większych niż 22 kW oferowane są filtry zewnętrzne typowo dedykowane i produkowane pod parametry wymagane przez przemienniki LS do każdej mocy urządzenia. Oprócz filtrów, wszystkie falowniki w standardzie posiadają dławik DC, ograniczający zakłócenia harmonicznych, poprawiający współczynnik mocy i znacząco przedłużający czas pracy modułów mocy.

Rys. 4. Zależność momentu od prędkości

Funkcje przemiennika

Urządzenia dysponują wieloma algorytmami sterowania silnika, które zależnie od aplikacji pozwalają na ich użycie w odpowiedni sposób. Przede wszystkim do wyboru jest wiele trybów sterowania:
• standardowe sterowanie skalarne U/f,
• sterowanie U/f z użyciem enkodera jako sprzężenie zwrotne,
• dwa rodzaje sterowania bezczujnikowego wektorowego,
• sterowanie wektorowe z enkoderem.
Oprócz tego przemiennik pozwala na wybór nie tylko najczęściej używanego sterowania prędkościowego, ale również sterowania momentowego, obu z opcjami ograniczania momentu lub prędkości. Sterowanie charakteryzuje się bardzo wysoką wydajnością pracy, precyzją momentu przy sterowaniu przy niskich częstotliwościach (150% dla 0,1 Hz). Zależnie od sposobu sterowania można zejść z częstotliwością pracy 1:100 (przy sterowaniu bezczujnikowym), nawet do 1:1000 dla pełnego sterowania wektorowego z użyciem enkodera.
Z perspektywy użytkownika bardzo ważna jest obsługa przemiennika przy uruchomieniu i dalszej eksploatacji. iS7 przy pierwszym uruchomieniu oferuje funkcję Easy Start, która przeprowadza obsługującego krok po kroku przez najważniejsze parametry (dane silnika, sposób sterowania przemiennika, warunki zasilania itp.) – konieczne dla ustawienia podstawowej właściwej pracy urządzenia. Z racji bardzo wielu możliwości jakie posiada falownik, niezbędny jest cały szereg parametrów, które służą do zaprogramowania odpowiedniej pracy w każdej aplikacji. Urządzenie udostępnia 15 grup parametrów, w których znajduje się po kilkadziesiąt dalszych parametrów, niemniej jednak ich ułożenie oraz sposób przechodzenia po wszystkich grupach jest bardzo prosty. Jeśli użytkownik korzysta często z pewnych ustawień lub gdy chce mieć do nich szybki dostęp, możliwe jest umiejscowienie ich w tzw. Grupie Użytkownika. Dodatkowo przemiennik posiada grupy Macro, w których znajdują się parametry ściśle do dedykowanych aplikacji.
Różnorodność zastosowań przemiennika wynika, jak już wcześniej wspomniano, z różnorodność funkcji. Oprócz wszystkich podstawowych funkcji jakie posiadają przemienniki, można tu wymienić kilka, które są pomocne dla konkretnych aplikacji:
• wejścia cyfrowe przemiennika posiadają możliwość zaprogramowania na 48 sposobów,
• 17 prędkości krokowych,
• wybór dwóch sposobów sterowania przemiennika jednocześnie,
• sterowanie prędkością zgrubne i precyzyjne drugim sygnałem analogowym,
• wiele rodzajów autotuningu silnika,
• funkcja redukcji prądów upływnościowych,
• funkcja kinetycznego buforowania energii, które w czasie utraty zasilania wykorzystuje energię zwrotną z silnika,
• funkcja szukania prędkości,
• sterowanie wielosilnikowe układu kaskadowego,
• zapamiętywanie parametrów pracy występujących przed awarią,
• funkcje przytrzymania częstotliwości dla dźwigów,
• wybór jednostek wielkości wyświetlanych na wiele sposobów,
• charakterystyki pracy kształtowane przez użytkownika,
• hamowanie z użyciem energii zwrotnej z silnika,
• funkcja oszczędzania energii,
• możliwość kształtowania wielu charakterystyk pracy przemiennika przez użytkownika,
• możliwość ustawiania opóźnień dla działania niektórych funkcji,
• kilka opcji pracy z regulatorem PID i sprzężeniem zwrotnym,
• funkcja drugiego silnika.

Rys. 5. Drabinka grup w przemienniku iS7

Podsumowanie

Przemiennik częstotliwości serii iS7 to wydajne i uniwersalne urządzenie do sterowania silnikiem, jego zabezpieczania i kontroli pracy. Ważnym atutem produktu jest korzystny stosunek ceny do oferowanych możliwości. Urządzenie jest ekonomicznym rozwiązaniem dla systemów automatyki, a dzięki rozbudowanym funkcjom może obsługiwać wymagające aplikacje.

Grzegorz Rumiński
Autor jest  prezesem zarządu
firmy Aniro