Inteligentne rozwiązanie dla układów napędowych. Uniwersalne sterowniki silników UMC100.3 produkcji ABB

Rys. 1. Uniwersalny sterownik silników ABB UMC100.3 z modułami rozszerzeń

UMC100.3 jest elastycznym, modułowym i rozszerzalnym systemem zarządzania pracą niskonapięciowych silników jedno- i trójfazowych o stałej prędkości obrotowej. Jego najważniejsze zadania to: sterowanie i pełna elektroniczna ochrona silnika, zapobieganie postojom awaryjnym na liniach produkcyjnych i redukcja czasów napraw serwisowych.

W skład urządzenia wchodzą: jednostka centralna z układem pomiaru prądu oraz opcjonalne moduły napięciowe, moduły dodatkowych wejść/wyjść, moduły komunikacyjne i przekładniki prądowe, zależnie od mocy układu napędowego. Wszystkie podstawowe funkcje zabezpieczeń, monitoringu i sterowania są zintegrowane w pojedynczym urządzeniu.

Jedna wersja UMC100.3 dla wszystkich zakresów prądowych i magistral polowych upraszcza projektowanie, uruchomienie i późniejszy serwis. Modułowa rozszerzalność systemu zapewnia optymalne dopasowanie do konkretnej aplikacji, ale nawet podstawowa jednostka UMC100.3 może spełnić wymagania większości zastosowań.

Sterowanie pracą silnika może się odbywać za pomocą panelu operatorskiego, programowalnych wejść/wyjść cyfrowych lub za pomocą magistrali polowej. Wszystkie funkcje sterujące wymagane w aplikacjach podstawowych są już zintegrowane i mogą być skonfigurowane za pomocą zestawów parametrów. Funkcje sterowania skierowane do aplikacji niestandardowych mogą zostać zrealizowane za pomocą wbudowanego systemu logiki programowalnej. Dla aplikacji złożonych, z większą liczbą wejść/wyjść lub z sygnałami specjalnymi, dostępne są moduły rozszerzeń.

Dzięki kompaktowym wymiarom i zintegrowanemu systemowi pomiarowemu, UMC100.3 może być instalowany nawet w niewielkich przestrzeniach montażowych. To wielka zaleta, szczególnie dla aplikacji wymagających zastosowania niskonapięciowych rozdzielnic wysuwnych z modułami o ograniczonej przestrzeni montażowej lub w przypadku wymiany przestarzałych systemów sterowania silnikami na nowocześniejsze np. system INSUM 1 i INSUM 2 w rozdzielnicach MNS produkcji ABB .

UMC100.3 W SZCZEGÓŁACH

Rys. 2. Przekładniki prądowe i monitory prądu upływowego dla UMC100.3

Omawiany system zarządzania pracą silników to:

• zabezpieczenie i sterowanie silników jedno- i trójfazowych,
• ochrona przeciążeniowa z ustawianymi klasami rozruchu 5E, 10E, 20E, 30E, 40E zgodnie z EN/IEC 60947-4-1, z alarmami i ostrzeżeniami,
• ochrona silnika w przypadku zablokowania wirnika,
• detekcja zaniku faz, asymetrii i kolejności faz,
• termistorowa ochrona silników wyposażonych w czujniki PTC,
• detekcja zwarć doziemnych, do pracy w sieciach IT,
• znamionowy prąd silnika od 0,24 A do 63 A w jednym urządzeniu, bez dodatkowych akcesoriów,
• znamionowy prąd silnika > 63 A z zewnętrznymi przekładnikami prądowymi,
• niezależna ochrona silnika, również w przypadku braku podłączenia do magistrali komunikacyjnej,
• zintegrowane najważniejsze funkcje sterujące: rozruch bezpośredni, rewersyjny, gwiazda-trójkąt; rozruch ze zmianą biegunów/Dahlandera; ustawnik pozycyjny, współpraca z sofstarterem,
• regulowalna strategia restartu (ograniczanie obciążenia), ograniczenia czasowe i ilościowe rozruchów,
• swobodnie programowalne funkcje sterowania dla aplikacji o specjalnych wymaganiach,
• biblioteka funkcji, łatwe w parametryzacji bloki logiczne z dostępem do wszystkich wejść / wyjść i sygnałów wewnętrznych, liczniki, funkcje czasowe.

Pomimo że UMC100.3 jest urządzeniem autonomicznym, w którym funkcje zabezpieczeniowe i sterujące silnikiem są niezależne od poziomu zewnętrznej automatyki, jego konstrukcja pozwala na pełną integrację z przemysłowymi sieciami komunikacyjnymi. Dane pomiarowe i stanu silnika mogą być odczytywane przez system obsługujący linię produkcyjną.

UMC100.3 pozwala również na zdalną zmianę nastaw zabezpieczeń - programowanie może się odbywać bezpośrednio z panelu lub komputera. Poziom zabezpieczeń uzupełnia bezpośrednia termistorowa ochrona silnika oraz rozpoznawanie zwarć doziemnych. Dostępna jest również wersja UMC spełniająca wymagania ATEX przeznaczona dla stref zagrożonych wybuchem.

STATUS SILNIKA / KOMUNIKACJA

Rys. 3. Moduły komunikacyjne dla UMC100.3

Wszystkie parametry układu mogą być wyświetlane na panelu operatorskim. Menu, komunikaty alarmowe o błędach i ostrzeżenia są wyświetlane w postaci tekstowej, w wybranym języku (język polski w standardzie). Do alarmów zewnętrznych mogą zostać przyporządkowane indywidualne opisy. Nastawy i zmiana parametrów - gdy jest to wymagane - mogą być chronione hasłem. Panel operatorski pozwala również na przenoszenie parametrów pomiędzy różnymi jednostkami centralnymi UMC100.3.

UMC100.3 dostarcza następujących danych na temat napędu:

• Dane o pracy silnika: stan silnika, prąd silnika, maksymalny prąd rozruchowy, czas rozruchu, obciążenie termiczne, czas opóźnienia alarmu, czas chłodzenia;
• Dane serwisowe: czas pracy, liczba rozruchów i zadziałań zabezpieczeń, dane o awariach;
• Dane diagnostyczne: szczegółowe komunikaty o alarmach i ostrzeżeniach, pamięć ostatnich 16 alarmów.

UMC100.3 ma gniazdo dla zewnętrznego modułu komunikacyjnego. Dobór odpowiedniego modułu umożliwia sterownikowi UMC komunikację w najpopularniejszych protokołach magistral polowych, jak Modbus, Profibus DP lub DeviceNet. System sterowania może odczytywać z urządzenia wszystkie parametry pracy silnika, dane serwisowe i diagnostyczne.

Kompleksowy system diagnostyczny ułatwia lokalizację i usuwanie błędów i ich przyczyn. Oznacza to, że wszelkie usterki mogą być szybko wykryte i ich szkodliwe efekty mogą być zminimalizowane a czas przestojów może być zredukowany do minimum. Dzięki temu zwiększa się niezawodność i wydajność linii produkcyjnych. Moduły MTQ22 (Modbus TCP) i PNQ22 (Profinet) pozwalają na podłączenie do sieci Ethernet do czterech sterowników UMC100.3 / moduł.

PARAMETRYZACJA

Rys. 4. Rozdzielnica MNS jako centrum sterowania silnikami

Dla większości aplikacji wystarczający jest wybór i parametryzacja UMC100.3 za pomocą standardowych, zintegrowanych funkcji sterujących. Może być to realizowane za pomocą:

• panelu operatorskiego - niezależnie od systemu sterowania i systemu polowego,
• plików konfiguracyjnych GSD i EDS,
• lub wygodniej za pomocą aplikacji DTM (technologia DTM/ FDT).

Wszystkie podstawowe parametry mogą być konfigurowane za pomocą panelu, natomiast kompleksowym narzędziem do parametryzacji i programowania zarówno UMC100.3, jak i innych urządzeń wykorzystujących DTM, jest ABB Asset Vision Basic. Narzędzie to pozwala na tworzenie konfiguracji, wgrywanie/pobieranie, odczyt danych diagnostycznych i - jeśli system na to pozwala - nawet na sterowanie UMC100.3. W zależności od wybranej aplikacji do parametryzacji UMC100.3 używa się magistrali komunikacyjnej lub interfejsu USB.

Wszystkie funkcje sterujące zintegrowane w UMC100.3 są dostępne w postaci szablonów i mogą być w prosty sposób dostosowywane do wymagań aplikacji. Do aplikacji niestandardowych możliwe jest tworzenie dopasowanych funkcji sterujących za pomocą edytora zintegrowanego w DTM. Do dyspozycji użytkownika dostępna jest pełna biblioteka bloków funkcyjnych, które mają dostęp do wszystkich zmiennych istniejących w UMC100.3 i w modułach rozszerzeń. Możliwe jest stworzenie własnej biblioteki funkcji sterujących za pomocą importu / eksportu szablonów.

TYPOWE OBSZARY ZASTOSOWAŃ UMC100.3

W Polsce pracuje około 1400 aplikacji ze sterownikami, z tego około 530 w modernizowanych rozdzielnicach. Dotyczy to branż i zastosowań takich jak:

• przemysł petrochemiczny,
• cementownie i papiernie,
• przemysł metalurgiczny,
• kopalnie,
• przemysł chemiczny,
• usługi wodno-kanalizacyjne,
• przemysł spożywczy.

Funkcje zabezpieczeniowe UMC100.3 chronią wrażliwe elementy zasilania napędów poprzez wysoką, długoterminową stabilność charakterystyk zabezpieczeń. Nawet w przypadku awaryjnego wyłączenia silnika szybka diagnostyka i wykrycie przyczyny błędu pozwala na zmniejszenie przerw w produkcji. Funkcje diagnostyczne oferują możliwość szybkiego i jednoznacznego rozpoznania ewentualnej usterki.

Rys. 5. Parametryzacja UMC100- FBP: parametry podstawowe i bloki logiczne

Możliwości komunikacyjne pozwalają na integrację UMC100.3 w systemie sterującym procesem produkcyjnym. Te cechy przekładają się na wymierne korzyści dla klienta, któremu zależy nie tylko na szybkim uruchomieniu instalacji i pewnym działaniu urządzeń, ale również na szybkiej realizacji zadań wynikających z obsługi i serwisu.

Najnowsza wersja sterownika silników UMC100.3 otwiera kolejny etap w rozwiązaniach Grupy ABB dla automatyki przemysłowej. Przeznaczona jest dla użytkowników systemów sterowania silnikami, wydziałów utrzymania ruchu, integratorów systemów i producentów rozdzielnic.

Jakub Matasek
ABB
www.abb.pl