Falowniki Hitachi – rozwiązania dla automatyki

W obecnych czasach, aby utrzymać wysoką pozycję na rynku niskonapięciowych napędów falownikowych, istnieje konieczność ciągłego przewidywania i dostosowywania przez producentów swoich produktów do zmieniających się potrzeb rynku. Do najnowszych trendów, które producent musi uwzględniać przy projektowaniu i wdrażaniu nowych produktów należy między innymi zwiększenie wymagań rynku dotyczące podwyższonej sprawności silników indukcyjnych. Zgodnie z różnymi szacunkami, wykorzystywane w przemyśle silniki zużywają około 30-40% całości generowanej na świecie energii elektrycznej. Biorąc to pod uwagę nawet niewielkie zwiększenie sprawności energetycznej silników, powoduje znaczące oszczędności energii w wymiarze globalnym. Standardem staje się więc stosowanie silników o podwyższonej sprawności energetycznej IE3 (premium ) lub nawet IE4 (super premium), na co odpowiedzią ze strony producentów falowników muszą być produkty, które będą z jednej strony same zużywały jak najmniejszą ilość energii, z drugiej, będą w stanie napędzać wysokowydajne silniki nowej generacji (np. silniki z magnesami trwałymi PM). Innym ważnym trendem, wymuszanym również poprzez dyrektywy unijne, jest wzrost potrzeby zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej, co wiąże się z obniżeniem emisji zakłóceń elektromagnetycznych oraz emisji harmonicznych generowanych przez falownik.
Koncern Hitachi cały czas pracuje nad poprawą produktów i technologii ich wytwarzania, tak aby sprostać trendom rynkowym i utrzymać wysoką pozycję na rynku wśród rosnącej wciąż konkurencji. Stwarza to konieczność posiadania szerokiej gamy produktów dopasowanych do indywidualnych wymagań poszczególnych aplikacji, od prostych ekonomicznych falowników służących do regulacji obrotów silnika, po zaawansowane technicznie jednostki posiadające wyszukane funkcje servo, czy sterownika PLC.
Modułowa konstrukcja i duża wszechstronność zapewniają optymalne i oszczędne rozwiązania techniczne, które mogą być indywidualnie dopasowane do konkretnego zastosowania. Falowniki Hitachi mogą być łatwo skonfigurowane i są tak zaprojektowane, aby dostarczać wysoką wydajność, niezawodność i elastyczność.
Produktem Hitachi w segmencie małych ekonomicznych falowników skalarnych, jest falownik serii NE-S1. Model łączy w sobie wysoką jakość wykonania, dużą funkcjonalność i bardzo konkurencyjną cenę. Obecnie falowniki NE-S1 są dostępne na napięcie klasy 200V dla modeli z zakresu mocy 0,2÷2,2kW oraz na napięcie klasy 400V dla modeli z zakresu mocy 0,4÷4kW. Z założenia NE-S1 zaprojektowano jako przemiennik częstotliwości do współpracy z mniej wymagającymi aplikacjami typu podajnik, wentylator, pompa, jednak nie wyklucza to jego zastosowania w innego rodzaju aplikacjach.
Drugim niedawno wprowadzonym na rynek przez Hitachi modelem falownika skalarnego w segmencie małych falowników jest seria WL200. Falownik ten jest następcą znanego i cenionego za niezawodność modelu X200, mającego zastosowanie w aplikacjach pomp, wentylatorów oraz wielu innych układach napędowych niewymagających stosowania zaawansowanego sterowania wektorowego lub bezpośredniego sterowania momentem.
Główny nacisk projektanci HITACHI położyli na możliwość stosowania falownika WL200 w nowoczesnych układach automatyki i sterowania. W falownikach WL200 wprowadzono całą gamę udoskonaleń, a wśród nich: wbudowany ministerownik PLC(program EasySequence), zaawansowany regulator PID, funkcje stopu bezpieczeństwa, udoskonaloną transmisję RS485 w standardzie Modbus RTU i wiele innych. Szczególnie wbudowane funkcje sterownika PLC - EasySaquence wyróżniają ten falownik na rynku. Dla programisty dostępne jest 6kB pamięci programu, który można podzielić na pięć równolegle pracujących, niezależnych zadań, co pozwala w wielu przypadkach skrócić do minimum czas odpowiedzi falownika na zdarzenie zewnętrzne. Wykorzystanie ministerownika PLC - EasySaquence w większości przypadków pozwoli wyeliminować zewnętrzne układy przekaźników programowalnych czy prostych sterowników PLC. Maksymalna prędkość transmisji 115,2 kbit/s dla komunikacji Modbus RTU (RS485) oraz zwiększony zakres funkcji tego protokółu (np. funkcja Broadcastingu lub funkcja jednoczesnego zapisu/odczytu rejestrów) pozwala zastosować WL200 w każdej sieci tego typu. Nowością jest również możliwość zbudowania sieci komunikacyjnej pomiędzy falownikami WL200 (i/lub WJ200) bez jakichkolwiek urządzeń zewnętrznych – tzw. EzCOM. Jest to typowa sieć „Master/Slave" gdzie rolę urządzenia „Master" przejmuje jeden z falowników WL200 a pozostałe pracują jako urządzenia Slave. WL200 posiada także nową funkcję dwupoziomowego hasła pozwalającą zabezpieczyć falownik przed nieuprawnionym dostępem do nastaw. Jednym z najważniejszych udoskonaleń jest niewątpliwie wyposażenie falownika WL200 w bezpośredni port USB (standard złącza Mini-B) służący do współpracy z oprogramowaniem narzędziowym ProDriveNext. Falowniki w całym zakresie mocy, posiadają wbudowaną jednostkę hamującą tzw. „braking chopper", do której potrzebne jest tylko dołączenie odpowiedniego zewnętrznego opornika hamującego.
Falowniki WL200 dostępne są w wersji zasilania jednofazowego oraz trójfazowego. Napięciem 1x230VAC mogą być zasilane modele w przedziale mocy od 0,2kW do 2,2 kW. Zasilanie 3x400VAC natomiast jest dostępne dla modeli o mocach od 0,4 kW do 18,5 kW.
Dla małych mocy z zakresu 0,4÷15kW dla klasy zasilania 400V i 0,1÷2,2kW dla klasy zasilania 200V, Hitachi oferuje wektorowy falownik serii WJ200. Różnica pomiędzy serią falowników WJ200 a WL200 sprowadza do paru elementów. Pierwszy z nich to funkcja sterowania wektorowego, która w serii WL200 nie występuje. Drugi to możliwość pracy z wysoce wydajnymi silnikami synchronicznymi prądu przemiennego z magnesami stałymi na wirniku. Trzeci element, który różni obydwie serii, to podwójny zakres mocy. Działanie tej funkcji polega na tym, że dla obciążeń mniej wymagających takich jak np. wentylatory czy pompy, falownik może pracować z obciążeniem o jeden rząd mocy większym. Wybierając takie rozwiązanie użytkownik za pomocą jednej funkcji dokonuje zmiany kilkunastu parametrów związanych z charakterystyką obciążenia: standardowego lub ciężkiego. Falownik serii WJ200 z nastawą charakterystyki sterowania dla obciążenia standardowego, posiada zdolności napędowe i funkcjonalność jednostki WL200 o jeden stopień mocy większej.

Seria falowników Hitachi SJ700B będąca następcą, sprawdzonych już od wielu lat, falowników serii L300P w całym zakresie mocy (7,5÷160 kW) ma takie same wymiary montażowe, co jego poprzednik. Możliwe jest również, bez przepinania kabli, przełożenie całej listwy sterowniczej z falownika L300P do SJ700B mimo, że falowniki te różnią się między sobą, jeżeli chodzi o ilość i rodzaj wejść/wyjść. Użytkownik mając doświadczenie obsługi falownika L300P nie będzie miał problemu z jednostką SJ700B, gdyż łączy ona sprawdzone rozwiązania ze starszej serii z nowoczesnością zaawansowanej technicznie serii SJ700D. SJ700B podobnie jak SJ700D jest falownikiem wektorowym i posiada wszystkie zaawansowane funkcje serii SJ700D, takie jak chociażby wbudowany ministerownik PLC(512 kroków), funkcje servo (po dodaniu karty sprzężenia zwrotnego z enkoderem), obsługa protokołu Modus –RTU, funkcja stop-bezpieczeństwa, moduł hamowania prądnicowego (do 30kW), funkcję autostrojenia, kontrolę momentu na wale silnika w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego, czy wbudowany filtr RF kategorii C2. Główną różnicą pomiędzy falownikami serii SJ700D a SJ700B są przede wszystkim wyższe parametry napędowe (moment rozruchowy) oraz wyższe parametry przeciążeniowe serii SJ700D, przez co wybierana jest ona do bardzo wymagających aplikacji takich jak dźwigi czy napędy wind.

Najnowszym produktem koncernu Hitachi jest nowa seria falowników SJ, typu P1 , która należy do światowej czołówki falowników klasy premium. Nadzwyczajna elastyczność, pozwala na ich stosowanie w różnorodnych aplikacjach napędowych o najwyższych wymaganiach. SJ-P1 wyróżnia się charakterystykami odpowiednimi dla napędów najwyższej klasy, dzięki czemu reaguje natychmiast na zmiany obciążeń i jest wyjątkowo efektywny. Generalnie seria SJ-P1 ma za zadanie uzupełnić i z czasem zastąpić wektorowe falowniki SJ700B i SJ700D. W związku z powyższym nowa seria falowników Hitachi, mając wszystkie zaawansowane funkcje serii SJ700B i SJ700D, takie jak wbudowany mini sterownik PLC , funkcje servo, czy wbudowaną jednostkę hamowania prądnicowego do mocy 37kW, posiada nowe bardzo innowacyjne i przydatne użytkownikowi rozwiązania, jak chociażby: funkcja symulatora pracy falownika, funkcja oscyloskopu, czy dwa szybkie wejścia 32kHz pozwalające na bezpośrednie podłączenie enkodera (bez potrzeby instalowania dodatkowej karty opcjonalnej) i pracę falownika ze sprzężeniem zwrotnym w trybie „pulse train" . Modele nowej serii będą oferowane docelowo w zakresach mocy 0,75÷132kW na napięcie zasilania 380÷500V(+10%,-15%) AC. Łatwa obsługa falownika przyjazna jego użytkownikom to jedna z wielu zalet nowego modelu SJ-P1.
Wraz z modelem SJ-P1 pojawia się zupełnie nowy panel operatorski- kolorowy wyświetlacz TFT z dostępnymi 12 językami (także z językiem polskim). Posiada on własny zegar czasu rzeczywistego podtrzymywany baterią, oraz pozwala na przechowywanie i kopiowanie parametrów z falownika na falownik. Przed nieautoryzowanym dostępem do parametrów chroni funkcja zabezpieczenia hasłem.
Seria SJ-P1 posiada wbudowany portu RS485 z Modbusem RTU, a dzięki trzem kasetowym złączom umiejscowionym na płycie czołowej, możliwe jest jednoczesne podłączenie trzech kart opcyjnych spośród wymienionych poniżej:

• Ethernet (Modbus TCP)
• EtherCAT
• Profibus-DP
• ProfiNET
• płyta do podłączenia enkodera
• bezpieczeństwa
• analogowe WE/WY
• wyjścia przekaźnikowe

Kolejnym udoskonaleniem jest możliwość parametryzacji falownika bez konieczności podłączania głównego zasilania. Nowy model SJ-P1 będzie można parametryzować zasilając tylko obwody cyfrowe falownika z zewnętrznego zasilacza 24VDC. Ustawianie parametrów jest możliwe, gdy główne zasilanie jest odłączone. Dzięki temu wzrasta wygoda użytkowania i ograniczony jest pobór prądu w trybie czuwania. Możliwe jest także połączenie z PLC i ustawianie parametrów z PC dzięki wykorzystaniu oprogramowania do konfiguracji.
Producent nowej serii nie pominął także zagadnienia bezpieczeństwa. Mając świadomość, iż nowoczesne systemy automatyki wymagają dostosowania do zmieniających się norm i wymagań bezpieczeństwa, Hitachi gwarantuje w falownikach SJ-P1 certyfikaty bezpieczeństwa oraz zgodność z następującymi normami:
• Certyfikowane bezpieczeństwo funkcjonalne
• Zewnętrzny certyfikat bezpieczeństwa elektrycznego
• zgodność z EN61508, IEC / EN / UL61800-5-2 SIL3
• STO jako standard bezpieczeństwa
• IEC / EN60204-1 Stop Cat. 0
• EN / ISO13849-1 Cat. 3, Ple
• IEC61508, IEC / EN / UL61800-5-2, IEC / EN62061 SIL3 STO
• SS1, SLS i inne są dostępne jako karty opcyjne

Nowy model cechuje się również wszechstronnością zastosowań.
Poza wymienionymi funkcjami nowy falownik posiada zastosowanie w silnikach wysokoobrotowych. Maksymalna częstotliwość napięcia zasilania wynosi dla SJ-P1 590Hz, więc doskonale nadaję się on np. dla silników obrabiarek. SJ-P1 oprócz zwykłych silników indukcyjnych może napędzać silniki PM. Silniki z magnesami trwałymi posiadają znacznie większą sprawność od tradycyjnych silników asynchronicznych, ponadto silnik PM jest mniejszy niż tej samej mocy silnik asynchroniczny, co pozwala zaoszczędzić miejsce. Falownik chroni silniki PM przed rozmagnesowaniem przez odpowiednie nastawy zabezpieczeń.
Innowacją dla nowej serii przetwornic częstotliwości jest możliwość wyboru za pomocą jednego parametru trzech trybów pracy falownika, odpowiadających trzem zakresom mocy silnika indukcyjnego IM, w zależności od rodzaju obciążenia. I tak:VLD (very light duty) bardzo niskie obciążenie będzie odpowiednie dla np. niektórych pomp, wentylatorów, LD (light duty)- niskie obciążenie) będzie odpowiednie dla przenośników, transporterów i ND (normal duty)- normalne obciążenie będzie odpowiednie dla najbardziej wymagających obciążeń typu windy, podnośniki suwnice itp. Dla trybu pracy z silnikami z magnesami trwałymi PM dostępne są dwa tryby obciążenia LD i ND.
Zachęcamy do odwiedzenia naszej strony internetowej www.zeltech.pl oraz sklepu internetowego www.sklep.zeltech.pl