(Bild: ABB)
Die Produktfamilie ACS880 deckt einen großen Leistungs- und Spannungsbereich von 0,55 bis 5600 kW sowie von 200 bis 690 V ab. ABB
Traditionell kommen unterschiedliche Geräte für die Lageregelung und für die Drehzahl-/Drehmomentregelung zum Einsatz. Oft übernehmen dies Motion Controller und Servo-Regler, für die spezifische Tools, Benutzerschnittstellen und Programmiersprachen verwendet werden und deren Leistungsbereich begrenzt ist.
Mit dieser Tradition bricht ABB: Ein integrierter Motion Controller in den Frequenzumrichter der Reihe ACS880 macht es möglich, Funktionen wie die absolute und relative Positionierung sowie die Achssynchronisierung ohne zusätzlichen externer Lageregler einfach zu realisieren. Übernahm beispielsweise bisher eine SPS den Part des Motion Controllers, kann diese durch den Frequenzumrichter mit integrierter Lageregelung entlastet oder sogar ersetzt werden – abhängig davon, wie rechenintensiv die Anwendung ist. Für die 3D-Bahnsteuerung und für eine komplexe Synchronisation mehrerer Achsen wird aber auch in Zukunft noch eine separate Hardware erforderlich sein.
Die Frequenzumrichter verfügen über mehrere vorprogrammierte Funktionen wie Referenzfahrt-Modi, absolute und relative Positionierung, Positionierungsprofile und eine schnelle Referenzpositionserfassung. Zusammen mit der direkten Drehmomentregelung DTC lässt sich die Lageregelung auch ohne Geberrückführung von der Motorwelle realisieren. Die direkte Kommunikation zwischen den ACS880 über die standardmäßig integrierte Drive-to-Drive-Schnittstelle ermöglicht zudem einen schnellen Datenaustausch sowie die präzise Achsensynchronisierung.
Bei der Entwicklung der integrierten Lageregelung wurde auf die unkomplizierte Handhabung Wert gelegt. Dies erreichte ABB durch eine fertige Regelungsstruktur mit Motion-Funktionen, die mit einer Parametrierung konfigurierbar ist. Braucht es eine höhere Flexibilität, steht eine Funktionsblock-Bibliothek mit PLCopen Motion-Bausteinen gemäß IEC61131 zur Verfügung.
Von 0,55 bis 5600 kW
Eine Abstandsregelung auf Transportbändern ist ein weiteres Einsatzgebiet des ACS880 mit integrierter Lageregelung. ABB
Die Frequenzumrichter decken den Bereich von 0,55 bis 5600 kW und 200 bis 690 V ab. Da die Produktreihe auf einer gemeinsamen Plattform basiert, stehen alle Hardware-Varianten zur Verfügung. So können Anwender je nach Anforderungen zwischen Wandmontagegeräten, Einbaumodulen und Schrankgeräten wählen und das bis zu Schutzart IP55 für eine dezentrale Montage im Feld.
Zudem ermöglicht die ACS880-Plattform den Einsatz derselben Produktfamilie in der gesamten Produktionslinie – unabhängig davon, ob bei der Lage-, Drehzahl- oder Drehmomentregelung. Ein einheitliches Bedienpanel, harmonisierte Parameter, universelles Zubehör und die gleichen Planungs-Tools verringern außerdem den Schulungsaufwand sowie die Anzahl benötigter Tools und Ersatzteile.
Im Gegensatz zu traditionellen Servo-Reglern unterstützt der ACS880 nahezu jeden Motortyp. Dazu gehören Asynchronmotoren, Permanentmagnetmotoren, Servomotoren unabhängig vom Hersteller und Synchron-Reluktanzmotoren. Auch alle gängigen Drehgeber können angeschlossen werden wie TTL-Geber, HTL-Geber, Resolver, Sin-/Cos-Geber und verschiedene Absolutwertgeber. Ebenso ist die Anbindung an verschiedene Steuerungen möglich, da die Umrichter Kommunikationsprotokolle wie Profibus, Profinet, CANopen, Powerlink, EtherCAT und andere unterstützen.
Funktional sicher
Ein wichtiger Aspekt in Motion-Systemen ist die funktionale Sicherheit. Dafür verfügen die ACS880-Frequenzumrichter über die Funktion „sicher abgeschaltetes Drehmoment“ (STO). Erweiterte Sicherheitsfunktionen, unter anderem „sicher begrenzte Drehzahl (SLS)“ oder „sicherer Stopp 1“ (SS1), sind mit optionalen Sicherheitsfunktionsmodulen möglich, die sich in den Frequenzumrichter einbauen lassen. Darüber hinaus stehen mehrere Sicherheits-Ein-/Ausgänge zur Verfügung. Per Profisafe wird der Umrichter in Automatisierungssysteme integriert. Die Sicherheitsfunktionen erreichen die Sicherheitsstufe bis SIL 3/PL e. Mit einem TÜV-zertifizierten Design-Tool für funktionale Sicherheit können Anwender die Sicherheitsschaltungen konzipieren, berechnen und überprüfen.
Die Frequenzumrichter wurden bereits in Anwendungen wie Regalförderzeugen, Transportanlagen, Blechpressen, Sortier- und Verpackungslinien, Drehtischen und Schneidsystemen eingesetzt. Hier zwei Beispiele:
Praxisbeispiel 1: Baumstämme in richtige Position drehen
In einem finnischen Sägewerk mit einer HewSaw-Maschine von Veisto Oy sorgt ein ACS880 mit integrierter Lageregelung dafür, dass eingehende Stämme in die richtige Position zeigen, um optimale Sägeergebnisse zu erreichen. Dabei wird die Zielposition (0 bis 180°) auf der Basis von Form und Position festgelegt und muss innerhalb einer definierten Zeit erreicht werden.
Der Kunde schätzt an dem Frequenzumrichter die einfache Bedienung. Mit dem ACS880 wurde die wichtige kundenspezifische Anforderung der zeitbasierten Lageregelung erfüllt. Diese Funktionalität schont die Mechanik, da der Umrichter die Beschleunigung und damit das Drehmoment genau an die jeweilige Situation anpasst. Zudem hat sich die Genauigkeit im Vergleich zum alten System erhöht, was zu einer besseren Qualität und Produktivität geführt hat. Dadurch hat sich die neue Lösung innerhalb weniger Monate amortisiert.
Praxisbeispiel 2: gefahrloser Nervenkitzel
Gefahrlosen Nervenkitzel ermöglicht ein ACS880-17 bei einem spektakulären Fahrgeschäft in Schweden. Im Loke Gyro Swing im Vergnügungspark Liseberg in Göteborg schwingt ein Pendel 40 Fahrgäste durch einen riesigen Bogen, der sowohl extreme Gravitationskräfte als auch das Gefühl der Schwerelosigkeit eines Raumfluges erzeugt. Die präzise Pendelpositionierung durch einen ACS880-17 mit integrierter Lageregelung ermöglicht unter anderem, dass der Gyro Swing nach jeder Fahrt konstant an der gleichen Stelle präzise stoppt.
Der ACS880-17 enthält integrierte Sicherheitslösungen die globalen Sicherheitsstandards entsprechen wie das Regeln der maximaler Kriechgeschwindigkeiten und das Vermeiden von unerwarteten Starts. Gleichzeitig speist der rückspeisefähige Antrieb die Bremsenergie beim Abbremsen und Anhalten der Fahrt als elektrischen Strom in das Versorgungsnetz zurück.
Rückspeisefähige Frequenzumrichter
Gerade in Motion-Anwendungen mit permanenten Beschleunigungs- und Bremszyklen müssen die Antriebe sehr dynamisch gefahren werden. Dafür bieten sich als Ergänzung zu der traditionellen Widerstandbremsung die Frequenzumrichter der Reihe ACS880 an, die die Bremsenergie ins Netz zurückspeisen.
Die Produktfamilie beinhaltet mehrere Varianten für die Rückspeisung, vom modularen Aufbau mit einer zentralen Ein-/Rückspeiseeinheit für Mehrachssysteme bis hin zum Kompaktgerät, bei dem alle notwendigen Komponenten eines rückspeisefähigen Frequenzumrichters in einem Gehäuse integriert sind.
Fred Donabauer
(ml)
