Wie integriere ich einen 45-kW-Frequenzumrichter in ein SPS-basiertes Steuerungssystem?

Hallo! Als Lieferant von 45-kW-Frequenzumrichtern habe ich viele Erfahrungen mit der Integration dieser bösen Jungs in SPS-basierte Steuerungssysteme gesammelt. Es mag zunächst etwas entmutigend erscheinen, aber mit den richtigen Schritten und ein wenig Know-how kann es ein reibungsloser Prozess sein.

Die Grundlagen verstehen

Lassen Sie uns zunächst auf den gleichen Stand bringen, was ein 45-kW-Frequenzumrichter und eine SPS sind. Ein 45-kW-VFD (Variable Frequency Drive) ist ein Gerät, das die Drehzahl und das Drehmoment eines Elektromotors steuert, indem es die Frequenz und Spannung der ihm zugeführten Energie variiert. Dies ist in vielen Industrieanwendungen äußerst nützlich, bei denen Sie eine präzise Steuerung der Motorgeschwindigkeit benötigen. Andererseits ist eine SPS oder speicherprogrammierbare Steuerung wie das Gehirn eines automatisierten Systems. Es liest Eingaben von Sensoren, verarbeitet die Daten gemäß einer vorprogrammierten Logik und sendet dann Ausgaben an Steuergeräte wie VFDs.

Prüfungen vor der Integration

Bevor Sie überhaupt darüber nachdenken, Ihren 45-kW-Frequenzumrichter an die SPS anzuschließen, müssen Sie einige Dinge überprüfen.

Leistungsanforderungen: Stellen Sie sicher, dass Ihr Netzteil die 45-kW-Last bewältigen kann. Überprüfen Sie die Spannungs-, Strom- und Frequenzwerte sowohl des VFD als auch Ihrer Stromquelle. Eine nicht übereinstimmende Stromversorgung kann zu allen möglichen Problemen führen, von Überhitzung bis hin zu Systemausfällen.
Kompatibilität: Stellen Sie sicher, dass Ihre SPS und Ihr VFD kompatibel sind. Überprüfen Sie die von ihnen unterstützten Kommunikationsprotokolle. Einige gängige sind Modbus, Profibus und Ethernet/IP. Wenn sie nicht dieselbe Sprache sprechen, müssen Sie eine Möglichkeit finden, sie zur Kommunikation zu bewegen, beispielsweise mithilfe eines Protokollkonverters.

Verkabelung des VFD mit der SPS

Sobald Sie Ihre Prüfungen durchgeführt haben, ist es Zeit, mit der Verkabelung zu beginnen.

Stromverkabelung: Schließen Sie die Stromversorgung an die Eingangsklemmen des VFD an. Befolgen Sie sorgfältig den Schaltplan des Herstellers. Normalerweise gibt es spezielle Klemmen für die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung zum Motor.
Steuerverkabelung: Hier wird es etwas kniffliger. Sie müssen die Steuersignale von der SPS an den VFD anschließen. Dazu gehören typischerweise Signale für Start/Stopp, Geschwindigkeitsreferenz und Fehlerrückmeldung. Verwenden Sie abgeschirmte Kabel, um elektromagnetische Störungen zu reduzieren, insbesondere wenn Sie in einer Industrieumgebung mit viel elektrischem Rauschen arbeiten.

Konfigurieren des VFD

Nach der Verkabelung müssen Sie den VFD konfigurieren. Die meisten modernen VFDs verfügen über ein integriertes Display und einen Satz Programmiertasten.

Grundeinstellungen: Stellen Sie die Motorparameter wie Nennleistung, Spannung, Strom und Frequenz ein. Diese Einstellungen sind entscheidend für die ordnungsgemäße Steuerung des Motors durch den Frequenzumrichter.
Kommunikationseinstellungen: Konfigurieren Sie das Kommunikationsprotokoll so, dass es mit dem von Ihrer SPS verwendeten übereinstimmt. Stellen Sie die Baudrate, die Slave-Adresse und andere relevante Parameter ein. Wenn Sie beispielsweise Modbus verwenden, müssen Sie den VFD als Modbus-Slave festlegen und die Register zum Lesen und Schreiben von Daten konfigurieren.

Programmierung der SPS

Jetzt ist es an der Zeit, das Programm in Ihrer SPS zu schreiben, um den VFD zu steuern.

Eingabe-/Ausgabekonfiguration: Ordnen Sie die Eingabe- und Ausgabepunkte in Ihrem SPS-Programm zu. Beispielsweise benötigen Sie einen Eingang zum Lesen des Start-/Stoppbefehls von einem Bedienfeld und einen Ausgang zum Senden des Geschwindigkeitssollwerts an den VFD.
Logikprogrammierung: Schreiben Sie die Logik zur Steuerung des VFD. Dazu können Dinge gehören wie das Starten des Motors, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, das schrittweise Erhöhen der Drehzahl und das Stoppen des Motors im Fehlerfall. Sie können Kontaktplanlogik verwenden, eine beliebte Programmiersprache für SPS.

Testen des Systems

Sobald Sie die Verkabelung, Konfiguration und Programmierung abgeschlossen haben, ist es Zeit, das System zu testen.

11KW VFD AC Control Drive

Erste Kontrollen: Führen Sie vor dem Einschalten des gesamten Systems eine Sichtprüfung aller Anschlüsse durch. Stellen Sie sicher, dass es keine losen Drähte oder Kurzschlüsse gibt.
Einschalttest: Schalten Sie den VFD und die SPS ein. Überprüfen Sie, ob auf dem VFD-Display Fehlermeldungen angezeigt werden. Wenn alles gut aussieht, versuchen Sie, einige grundlegende Steuersignale von der SPS an den VFD zu senden, z. B. einen Startbefehl.
Vollständige Tests: Lassen Sie das System mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Lasten laufen, um sicherzustellen, dass es ordnungsgemäß funktioniert. Überwachen Sie die Leistung des Motors, z. B. Geschwindigkeit, Drehmoment und Temperatur. Wenn Sie Probleme bemerken, gehen Sie zurück und überprüfen Sie Ihre Verkabelung, Konfiguration oder Programmierung.

Fehlerbehebung

Selbst wenn Sie alle Schritte korrekt ausgeführt haben, können Probleme auftreten. Hier sind einige häufige Probleme und wie man sie behebt.

Kommunikationsfehler: Wenn SPS und VFD nicht kommunizieren können, überprüfen Sie die Kommunikationseinstellungen auf beiden Geräten. Stellen Sie sicher, dass Baudrate, Slave-Adresse und andere Parameter übereinstimmen. Überprüfen Sie außerdem die Verkabelung auf lose Verbindungen oder beschädigte Kabel.
Motor startet nicht: Dies könnte auf falsche Motorparameter im VFD oder ein Problem mit den Steuersignalen von der SPS zurückzuführen sein. Überprüfen Sie die Motoreinstellungen im VFD und stellen Sie sicher, dass die Start-/Stoppsignale korrekt gesendet werden.
Überhitzung: Wenn der VFD oder Motor überhitzt, überprüfen Sie die Stromversorgung und die Last. Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung die 45-kW-Last bewältigen kann und dass der Motor nicht überlastet wird.

Abschluss

Die Integration eines 45-kW-Frequenzumrichters in ein SPS-basiertes Steuerungssystem ist mit dem richtigen Ansatz durchaus machbar. Wenn Sie diese Schritte befolgen, können Sie eine erfolgreiche Integration und ein zuverlässiges System sicherstellen. Wenn Sie einen 45-kW-Frequenzumrichter kaufen möchten oder weitere Beratung zur Integration benötigen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Ihnen bei jedem Schritt zu helfen.

Referenzen

„Variable Frequency Drives Handbook“ von Dan Neco
„Speicherprogrammierbare Steuerungen: Prinzipien und Anwendungen“ von Thomas J. Gerrish