Servoantriebe bekommen Konkurrenz

Die ABB-Standard-Frequenzumrichterfamilie deckt einen Leistungsbereich von 0,75 kW bis 45 kW ab und weist Betriebsspannungen von 3 x 380 V bis 3 x 480 V auf. Die Umrichter sind in Schutzart IP 20 verfügbar und stehen in den vier Baugrößen A (0,75 bis 2,2 kW), B (3,0 bis 7,5 kW), C (11 bis 22 kW) und D (30 bis 45 kW) zur Verfügung. Die Höhe beträgt einheitlich 300 mm.

Durch sein Bookshelf-Design kann der ACSM1 raumsparend – Seitenwand an Seitenwand – platziert werden. Ein Gewinn an Schaltschrankfläche ist das Ergebnis. Die Montage der Baugrößen A und B kann direkt auf die Hutschiene erfolgen, die Baugrößen C und D bieten die Montage auf die Schaltschrankwand oder die Flansch-montage. Ist ein Wasseranschluss vorhanden, ist zusätzlich eine Cold-Plate-Variante möglich. Der Regler wird hierbei über eine flüssigkeitsdurchströmte Montageplatte gekühlt und die Verlustleistung dadurch effizient abgeführt. Typische Applikationen für den ABB Machinery Drive ACSM1 finden sich in der chemischen Industrie in Extrusions-, Spritzguss-, Kalander- und Wicklerapplikationen, in Zuführ- und Dosierantrieben (z. B. Abfüllanlagen), im Materialhandling (z. B. Förderbänder, Pick & Place-Systeme, Hochregallager) sowie in Verpackungsanwendungen.

Die steckbare Memory Unit des ACSM1 beinhaltet die komplette, für die Steuerung und Regelung des Antriebs erforderliche Software inklusive Funktionsbausteinen und Parametereinstellungen. Das Konzept der konsequenten Trennung von Software und Leistungsteil reduziert unter anderem Inbetriebnahmezeiten und Reisekosten für Inbetriebnahme- und Wartungsingenieure.

Die Memory Unit ist neben dem Leistungsteil und der Regelungseinheit die zentrale Komponente des ACSM1. Die beiden letztgenannten Hardwarebestandteile sind in einem Frequenzumrichter üblicherweise fest verbunden. Tritt eine Störung bei der Antriebshardware auf, muss zumeist die gesamte Einheit ersetzt und die Software neu geladen werden. Das ABB-Konzept ermöglicht es dagegen, die Memory Unit mit der Software einfach auszustecken, die neue Hardware innerhalb weniger Minuten zu installieren und das Speichermodul anschließend wieder in den vorgesehenen Steckplatz der Regelungseinheit zu setzen. Für die einfache Verkabelung ist das Leistungskabel für die Baureihen A und B steckbar. Beim Austausch des Leistungsteils wird der Stecker abgezogen, das Gerät getauscht und der Stecker wieder aufgesetzt. Bei den Baureihen C und D wird das Leistungskabel über Schraubklemmen befestigt.

Ein automatisches Handshake-Protokoll gewährleistet, dass die Memory Unit sofort von der Regelungseinheit erkannt wird. Eine erneute Parametereinstellung oder Feinjustierung der Antriebe entfällt, da die vollständigen Einstellungen in dem Speichermodul abgelegt sind. Der Prozess kann dadurch sofort neu gestartet werden, Produktionsstillstände werden auf ein Minimum begrenzt. Zur (Wieder-)Inbetriebnahme der Geräte sind keine speziellen Software-Kenntnisse erforderlich.

Von Kunden aus der chemischen Industrie wird immer wieder die Forderung erhoben, die Regelparameter des Frequenzumrichters in Abhängigkeit von wechselnden Produktionsbedingungen ändern zu können, beispielsweise wenn eine druckabhängige Drehmomentbegrenzung erforderlich ist oder in Abhängigkeit von der Verarbeitungstemperatur die Rampenzeit verändert werden muss. Solche Änderungen mussten bislang über die übergeordnete Steuerung oder mittels einer Applikationskarte (SD- oder CF-Karte) durchgeführt werden. Beim ACSM1 ist die Möglichkeit der Parameteränderung Bestandteil der standardmäßigen Frequenzumrichter-Software. Individuelle Ansprüche lassen sich dadurch gut erfüllen. Dem Anwender stehen hierfür verschiedene Blockdiagramme zur Verfügung, die untereinander verbunden sind. Weitere Blöcke lassen sich problemlos hinfügen.

Der Anwender kann seine Anforderungen direkt in der Software programmieren. Die grafische Programmieroberfläche ist übersichtlich, der Anwender erkennt problemlos, wie sich beispielsweise der Drehzahlregler und dessen Ein- und Ausgang darstellt und wohin das Signal geht. Reichen die angebotenen Möglichkeiten bei speziellen Applikationen, z. B. einer Wicklerapplikation, nicht aus, kann der Anwender eine Bibliothek mit den entsprechenden Parametern hinzukaufen. Der neue Funktionsbaustein wird durch ABB oder den OEM in die Reglerstruktur eingefügt und auf die Memory Unit geladen.

Durch seine schnelle Signalverarbeitung bietet der ACSM1 eine hohe Systemleistung. Die Reaktionszeit zwischen der Sollwertänderung und der Änderung des Drehmoments zählt derzeit zu den kürzesten bei Frequenzumrichtern. Als Regelverfahren nutzt der Antrieb die direkte Drehmomentregelung DTC (Direct Torque Control), die eine ebenso präzise wie schnelle Regelung zur Folge hat. Eine maximale Ausgangsfrequenz von bis zu 500 Hz ermöglicht die Unterstützung hoch drehender Asynchron- und Synchronmotoren, von Servomotoren sowie von Torque-Motoren. Aufgrund der außerordentlich schnellen Drehmomentregelung dringt der ACSM1 in Anwendungsbereiche vor, in denen bislang Servoantriebe dominierten. Durch die Lageregelung und Synchronisierung mit einem schnellen Reglerzyklus eignet sich das Gerät auch für hoch anspruchsvolle Anwendungen. Die Geschwindigkeit der Sollwertverarbeitung innerhalb des Frequenzumrichters lässt sich zur Erreichung einer optimalen Leistung einstellen.

Die schnelle, direkte Kommunikation zwischen den Antrieben bietet in Mehrantriebssystemen höchste Präzision, besonders in Anwendungen, die z. B. einen winkelgenauen Lauf mehrerer Antriebe erfordern, und darüber hinaus mehr Sicherheit. Da DTC ein exaktes Abbild des Drehmoments liefert, lässt sich dieses in Sekundenbruchteilen begrenzen. Sollte beispielsweise eine Förderschnecke in einer Abfüllanlage blockieren, kann die Anlage innerhalb kürzester Zeit stillgesetzt werden.

Die hohen Strompreise sind vor allem bei energieintensiven Anwendungen ein zentrales Thema. Mit DTC wird die Flussoptimierung beispielsweise in Kombination mit Energiesparen möglich. Damit reiht sich der ACSM1 in die Reihe der anderen ABB-Umrichter ein. Damit betriebene Elektromotoren können die Energiekosten oft mehr als halbieren. Entsprechend schnell amortisiert sich der Antrieb.

cav 427

Antriebstechmik im VDMA

Hannover Messe 2007

Technische Daten des ACSM1