Interpolator voor complexe conveyor taken: gedecentraliseerde omvormer regelt cyclische werking en positionering

Inotec AP, een innovatieve producent van speciale systemen voor een brede range van industriële toepassingen, heeft een intelligent automatiseringssysteem ontwikkeld dat geschikt is voor een zeer brede variëteit van lopendebandapplicaties. Enerzijds zorgt de modulaire structuur voor eenvoudige aanpassing van het nieuwe TAKTFLEX bandtransporteursysteem aan de eisen van individuele klanten met betrekking tot lengte, breedte en bandmateriaal, alsmede voor korte levertijden. Anderzijds zorgt de implementatie van diverse geavanceerde functies in combinatie met de serie SK 200E frequentieomvormers voor een breed spectrum van industriële toepassingen waarmee dit systeem zich onderscheidt van conventionele transporteursystemen. Het systeem wordt geleverd compleet met bijpassende Siemens S7 software en kan binnen zeer korte tijd bedrijfsklaar worden gemaakt. Eindgebruikers hoeven alleen nog de voeding en de buskabels aan te sluiten. Complexe bekabeling tussen een besturing en de schakelkast en de aandrijfunit is niet langer nodig, dankzij de geïntegreerde frequentieomvormer.

Aandrijftechniek toegesneden op de toepassing
Het hart van het systeem is de NORD aandrijftechniek. De optimale afmetingen van de aandrijfunit worden zodanig ontworpen dat ze kunnen voldoen aan de speciale eisen van de toepassing. De snelheden van de bandtransporteurs omvatten een brede range van circa 0.5 m/min tot 100 m/min. Door de grote overbelastingreserves, kan de navenant krachtige wormwielmotor zeer kleine afmetingen hebben: typische overbelastingcapaciteiten zijn 200% voor 3.5 s en 150% voor 60 s. De motorreductor wordt bestuurd door een bijpassende frequentieomvormer uit de serie SK 220E die direct op de aansluitkast is gemonteerd en bij voorkeur bestuurd wordt via Profibus DP. Met behulp van een display kan de operator de voor het proces benodigde functies selecteren kan hij de parameterwaarden veranderen. Speciaal hiervoor heeft Inotec AP Simatic S7 software ontwikkeld die alle benodigde functies voor het regelen van de frequentieomvormer bevat.

Veelzijdige functies voor modulaire transporteursystemen
De serie SK 200E frequentieomvormers omvat een brede range modellen die naar prestatie zijn ingedeeld. Zelfs het basismodel SK 295E levert een brede serie functies zoals sensorless-current vector-control, Posicon positioneringsbesturing, een geïntegreerde remchopper en een besturingsunit voor een elektromagnetische rem. In combinatie met individueel uitbreidbare functiemodules, kunnen geavanceerde transporteurapplicaties worden geïmplementeerd die tot nu toe alleen met dure servotechnologie konden worden gerealiseerd. De compacte gedecentraliseerde omvormer bestuurt de belangrijkste operating modes zoals snelheidregeling, cycling, positionering (nauwkeurigheid ±0.5 mm) en start/stop bediening. In aanvulling daarop zorgt de SK 205E voor ijking van de incrementele encoder die wordt gebruikt voor de positionering. Door middel van een intelligente regeleenheid, kan de ijking worden uitgevoerd tijdens de werking in de vorm van een opgelegde ‘reference point run’ of door ‘on-the-fly referencing’ volgens de vastgelegde eisen. De frequentieomvormer is uitgerust met vier vrij programmeerbare parametersets waarin de instellingen voor de verschillende functies kunnen worden vastgelegd (positioneringsfunctie, ramp times, frequenties, selectie van procesdata, digitale functies etc). Voor locale handmatige bediening kan de frequentieomvormer worden uitgerust met een potentiometer unit of een I/O extensie. De benodigde modulaire componenten kunnen of in de omvormer worden geïntegreerd, of erop worden gemonteerd of worden geïnstalleerd in de nabijheid van de omvormer.

Eenvoudige parameterisering voor complexe besturingstaken
DE SK 205E wordt in bedrijfgesteld door het eenmalig laden van standaard waarden c.q. motorgegevens. Daarna worden de applicatiespecifieke parameterwaarden met elke nieuwe start doorgeleid naar de SK 205E via Profibus DP. De instellingen voor de belangrijkste operating modes van het systeem worden opgeslagen in drie parametersets. De voor de normale omvormerwerking benodigde functies worden geactiveerd door de selectie van de overeenkomstige parameterset. De waarden voor de ‘reference point run’ en ‘on-the-fly referencing’ (Reset Position) worden opgeslagen in een vierde parameterset. Tijdens de werking heeft de dubbelfunctie van deze parameterset slechts een aanpassing van de individuele functies nodig als dat vereist is. Deze aanpassingen worden gecoördineerd door de besturingsunit en vinden op de achtergrond plaats, onzichtbaar voor de gebruiker. ‘Reference point runs’ worden getriggerd door de gebruiker via de visualisatie unit.
Daarentegen wordt automatische ijking cyclisch geactiveerd door middel van een timer die in de besturingsunit is geïmplementeerd. Dientengevolge wordt de cyclus automatisch hervat.

Een goed gecoördineerd team – het besturingsprogramma en de aandrijfelektronica
Samen vormen de besturingsunit van het TAKTFLEX systeem en de frequentieomvormer een high-performance unit. De basisfuncties vastgelegd in de parametersets van de frequentieomvormer, zoals (absolute) positionering, cyclische werking (relatieve positionering), start/stop werking, constante loop en ijking (optioneel met set-up mode of on-the-fly referencing), worden geactiveerd via een controlewoord op dezelfde manier als bijvoorbeeld het selecteren van de draairichting. In aanvulling daarop worden de positiewaarden en frequenties, dan wel de overeenkomstig geparameteriseerde BUS I/O bits c.q. de reference run functie, gecommuniceerd in de procesdata. Voor meerdere digitale functies gebruikt de PLC twee bits die kunnen worden geparameteriseerd in het controlewoord van de SK 205E. Bijvoorbeeld om de volgende positioneringsstap te nemen in de cyclus, wordt bit 8 gekoppeld met de functie “Sync. Position array”. Het systeem bereikt grote flexibiliteit door de mogelijkheid van online specificatie van bepaalde parameterwaarden, zoals de functie van een digitale input. Dankzij dit, kunnen dubbelfuncties van een sensorsignaal (bijv. digitale input 1, functie en ‘reset position’, of functie ‘reference point’) geïmplementeerd worden met een minimum aan installatie en bedrading.

Flexibele communicatiemogelijkheden
De SK 205E biedt diverse besturingsinterfaces. In het eenvoudigste geval kan de frequentieomvormer worden geconfigureerd voor eenvoudige start/stop werking onafhankelijk van een besturingsunit met behulp van enkele DIP schakelaars. Voor alle andere eisen, kan de SK 205E bestuurd worden via digitale of analoge I/O’s of een brede range veldbussystemen. In de meest geavanceerde versie van het TAKTFLEX systeem, communiceert de frequentieomvormer met de PLC via een Profibus DP interface. Door middel van een Profibus DP gateway, geïmplementeerd in deze interface, kunnen tot vier frequentieomvormers met elke Profibus DP module worden verbonden. Met een mogelijk aantal van 122 Profibus DP modules, kunnen tot 488 omvormers direct bestuurd worden via een enkel bussysteem.

Bedrijfsachtergrond
Inotec werd in 1996 opgericht in Wettenberg in de Duitse deelstaat Hesse. Het bedrijf ontwikkelde zich van een ontwerpbureau tot producent van complete systemen voor automatisering- en inspectietechnologie. Van een personeelsbestand van drie is het bedrijf inmiddels gegroeid tot in totaal 11 werknemers op het gebied van ontwikkeling, ontwerp, productie en verkoop. Op basis van vele jaren ervaring in de bouw van speciaalmachines en als aanvulling op klantspecifieke oplossingen, levert inotec tevens diverse automatiseringsproducten in de vorm van systeemcomponenten. Het modulaire TAKTFLEX systeem biedt nu een toegang tot het segment van in serie geproduceerde systemen. Korte lijnen tussen ontwerp en productie zorgen ervoor dat deze mkb’er aan de hoogste eisen kan voldoen wat betreft kwaliteit en korte levertijden.

Fig. 1: TAKTFLEX modules en versies voor een brede range van toepassingen.
Fig. 2: Een motorreductor met direct aangebouwde SK 205E frequentieomvormer en externe ventilator bestuurt cyclische werking transportband.
Fig. 3: Primaire operating modes van het transportbandsysteem met volledig geïntegreerde aandrijfunit.
Fig. 4: Het systeem dat bestaat uit decentrale frequentieomvormers en modules maakt kosten-efficiënte implementatie van een brede range functies mogelijk naast koppeling met alle gangbare veldbussystemen.