А.М. Суслов, старший инженер
А.Г. Доррер, ведущий инженер ЗАО «СЕВ-ЕВРОДРАЙФ» (г. Санкт-Петербург)

В качестве альтернативы традиционному решению привода фирма «SEW-EURODRIVE» (Германия) одной из первых разработала, внедрила в производство и уже в течение восьми лет серийно выпускает приводные системы для децентрализованного монтажа.
В последнее время в автоматизации производства параллельно используются два варианта реализации управляемого электропривода: централизованный и децентрализованный (см. рис. 1).

Рис.1. Сравнение структур привода
Классический централизованный электропривод предполагает наличие электрошкафа, внутри которого расположена коммутационная и пускорегулирующая аппаратура, защитные дроссели и фильтры, преобразователи частоты, управляющий контроллер и т. д. Для подключения электродвигателей, датчиков и сигнальной аппаратуры к оборудованию прокладываются кабели по топологии «звезда». На производствах с протяжёнными технологическими линиями общая длина кабельных трасс может достигать нескольких километров. Такая структура достаточно трудоёмка при монтаже, наладке и диагностике. Кроме того, требуются дополнительные затраты по обеспечению электромагнитной совместимости компонентов (например, для защиты сигнальных цепей от наводок со стороны выходных кабелей преобразователей частоты).
Следует также отметить, что модернизация технологической линии с традиционной структурой приводит, как правило, к продолжительным остановкам оборудования, по времени сопоставимым с монтажом новой линии.
В качестве альтернативы традиционному решению привода фирма «SEW-EURODRIVE» (ФРГ) одной из первых разработала, внедрила в производство и уже в течение восьми лет серийно выпускает приводные системы для децентрализованного монтажа. Основной особенностью таких систем является перенос максимального числа компонентов привода (преобразователей частоты, модулей ввода/вывода шинных систем, сервисных выключатели питания и т. д.) из электрошкафа непосредственно на оборудование.
Благодаря этому с завода, выпускающего технологическое оборудование, выходят полностью готовые и протестированные узлы производственных линий. На месте установки требуется только соединить все узлы с помощью фабрично подготовленных кабелей с разъёмами, что сокращает время монтажа и наладки, исключает выход из строя компонентов из-за ошибок при подключении.
Все узлы установки подключаются последовательно силовыми и информационными кабелями. В результате в несколько раз уменьшаются протяжённость и стоимость кабельных трасс по сравнению с традиционным решением, снижаются затраты на обеспечение электромагнитной совместимости.
Наличие шинной системы позволяет устройству управления верхнего уровня дистанционно управлять приводами и модулями ввода/вывода, а также диагностировать технологические параметры и состояние приводов.
Модульная система построения технологической линии упрощает и удешевляет изменение конфигурации оборудования при модернизации.
Потребителями децентрализованных систем привода являются отрасли с технологическими конвейерными линиями (производство напитков, продуктов питания, стройматериалов, автомобилей, деревообработка и т. д.), а также подъёмно-транспортные и складские системы на производстве, в логистических центрах, аэропортах и т. д. Примеры их применения показаны на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Производство напитков




Рис. 3. Система сортировки грузов
«SEW-EURODRIVE» производит следующие компоненты децентрализованного электропривода (см. рис. 4):
преобразователи частоты MOVIMOT, встроенные в клеммную коробку двигателя;
устройства пуска и защиты MOVI-SWITCH, также встроенные в клеммную коробку двигателя;
периферийные распределительные устройства;
сетевые интерфейсные модули шин ProfiBus, DeviceNet, CanOpen, InterBus, InterBusOptic, AS-interface;
гибридные кабели, предназначенные для подключения этих компонентов.
Далее описываются преобразователь частоты MOVIMOT и два его основных варианта применения - как альтернатива механическому вариатору и как основной компонент децентрализованной приводной системы.



Рис. 4. Компоненты децентрализованных приводных систем SEW-EURODRIVE
MOVIMOT - это преобразователь частоты с микропроцессорным управлением, встроенный в клеммную коробку электродвигателя (см. рис. 5). Он требует не намного больше места, чем стандартный асинхронный электродвигатель. MOVIMOT выполняет все функции современного преобразователя: векторное управление частотой вращения, плавный пуск, реверс, защиту, контроль двигателя и управление тормозом. Электродвигатель с преобразователем MOVIMOT может комбинироваться с различными типами редукторов, производимыми «SEW-EURODRIVE». MOVIMOT также может устанавливаться и отдельно от двигателя на периферийное распределительное устройство.
Многообразие вариантов исполнения обеспечивает оптимальное решение любой задачи децентрализованного привода с использованием комплектующих от одного производителя.



Рис. 5. Преобразователь частоты MOVIMOT и дополнительное оборудование
Основные характеристики MOVIMOT:
Мощность двигателя: от 0,37 до 3,0 кВт при номинальном длительном режиме и до 4 кВт при повторно-кратковременном режиме.
Питающее напряжение: 3×380...500 В ±10%, 50/60 Гц; 3×200...240 В ±10%, 50/60 Гц.
Ограничение тока: 160% от Iном.
Номинальная частота вращения: 1400 об/мин (при схеме подключения двигателя звездой) и 2900 об/мин (при схеме подключения двигателя треугольником).
Управление: дискретное (3 двоичных входа, 1 двоичный выход на реле); последовательный интерфейс RS-485; интерфейс промышленной шины (опция).
Настройки: уставки скорости и темпа разгона/торможения, фиксированные скорости, режим торможения, частота широтно-импульсной модуляции), адрес RS-485 и т.д.
Защита двигателя и преобразователя: защита от длительной или кратковременной перегрузки, перегрева, короткого замыкания и т. д.
Дополнительные возможности: управление подъёмным устройством, регулируемое ограничение максимального тока, установка «вентиляторной» характеристики.
Степень защиты привода: в базовом исполнении - IP54, в качестве опций IP55, IP65, IP66 или IP67.
Взрывозащищённое исполнение по стандарту ATEX: по запросу MOVIMOT поставляется в исполнении с классом взрывозащиты II3D, II3G.
Температура окружающей среды: от -25 до 40°C при номинальной мощности и до 60°C при пониженной мощности.
С инструкцией по эксплуатации (с техническими данными, стандартными схемами подключения и базовыми настройками MOVIMOT) можно ознакомиться по адресу: http://www.sew-eurodrive.ru/UserFiles/File/pdf/11218169.pdf.

MOVIMOT как альтернатива механическому вариатору
Привод со встроенным преобразователем MOVIMOT является надёжной и высокотехнологичной заменой механических вариаторов (фрикционных, клиноремённых и планетарных) в диапазоне мощностей 0,37-3,0 кВт.
При замене существующего механического вариатора на современный и прогрессивный привод с MOVIMOT пользователь получает ряд неоспоримых преимуществ:
1. Уменьшение расхода электроэнергии из-за устранения потерь на трение.
2. Повышенный ресурс благодаря отсутствию изнашивающихся узлов - ремней или фрикционных дисков.
3. Не требуется изменять электрическую схему установки (в простом варианте привода MOVIMOT все управление остается возле рабочего механизма).
4. Более высокая стабильность частоты вращения по сравнению с вариатором.
5. Бесступенчатая регулировка частоты вращения в диапазоне D=1:5 или D=1:10 и быстрая установка заданной величины частоты вращения с цифрового пульта или от контроллера через интерфейс RS-485.
6. Пульт управления скоростью с цифровым индикатором может быть вынесен на расстояние до 200 м от преобразователя.

MOVIMOT как компонент децентрализованной приводной системы
Компания «SEW-EURODRIVE» разрабатывает компактные и эффективные децентрализованные приводные системы для реализации экономически выгодных установок с гибкой конфигурацией.
Главной частью децентрализованной приводной системы является привод с MOVIMOT, который легко адаптируется к самым разнообразным требованиям технологических процессов и компоновки оборудования.
Сетевые интерфейсные модули типа MF... обеспечивают интеграцию привода с MOVIMOT в сетевую систему и подключение к этой сети датчиков и исполнительных элементов. Интерфейсные модули MF... снабжены светодиодами и диагностическим портом для локальной диагностики устройства и процесса передачи данных. Интерфейсные модули могут быть установлены прямо на MOVIMOT, на оборудование или в распределительное устройство.
Привод с MOVIMOT, оснащённый интерфейсом промышленной шины, позволяет реализовать реверсивное движение, выбор темпа ускорения/замедления, плавное изменение частоты вращения, двухскоростное позиционирование.
Сетевые интерфейсные модули типа MQ... дополнительно оснащены встроенным контроллером со следующими функциями: управление циклом работы, позиционирование по датчику двигателя, предварительная обработка входных и выходных данных, функция задержки, модификация протокола.
Периферийные распределительные устройства Z.1, Z.3, Z.7, Z.8 - это прогрессивная и технологичная форма для рационального соединения приводов с питающей сетью и сетью передачи данных. Технически они реализованы как сетевые интерфейсные модули с дополнительными соединительными элементами для подачи электропитания.
Фабрично подготовленные кабели объединяют в одной оболочке силовые питающие проводники и линии передачи данных. Оптимальные параметры экранирования и полного сопротивления позволяют избежать проблем с электромагнитной совместимостью.
Специальные меры по повышению степени защиты
Очевидно, что перенос компонентов привода на оборудование обусловливает необходимость повышенной степени защиты в соответствии со стандартами различных отраслей.
Алюминиевые корпусы интерфейсных модулей и периферийных распределительных устройств имеют высокую степень защиты IP65. Применение дополнительных опций и материалов делает возможным использование децентрализованных приводных систем в экстремальных условиях. Например, в производстве напитков необходима мойка оборудования струями воды с содержанием концентрированных моющих веществ.
Для периферийных распределительных устройств и интерфейсных модулей «SEW-EURODRIVE» предлагает: степень защиты IP66/67, нержавеющие кабельные вводы и кабельные вводы с компенсацией давления.
Для мотор-редукторов с MOVIMOT возможны следующие опции: отверстие для слива конденсата, внешняя и внутренняя антикоррозионная обработка, клеммная коробка со степенью защиты IP66 и кабельные вводы из нержавеющей стали.
Использование вышеперечисленных мер делает привод с MOVIMOT пригодным для применения в производственных процессах пищевой и нефтехимической промышленности, а также во многих других отраслях.
Заключение
Применение децентрализованных приводных систем позволяет снизить себестоимость в отраслях с массовым производством продукции на конвейерных линиях, причём экономия достигается на всех этапах: от проектирования до сервисного обслуживания.
Снижение затрат на проектирование:
- готовое модульное оборудование;
- унифицированные способы монтажа и управления;
- стандартные интерфейсы промышленных шин.
Снижение затрат по монтажу и вводу в эксплуатацию:
- экономия на кабелях, электрошкафах и монтажных работах;
- отдельный ввод в эксплуатацию каждого компонента на заводе-изготовителе;
- использование стандартных программ управления.
Снижение затрат на техническое обслуживание:
- широкие возможности диагностики, контроля и визуализации для систем верхнего уровня;
- продуманное использование штекерных разъёмов для быстрого обслуживания;
- модульный дизайн для лёгкого и быстрого изменения технологии;
- простота операций по замене компонентов и перенастройке параметров.