Sterowniki napędów prądu przemiennego. Kupuj z głową

Piąty z serii 8 artykułów – „Kupuj z głową”. Artykuł uwypukla najistotniejsze aspekty, jakie każdy kupujący powinien znać. Aspekty te to w szczególności: najistotniejsze właściwości produktu, główne rozbieżności pomiędzy produktami na rynku, rangi cenowe – korelacja ceny i właściwości produktu oraz te czynniki rynku, które mogą wpłynąć na decyzje potencjalnego kupca.
Sterowniki umożliwiające precyzyjną regulację prędkości obrotowej silników stanowią istotny element aplikacji układów napędowych, przyczyniając się m.in. do optymalnego wykorzystania pobieranej przez nie energii. Pośród najistotniejszych korzyści związanych z zastosowaniem takich sterowników wymienić można: ograniczenie poboru mocy przy rozruchu napędów, eliminacja zbędnych układów czy elementów mechanicznych oraz potencjalne ograniczenie zaburzeń w sieci zasilania, dzięki stosowaniu odpowiednich układów filtracyjnych.
Większość producentów takich sterowników tworzy je praktycznie według tej samej koncepcji zarówno sprzętowej, jak i algorytmu funkcjonowania – w tzw. sercu układu pomiędzy różnymi sterownikami występują tylko niewielkie różnice. Bardziej dostrzegalne i oczywiste różnice pojawiają się w obszarze nastaw parametrówpracy, interfejsów użytkowych oraz aplikacji i funkcji oferowanych przez urządzenia pochodzące od różnych dostawców.
Mając na uwadze te właśnie względy, nabywca powinien skupić się na kilku kluczowych aspektach przy ocenie sterowników i podejmowaniu decyzji o ich zakupie.
Po pierwsze, powinien mieć on pewność, iż określony produkt spełni wymagania stawiane przez daną aplikację, gdzie będzie wykorzystywany. Na przykład producent wyrobów finalnych (ang. OEM), który zaopatruje szerokie grono odbiorców o różnorodnych wymaganiach i zapotrzebowaniach, może potrzebować sterowników o dużej elastyczności związanej z ich stosowaniem, czyli umożliwiających np.: regulację przyspieszenia, ograniczenie momentu obrotowego oraz bezpieczne uruchomienie i zatrzymanie – w celu wyeliminowania szarpnięć i szybkiego zużycia napędów. Jednakże użytkownik czy producent, np. prostych urządzeń klimatyzacyjnych, potrzebuje niedrogiego układu sterownika z potencjometryczną regulacją prędkości obrotowej wentylatora.
W przypadku większości produktów dla przemysłu liczy się przede wszystkim prostota ich montażu i obsługi. Dlatego też nabywca powinien zwrócić uwagę na przewidywany czas instalacji i uruchomienia sterowników. Chociaż skomplikowane sterowniki charakteryzują się dużą funkcjonalnością, mają wiele możliwych do ustawienia parametrów oraz niekiedy gotowych, wbudowanych schematów pracy, dostosowanych do konkretnych aplikacji napędowych. To jednak ich potencjalny użytkownik może być przerażony czy też przytłoczony tak znaczną obfitością funkcji i parametrów, które są konieczne, by po prostu uruchomić dany napęd. Jednakże oferowane przez dzisiejsze aplikacje programowe udogodnienia pozwalają producentom sterowników na włączenie do produktów, przy niewielkich zmianach w ich cenie, wielu funkcji i parametrów, które w zależności od potrzeb mogą być aktywowane przy konkretnych zastosowaniach u użytkownika. Użytkownicy powinni również być świadomi, ile – jeśli w ogóle – potrzebnych będzie dodatkowych elementów czy układów do uruchomienia całej aplikacji.
Choć wielu użytkowników sterowników chce, aby ich sprzęt był relatywnie prosty w obsłudze, jednocześnie wielu z nich wymaga również zapewnienia, iż tylko autoryzowani pracownicy będą mogli dokonywać zmiany parametrów pracy tych sterowników. W takim przypadku należy sprawdzić, czy dany typ sterownika ma wbudowane funkcje zabezpieczeń przed nieuprawnionym dostępem i zmianami konfiguracji.
Ograniczenia przestrzenne wielu zakładów przemysłowych powodują, iż nie bez znaczenia jest również kwestia gabarytów takich sterowników. Większość z nich oferowana jest w postaci kompaktowych, niewielkich urządzeń do montażu na ścianie, jednak bardziej skomplikowane urządzenia montowane są w niewielkich skrzynkach z odpowiednim interfejsem zewnętrznym użytkownika, wbudowanym w drzwiczkach takiej obudowy.
Jak już częściowo wspomniano, istotnym czynnikiem przy podjęciu decyzji o zakupie sterowników jest prostota i ergonomia ich użytkowania. Na przykład, gdy pracownicy na danym stanowisku zazwyczaj zakładają rękawice, przyciski powinny być duże, tak by nie było konieczności ich ściągania w trakcie obsługi sterownika. Należy również uwzględnić jasność i kontrast wyświetlaczy kontrolnych ekranu panelu sterującego, szczególnie gdy będą one obserwowane z pewnej odległości lub też niosą istotne informacje w formie graficznej czy tekstowej.


Kluczowe zagadnienia związane ze sterownikami napędów prądu przemiennego:

  • sprawdzenie, czy dany sterownik ma możliwości funkcjonalne do spełnienia stawianych przed nim zadań,
  • sprawdzenie kwestii prostoty obsługi sterownika – szybka instalacja, uruchomienie napędu, intuicyjny interfejs obsługi,
  • dopasowanie rozmiarów sterownika i systemu montaży do konkretnej aplikacji,
  • jakie są wymagania dodatkowe – urządzenia peryferyjne,
  • czy sterownik ma możliwość zaprogramowania specjalnych funkcji, np. obsługa wirówki czy wyciągarki,
  • czy sterownik spełnia wymagania norm i standardów światowych,
  • dostępność wsparcia technicznego i gwarancje.

 Zdaniem wielu dostawców sterowników napędów potencjalni ich użytkownicy powinni zwrócić również uwagę na naturę, sposób prezentacji wybranych informacji przez sterowniki. Dla przykładu, podczas gdy jeden typ sterowników wyświetla proste i zrozumiałe komunikaty, inne mogą pokazywać informacje zakodowane, wymagające spojrzenia do instrukcji obsługi, w celu właściwej ich interpretacji.

Kierownik produkcji sterowników niskonapięciowych w firmie ABB, Mark Kenyon sugeruje również konieczność przeanalizowania możliwości programowania sterowników.

– Wśród wielu pytań stawianych przez kupujących pojawiają się takie, jak: czy mogę zaprogramować sterownik, dostosowując go do mojej konkretnej aplikacji?, czy w razie potrzeby można zmienić oprogramowanie firmowe zainstalowane w sterowniku?, czy jeśli sterowany silnik będzie wykorzystywany w układzie wyciągarki lub zwijarki, napędu prasy czy wirówki, można napisać kod programowy sterownika specjalizowany do konkretnego zastosowania? – stwierdza Mark Kenyon. – Zazwyczaj pytania stawiane są przez producentów OEM, nabywających olbrzymie ilości sterowników, ale pytania niekiedy mogą zrodzić się również u dużych odbiorców końcowych.

Użytkownicy powinni rozważyć również kwestię dostępności wsparcia dla nabywanych produktów. Ze względu na dużą ilość używanych standardów tworzenia platform sterowniczych na całym świecie istotne jest zapewnienie szybkiego wsparcia technicznego dla produktów danego standardu. Nabywca powinien więc uważnie prześledzić kwestię możliwości i warunków wsparcia, szczególnie w przypadku producentów działających na ograniczonych obszarach rynku.

Ceny sterowników są w znacznym stopniu zróżnicowane, zależnie od: opcji, rozmiarów, zakresu mocy obsługiwanych napędów itp. Na przykład najprostsze urządzenia tego typu kosztują około 300 zł (dla napędów o mocach 50 KM – cena około 8 000 zł). Są to jednak najprostsze modele sterowników o sterowaniu z pętlą otwartą, wykonane w technologii przekształtnikowej, z mocno ograniczonymi możliwościami nastaw parametrów (proste sterownie – np. potencjometr).

Urządzenia z najwyższej półki cenowej to zasadniczo ok. 70 zł dodatkowych kosztów na każdy koń mechaniczny mocy napędu (dla napędów o mocy 50 KM – cena ok. 15 000 zł). Bardziej zaawansowane i szersze możliwości programowania sterownika, szersza gama łącz dla różnych protokołów  sieciowych, dodatkowe moduły We/Wy, sterowanie
w pętli zamkniętej oraz inne możliwości funkcjonalne – to są oczywiście dodatkowe koszty.

Istotny czynnik związany z zakupem sterowników to również ich zgodność z różnymi, obowiązującymi standardami międzynarodowymi.

ce

Artykuł pod redakcją
Andrzeja Ożadowicza