
درایوهای صنعتی نقش حیاتی در بهینهسازی عملکرد ماشینآلات و فرآیندهای تولیدی ایفا میکنند. در قلب بسیاری از این سیستمها، اینورترها یا درایوهای کنترل دور موتور قرار دارند که با دقت و انعطافپذیری بالا، سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی را تنظیم میکنند. یکی از این درایوهای قدرتمند و پرکاربرد در صنعت، سری PowerFlex 520 ساخت شرکت معتبر Allen-Bradley زیرمجموعه Rockwell Automation آمریکا است.
این مقاله، راهنمای جامعی برای بکارگیری درایو PowerFlex 520 ارائه میدهد و شما را با مدلهای مختلف، ویژگیها، نحوه کار با کیپد و تنظیم پارامترهای حیاتی آن آشنا میکند. با مطالعه این راهنما، میتوانید از حداکثر پتانسیل این درایو صنعتی بهرهبرداری کنید و کنترل دقیقتری بر فرآیندهای اتوماسیون خود داشته باشید. الکترومارکت به عنوان مرجع تخصصی تجهیزات اتوماسیون صنعتی، همواره آماده ارائه مشاوره، خدمات و محصولات مرتبط با درایوهای صنعتی پیشرفته است.
معرفی سری درایوهای PowerFlex 520: قلب تپنده اتوماسیون صنعتی
سری درایوهای PowerFlex 520 از Allen-Bradley، با طراحی ماژولار و قابلیتهای پیشرفته، راهکاری ایدهآل برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی محسوب میشوند. این سری شامل مدلهای 523، 525 و 527 است که هر کدام برای نیازهای خاصی بهینهسازی شدهاند:
- مدل PowerFlex 523: این مدل برای کاربردهای حلقه باز (Open Loop) طراحی شده و عملکردی قابل اعتماد و اقتصادی ارائه میدهد.
- مدلهای PowerFlex 525 و 527: این دو مدل قابلیت کار در هر دو حالت حلقه باز (Open Loop) و حلقه بسته (Closed Loop) را دارند. قابلیت حلقه بسته امکان کنترل دقیقتر سرعت و موقعیت موتور را با استفاده از فیدبکهایی مانند انکودر فراهم میآورد.
درایوهای PowerFlex 520 در رنجهای ولتاژ ورودی متنوعی تولید میشوند تا پاسخگوی نیازهای مختلف صنعتی باشند. این مدلها شامل ورودیهای تکفاز 120 و 240 ولت و همچنین ورودیهای سهفاز 240، 480 و 600 ولت هستند. محدوده توان این سری از 0.2 کیلووات تا 18.5 کیلووات متغیر است که انعطافپذیری بالایی را برای کاربردهای سبک تا متوسط فراهم میکند. در ادامه این راهنما، تمرکز اصلی ما بر توضیح ساده و کاربردی دو مدل پرکاربرد 523 و 525 خواهد بود.
برای درک بهتر ساختار درونی درایو PowerFlex 520، نقشههای مدار کنترلی درایوهای 523 (در دو مدل A و B)، 525 و 527 در مستندات فنی مربوطه قابل مشاهده است که به مهندسین و تکنسینها در نصب و عیبیابی کمک شایانی میکند.
ساختار پارامترها: سازماندهی برای کنترل بهینه
پارامترهای درایو PowerFlex 520 در 11 گروه اصلی دستهبندی شدهاند تا فرآیند تنظیم و پیکربندی درایو را تسهیل کنند. آشنایی با این گروهها، کلید بهرهبرداری مؤثر از قابلیتهای این درایو صنعتی است.
این سازماندهی به کاربران کمک میکند تا به سرعت به پارامترهای مورد نیاز خود دسترسی پیدا کرده و تنظیمات لازم را اعمال نمایند.
کار با کیپد درایو PowerFlex 520: رابط کاربری شما
کیپد تعبیهشده بر روی درایو PowerFlex 520، یک رابط کاربری شهودی و کاربردی است که شامل یک صفحه نمایش LCD کوچک، یک پتانسیومتر برای تنظیمات سریع و هشت کلید فیزیکی برای ناوبری و فرماندهی به درایو میشود.
-
کلیدهای فرمان:
- کلید سبز رنگ (Start): برای فرمان حرکت و راهاندازی موتور استفاده میشود.
- کلید قرمز رنگ (Stop): برای توقف موتور به کار میرود.
- کلید خاکستری (Direction): در کنار کلیدهای Start/Stop قرار گرفته و برای تغییر جهت چرخش موتور مورد استفاده قرار میگیرد.
-
کلیدهای ناوبری و تنظیم پارامترها:
- Enter: برای تأیید و ذخیره تغییرات پارامترها.
- Sel (Select): برای انتخاب پارامترها و ورود به منوهای تنظیم.
- Esc (Escape): برای بازگشت به منوی قبلی یا لغو عملیات.
- جهت بالا (Up Arrow) و جهت پایین (Down Arrow): برای حرکت بین پارامترها، گروههای پارامتری و تغییر مقادیر.
هنگامی که درایو را روشن میکنید، یکی از پارامترهای گروه b
(گروه نمایش مقادیر) روی صفحه ظاهر میشود، مثلاً “0.00 Hertz” که نشاندهنده پارامتر b001
است. با فشردن کلید Esc
، میتوانید کد پارامتر (مانند b001
) را مشاهده کنید. با فشردن مجدد Esc
، حرف مربوط به گروه پارامتری (مثلاً b
) شروع به چشمک زدن میکند و با استفاده از کلیدهای جهت بالا و پایین، میتوانید بین گروههای پارامتری مختلف (مثل P
, t
, A
) حرکت کنید.
پس از رسیدن به گروه و پارامتر مورد نظر، کلید Enter
یا Sel
را فشار دهید تا مقدار عددی آن نمایش داده شود. سپس با استفاده از کلیدهای جهت بالا و پایین، مقدار را تغییر داده و با فشردن Enter
، مقدار جدید را ذخیره (Save) کنید. این روش ساده و کارآمد، امکان پیکربندی آسان درایو را فراهم میآورد.
گروه پارامتری b
: مشاهده وضعیت لحظهای درایو PowerFlex 520
پارامترهای گروه b
(Basic Display) فقط خواندنی هستند و برای نمایش مقادیر متغیرهای لحظهای و وضعیت عملکرد درایو به کار میروند. این پارامترها اطلاعات حیاتی مانند ولتاژ، جریان، فرکانس خروجی، توان، دمای داخلی و وضعیت فالتها را به اپراتور ارائه میدهند.
این پارامترها به اپراتورها کمک میکنند تا در یک نگاه، عملکرد درایو و موتور متصل به آن را پایش کرده و در صورت بروز هرگونه مشکل یا وضعیت غیرعادی، به سرعت واکنش نشان دهند.
گروه پارامتری P
: تنظیمات اولیه و اساسی درایو PowerFlex 520
پارامترهای گروه P
(Basic Program) از P030
تا P053
، تنظیمات اولیه و اساسی درایو را در بر میگیرند. این گروه برای راهاندازی اولیه و پیکربندی مشخصات موتور ضروری است.
نکته مهم: تنظیم دقیق پارامترهای موتور (P031 تا P037) از روی پلاک مشخصات موتور، برای عملکرد صحیح و بهینه درایو صنعتی حیاتی است.
بازگشت به تنظیمات کارخانه: شروعی تازه
پارامتر P053
به شما امکان میدهد تا مقادیر پارامترهای درایو PowerFlex 520 را به تنظیمات پیشفرض کارخانه بازگردانید. این قابلیت برای عیبیابی، شروع یک پروژه جدید یا در مواقعی که تنظیمات درایو دچار مشکل شده باشد، بسیار مفید است.
- P053 = 0 (پیشفرض): درایو در حالت عادی کار میکند.
- P053 = 1: با تنظیم این پارامتر بر روی یک، اغلب پارامترهای درایو به مقادیر پیشفرض کارخانه باز میگردند.
- P053 = 2: اگر نیاز به بازگشت تمامی پارامترهای درایو به مقادیر پیشفرض کارخانه باشد، باید
P053
را بر روی 2 تنظیم کنید. این گزینه، یک ریست کامل را انجام میدهد.
مرجع فرمان درایو PowerFlex 520: کنترل از کجا؟
مرجع فرمان درایو تعیین میکند که دستورات شروع (Start)، توقف (Stop) و تغییر جهت چرخش موتور از کدام منبع صادر شوند. درایو PowerFlex 520 سه مرجع فرمان اصلی را پشتیبانی میکند که توسط پارامترهای P046
(مرجع فرمان 1)، P048
(مرجع فرمان 2) و P050
(مرجع فرمان 3) تعریف میشوند.
مرجع انتخاب سرعت: چگونه سرعت را تنظیم کنیم؟
مرجع انتخاب سرعت درایو، تعیینکننده منبعی است که مقدار سرعت موتور را به درایو میدهد. این مرجع توسط پارامترهای P047
(مرجع انتخاب سرعت 1)، P049
(مرجع انتخاب سرعت 2) و P051
(مرجع انتخاب سرعت 3) تنظیم میشود.
مرجع انتخاب سرعت شماره یک به طور پیشفرض بر روی پتانسیومتر تنظیم شده است. مرجع شماره دو معمولاً بر روی ورودی آنالوگ ولتاژ و مرجع شماره سه بر روی ارتباط سریال قرار دارد. این انعطافپذیری به کاربر اجازه میدهد تا بهترین روش کنترل سرعت را متناسب با نیاز کاربرد خود انتخاب کند.
روش کنترلی درایو : V/Hz یا Vector?
توسط پارامتر P039
میتوان روش کنترلی درایو صنعتی را تعیین نمود. انتخاب صحیح روش کنترل، تأثیر مستقیمی بر دقت، پاسخگویی و بهرهوری سیستم دارد.
به طور پیشفرض، این پارامتر بر روی عدد 1 (SVC) تنظیم شده است که یک روش کنترل برداری حلقه باز و دقیق برای اکثر کاربردها میباشد. SVC مخفف Sensorless Vector Control است.
- روش SVC (کنترل برداری بدون سنسور): این روش دقت بالایی را در کنترل سرعت و گشتاور بدون نیاز به سنسور فیدبک (مانند انکودر) فراهم میکند و برای کاربردهای عمومی و متوسط بسیار مناسب است.
- روش V/Hz (فرکانس/ولتاژ): اگر بار متصل به موتور شامل پمپ و فن باشد، یا چندین موتور به یک درایو وصل شده باشند، استفاده از روش V/Hz (با تنظیم
P039
بر روی 0) توصیه میشود. این روش برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور بالا در سرعتهای پایین ندارند، کارآمد است. منحنی V/Hz را میتوان در پارامترهایA530
تاA534
تنظیم نمود.
روش توقف موتور PowerFlex 520: کنترل توقف
روش توقف موتور در پارامتر P045
تنظیم میگردد. توقف موتور میتواند بر اساس شیب کاهش سرعت (Ramp)، به صورت آزادگرد (Coast)، با ترمز DC یا توسط ترمز مکانیکی اضطراری صورت گیرد.
پارامتر P045
به صورت پیشفرض بر روی صفر قرار دارد، یعنی توقف موتور بر اساس یک Ramp و با شیب تعریف شده در پارامتر Deceleration (P042
) خواهد بود. اگر روش توقف موتور را بر روی Coast تنظیم کنید، به محض صدور فرمان توقف، ارتباط بین موتور و مدار خروجی درایو قطع میگردد و موتور و بار به صورت آزادانه میچرخند تا متوقف شوند. این روش معمولاً برای فنها و کاربردهایی که توقف ناگهانی نیاز نیست، استفاده میشود.
اتوتیون (Auto-Tune): بهینهسازی عملکرد موتور PowerFlex 520
اگر روش کنترلی درایو صنعتی بر روی کنترل برداری (Vector Control) تنظیم شود، برای دستیابی به حداکثر کارایی و دقت، نیاز به اتوتیون (Auto-Tune) موتور است. اتوتیون فرآیندی است که در آن درایو به صورت خودکار مشخصات الکتریکی موتور (مانند مقاومت اهمی روتور و استاتور، اندوکتانس متقابل، اندوکتانس نشتی و …) را محاسبه و در پارامترهای داخلی خود ذخیره میکند.
برای شروع اتوتیون، ابتدا باید پارامترهای اساسی موتور (ولتاژ، فرکانس، جریان، تعداد قطب و توان نامی) را از روی پلاک موتور خوانده و در پارامترهای P031
تا P037
درایو تنظیم کنید. سپس با استفاده از پارامتر P040
، اتوتیون را فعال نمایید.
پارامتر P040
در حالت عادی بر روی صفر قرار دارد. دو نوع اصلی اتوتیون وجود دارد:
- اتوتیون ساکن (Static Auto-Tune): اگر موتور و بار امکان حرکت آزادانه ندارند (یعنی نمیتوان محور موتور را از بار جدا کرد)، روش اتوتیون ساکن را انتخاب کنید. در این حالت، مقدار پارامتر
P040
را بر روی یک قرار دهید. در این روش موتور در زمان اتوتیون حرکت نمیکند. - اتوتیون چرخان (Rotating Auto-Tune): اگر محور موتور را میتوان از بار جدا کرد و موتور قادر به حرکت آزادانه است، روش اتوتیون چرخان را انتخاب نمایید. در این حالت، پارامتر
P040
را بر روی دو تنظیم کنید. در این روش موتور در زمان اتوتیون به صورت آزادانه حرکت میکند.
گروه پارامتری t
: پیکربندی ورودی و خروجی
گروه پارامتری t
(Terminal Functions) که شامل پارامترهای t062
تا t106
است، برای تعیین عملکرد ورودیهای دیجیتال و آنالوگ، و همچنین خروجیهای دیجیتال و رلهای درایو به کار میرود. این پیکربندی امکان تعاملاینورتر با سیستمهای کنترل خارجی (مانند PLC، سنسورها و اکچویتورها) را فراهم میکند.
عملکردهای ورودی دیجیتال (تنظیم در t062 تا t068):
| عدد | توضیح عملکرد ورودی دیجیتال | | :– | :————————- | | 0 | ورودی استفاده نمیشود. | | 1 | مرجع فرکانس شماره 2 در پارامتر P049 انتخاب گردد. | | 2 | مرجع فرکانس شماره 3 در پارامتر P051 انتخاب گردد. | | 3 | انتخاب مرجع فرمان شماره 2 در پارامتر P048. | | 4 | انتخاب مرجع فرمان شماره 3 در پارامتر P050. | | 5 | انتخاب مرجع فرمان 2 و مرجع انتخاب سرعت 2. | | 7 | ورودی برای انتخاب تا 15 سرعت پیشتنظیم (Preset). | | 8 | فعال کردن حالت Jog. | | 9 | فعال کردن حالت Jog Forward. | | 48 | ورودی برای حرکت راستگرد در حالت 2-wire. | | 50 | ورودی برای حرکت چپگرد در حالت 2-wire. | | 52 | انتخاب ورودیهای 05 یا 07 به عنوان ورودی قطار پالس. |
عملکرد خروجیهای ترانزیستوری 1Out و 2Out:
| عدد | توضیح عملکرد خروجی 1Out و 2Out | | :– | :—————————— | | 0 | Ready = درایو آماده به کار است و فالت ندارد. | | 1 | Frequency At = درایو در یک فرکانس مشخص قرار دارد. | | 2 | Running = موتور در حال کار است. | | 3 | Reverse = درایو به موتور فرمان چرخش چپگرد داده است. | | 4 | Motor Overload = موتور دچار اضافهبار شده است. | | 15 | ترمز اضطراری، فعال گردد. | | 25 | خروجی تایمر. |
تعیین عملکرد رلههای خروجی 1Relay و 2Relay: پارامترهای t076
تا t081
برای تعیین عملکرد رلههای خروجی 1Relay و 2Relay استفاده میشوند. مقادیری که در این دو پارامتر قرار میگیرد همانند تنظیمات خروجیهای ترانزیستوری 1Out و 2Out است.
عملکرد خروجی آنالوگ: پارامتر t088
عملکرد خروجی آنالوگ را معین میکند. نوع خروجی (ولتاژ یا جریان) و متغیری که قرار است توسط این خروجی نشان داده شود، در این قسمت تنظیم میشود.
تنظیمات نمونه برای t088:
| عدد | توضیح عملکرد خروجی آنالوگ | | :– | :————————- | | 0 | فرکانس خروجی را با ولتاژ بین 0 تا 10 ولت نشان میدهد. | | 1 | جریان خروجی درایو را با ولتاژ بین 0 تا 10 ولت به تصویر میکشد. | | 10 | ولتاژ خروجی درایو را با جریان بین 0 تا 20 میلیآمپر نشان میدهد. | | 19 | توان خروجی درایو را با جریان بین 4 تا 20 میلیآمپر نشان میدهد. |
پارامترهای مربوط به ورودیهای آنالوگ:
گروه پارامتری d
: نظارت پیشرفته و عیبیابی
پارامترهای گروه d
(Diagnostics) نیز از نوع فقط خواندنی هستند و برای نمایش مقادیر آنالوگ ورودی، وضعیت درونی درایو، مقادیر فیدبک سرعت، مقادیر PID و سایر اطلاعات تشخیصی پیشرفته به کار میروند. این گروه اطلاعاتی عمیقتر از عملکرد درایو را برای تحلیل و عیبیابی فراهم میکند.
گروه پارامتری A: تنظیمات پیشرفته و قابلیتهای خاص
پارامترهای گروه A (Advanced Program) شامل تنظیمات پیشرفته و مهم این درایو صنعتی هستند. در این گروه میتوانید سرعتهای پیشتنظیم (ثابت)، فرکانس کیپد، تنظیمات مربوط به پتانسیومترهای نرمافزاری (MOP)، فرکانس Jog، ترمز DC، مقاومت ترمز دینامیکی، PID، نوع شتاب، فرکانس سوئیچینگ و بسیاری از پارامترهای دیگر را پیکربندی نمایید.
فرکانسهای ثابت (Preset Frequencies)
شما میتوانید فرکانسهای ثابت را از A410
تا A425
تنظیم کنید. در درایوهای PowerFlex 525، امکان انتخاب 16 فرکانس با استفاده از 4 ورودی دیجیتال (05، 06، 07 و 08) وجود دارد. در درایوهای PowerFlex 523، با سه ورودی دیجیتال (03، 05 و 06) میتوان هشت فرکانس (از Preset Freq 0 تا Preset Freq 7) را انتخاب نمود که در پارامترهای A410
تا A417
تعریف میشوند.
جدول زیر، ترتیب انتخاب هشت فرکانس توسط سه ورودی را برای درایو PowerFlex 523 نشان میدهد:
فرکانس کیپد (Keypad Frequency)
فرکانس درایو در زمانی که از کیپد استفاده میشود، در پارامتر A426
قرار دارد. این مقدار را میتوانید با استفاده از کلیدهای بالا (Up) و پایین (Down) روی کیپد تغییر دهید.
پتانسیومتر نرمافزاری (MOP – Motorized Potentiometer)
پارامترهای A427
تا A430
مربوط به پتانسیومتر نرمافزاری موجود در درایو است که با نام MOP نیز شناخته میشود. این تابع یک حافظه ماندگار داخلی در درایو دارد و با قطع و وصل شدن برق درایو، مقدار تنظیم شده پاک نمیشود.
با فشار همزمان کلیدهای بالا (Up) و پایین (Down) میتوانید فرکانس موجود در پارامتر A427
را تثبیت کنید.
تنظیمات Jog، Purge و ترمز DC
این پارامترها به شما امکان میدهند تا عملکردهای خاصی مانند Jog (حرکت نقطهای)، Purge (تخلیه یا پاکسازی) و ترمز DC را پیکربندی کنید.
مقاومت ترمز دینامیکی و منحنی شتاب PowerFlex 520
فرکانس سوئیچینگ (Carrier Frequency) و Load Sharing
توضیح فرکانس کریر (A440): پارامتر A440
مقدار فرکانس سوئیچینگ کریر را مشخص میکند. این فرکانس مربوط به کلیدزنی IGBTها در اینورتر است. افزایش مقدار فرکانس کریر، باعث بهبود شکل موج خروجی و کاهش نویز موتور میشود، اما میتواند منجر به داغ شدن IGBTها گردد. کاهش فرکانس کریر، باعث افزایش صدای نویز موتور و کاهش کیفیت شکل موج خروجی میشود. فرکانسهای بین 4 تا 8 کیلوهرتز معمولاً مقدار مناسبی برای تنظیم هستند. پارامتر A540
مربوط به تغییر اتوماتیک مقدار فرکانس کریر است.
فرکانسهای پرش (Jump Frequencies) یا فرکانسهای ممنوعه
پارامترهای A448
تا A455
مربوط به تنظیم فرکانسهای پرش یا فرکانسهای ممنوعه میباشند. برخی ماشینها مانند دمندهها در فرکانسهای خاصی دچار لرزش (رزونانس) میشوند. در سیستمهای HVAC نیز در برخی سرعتهای دمنده، مجموعه داکتها و یا مجموعه AHU شروع به لرزش میکند. این لرزشها معمولاً در اثر پدیده تشدید یا رزونانس است. چهار فرکانس پرش به شما امکان میدهد تا از سرعت صفر تا حداکثر، در چهار نقطه پرش کنید. پرش بر اساس یک پهنای باند تعریف شده صورت میگیرد تا موتور در این فرکانسها کار نکند.
پارامترهای PID (Proportional-Integral-Derivative)
پارامترهای PID را در A456
تا A479
دنبال نمایید. این پارامترها برای کنترل حلقه بسته فرآیندها و تنظیم دقیق پاسخ درایو به سیگنالهای فیدبک استفاده میشوند.
سایر پارامترهای مهم در گروه A
جبران ولتاژ و منحنی V/Hz
تنظیمات انکودر و جبرانسازها
ریست فالت و استارت خودکار PowerFlex 520
خدمات الکترومارکت در حوزه اینورتر PowerFlex 520
در صورت نیاز به مشاوره برای انتخاب یا تنظیم درایو PowerFlex 520، میتوانید از خدمات مشاوره و فروش تخصصی تیم الکترومارکت بهرهمند شوید.