Danfoss iC7 – технологии и възможности за съвременните системи за управление

В предишни публикации разгледахме подробно честотните преобразуватели Danfoss iC2-Micro – техните технически характеристики, режими на работа и функции, които ги правят подходящи за широк кръг приложения. Компактните размери, гъвкавите възможности за управление и лесното въвеждане в експлоатация са сред основните предимства на тази серия.

При по-сложни и специализирани приложения обаче на преден план излизат допълнителни изисквания към управлението и интеграцията.

За такива задачи Danfoss залага на семейството iC7 – честотни преобразуватели с разширена функционалност, чиито технологии и практически предимства ще разгледаме по-подробно.

Управление на електродвигателя

Семейството iC7 поддържа различни принципи на управление според изискванията на приложението – от управление по характеристика U/f и векторно управление по напрежение (VVC+) до управление по магнитен поток (FVC+) при моделите, предназначени за по-динамични процеси.

Особено внимание е отделено на управлението без енкодер (датчик за обратна връзка за скоростта и положението на вала).

Усъвършенстваните алгоритми позволяват бърза реакция при промени в натоварването и стабилно управление на въртящия момент дори при ниски обороти. Това дава възможност при определени приложения да се постигне необходимата точност без допълнителен датчик за обратна връзка.

И тук, както при iC2-Micro, автоматичната адаптация към параметрите на двигателя (AMA) улеснява първоначалното настройване на задвижването. При определени конфигурации на iC7 са предвидени и допълнителни функции за определяне на инерционния момент на товара и автоматична настройка на регулатора на скоростта.

Поддържат се асинхронни двигатели (IM), синхронни двигатели с постоянни магнити (PM) и синхронни реактивни двигатели (SynRM), в зависимост от конкретния модел.

Интелигентен мониторинг и диагностика

Функциите за наблюдение на състоянието на оборудването – Condition-based monitoring (CBM) – са съществена част от възможностите на iC7.

Те допълват стандартната диагностика, като позволяват откриване на отклонения в работата на двигателя и задвижваното оборудване, преди те да доведат до неизправности.

По този начин поддръжката се планира според действителното състояние на оборудването, а не само по предварително определен график. Функционалността е особено полезна при инсталации, в които непланираните спирания водят до значителни производствени или експлоатационни загуби.

Свързаност и комуникационни протоколи

Семейството iC7 предлага широк набор от комуникационни възможности за интеграция в системи за индустриална и сградна автоматизация. В зависимост от модела и конфигурацията се поддържат протоколи като Modbus RTU/TCP, PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT и BACnet.

Особено предимство е възможността при определени конфигурации комуникационният протокол да бъде променен чрез софтуерно активиране, без подмяна на хардуера. Това осигурява гъвкавост при интеграцията и при последващи промени в системата.

Киберсигурност

Киберсигурността е заложена още при проектирането на iC7 чрез концепцията Secure by Design. Вграден криптографски чип осигурява хардуерна основа за защита срещу неоторизиран достъп, а допълнителни механизми защитават софтуера и комуникацията с външни устройства.

Това е особено важно при интегрирането на честотните преобразуватели в свързани системи за автоматизация, където защитата на оборудването и обменяните данни е съществена част от общата сигурност на системата.

Функционална безопасност

Семейството iC7 предлага вградена функция Safe Torque Off (STO), която предотвратява генерирането на въртящ момент от двигателя, без да е необходимо прекъсване на захранването на честотния преобразувател. При съответните модели функцията осигурява ниво на безопасност до SIL 3 / PL e.

SIL 3 (Safety Integrity Level 3) – ниво на функционална безопасност съгласно IEC 61508.
PL e (Performance Level e) – най-високото ниво на ефективност на функцията за безопасност съгласно ISO 13849-1.

Това улеснява интегрирането на задвижванията в системи с изисквания за функционална безопасност и може да намали необходимостта от допълнителни външни компоненти.

Конструктивни решения и охлаждане

Честотните преобразуватели iC7 съчетават висока мощност с компактни размери, което позволява по-ефективно използване на пространството в електрическите табла.

При определени модели се използва технологията Back-channel cooling, при която до 90% от отделяната топлина се отвежда през отделен охлаждащ канал. Това намалява топлинното натоварване в таблото и необходимостта от допълнително охлаждане.

Модулната архитектура на iC7 обхваща както конструкцията, така и платформата за управление и позволява разширяване на функционалността според изискванията на приложението. Това улеснява конфигурирането, последващото надграждане и обслужването на оборудването.

Продуктовото семейство iC7 – специализирани решения

Семейството iC7 включва няколко продуктови гами, разработени за специфичните изисквания на различни приложения.

• iC7-Automation – за индустриална автоматизация, производствени машини и технологични линии. Предлага прецизно управление на скоростта и въртящия момент, включително функции за позициониране и синхронизация чрез допълнително активиране на Motion приложението.
• iC7-HVACR – за отоплителни, вентилационни, климатични и хладилни инсталации. Разполага със специализирани функции за управление на вентилатори, помпи и компресори.
• iC7-Aqua – за водоснабдяване, пречистване на отпадъчни води, напояване и промишлени водни системи. Включва функции за управление на помпи, защита на оборудването и оптимизиране на работата на помпени системи.
• iC7-Marine – за корабни и морски приложения, включително задвижване на плавателни съдове, подрулващи устройства и лебедки.
• iC7-Hybrid – за хибридни и електрически енергийни системи, включително съхранение на енергия, брегово електрозахранване и други приложения, изискващи преобразуване и управление на електрическата енергия.

Освен функциите, съобразени със специфичните приложения, някои серии iC7 предлагат и специализирани решения за подобряване на качеството на електрозахранването. Такива са вариантите ULH (Ultra-Low Harmonic) на iC7-HVACR и iC7-Aqua, при които са значително намалени хармоничните изкривявания на тока, консумиран от захранващата мрежа (THDi под 3% при номинално натоварване). Това ограничава неблагоприятното влияние на честотните преобразуватели върху електрозахранващата система и намалява необходимостта от допълнителни решения за филтриране на хармониците.

Кога ще изберем iC7?

Разширената функционалност на iC7 позволява интегрирането на честотния преобразувател като пълноценен елемент от системата за автоматизация, с роля, която надхвърля регулирането на скоростта на електродвигателя.

Серията е особено подходяща за приложения, при които се изисква прецизно управление на електродвигателя, бърза реакция при промени в натоварването и надеждна работа при динамични режими. Вградените възможности за мониторинг и диагностика подпомагат ранното откриване на отклонения и планирането на техническата поддръжка.

При системи с висока степен на автоматизация допълнителни предимства са разнообразните комуникационни възможности, функциите за киберсигурност и интегрираната функционална безопасност.

В следващи публикации ще разгледаме по-подробно отделните серии iC7, техните специфични функции и приложенията, за които са предназначени.