Siemens AG 2009 MICROMASTER. Der universelle Frequenzumrichter in der Antriebstechnik. Broschüre April 2008 MICROMASTER.

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1 Der universelle Frequenzumrichter in der Antriebstechnik Broschüre April

2 Der universelle Frequenzumrichter in der Antriebstechnik Einsatzgebiet: Überall in der Fertigungs- und Prozessindustrie Der wird eingesetzt: In der Breite der Leistungen von 0,12 kw bis 250 kw In der Fertigungs- und Prozessindustrie Von Pumpen und Lüftern über Extruder, Wickelmaschinen bis hin zur Fördertechnik Perfekt in zentralen Anforderungen Der ist aufgrund seiner kompakten Bauform für die Schaltschrankmontage prädestiniert, ebenso, wie er sich in die Konstruktion von Einzel- und Serienmaschinen integrieren lässt. Die Familie steht für den System- und Familiengedanken: Drei Ausprägungen mit umfangreichem Querstandard und ausgewogenen, gestuften Leistungsmerkmalen. Millionenfach bewährt, weltweit! Die Familienmitglieder im einzelnen: 420: Der Universelle 430: Der Spezialist für Pumpen und Lüfter 440: Der Alleskönner ermöglichen eine hohe Ausnutzung der verfügbaren Einbaufläche, von kleinen bis großen Leistungen, bei verschiedenen Netzspannungen. Dadurch kann ein breites Anwendungsfeld abgedeckt werden. Das Optionenkonzept eröffnet zusätzliche Anpassungsmöglichkeiten: Unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen ermög - lichen den Einsatz an den am häufigsten verbreiteten Netz werkanwendungen Klartextbedienfelder vereinfachen die Bedienung und unterstützen auch exotische Sprachen Unterbaukomponenten wie Drosseln und Filter komplet - tieren die kompakte Lösung Highlights der gesamten Familie Mechanik Kompaktes, standardisiertes Bohrbild Standardisierte Unterbaukomponenten Schraubenlose Steuerklemmen Umfangreiche Normenerfüllung Elektronik Gestuftes I/O-Mengengerüst Diverse Netzspannungen Kommunikation Verschiedene Feldbusanschaltungen (PROFIBUS, CAN, DeviceNet, RS485) Integriert in Totally Integrated Automation 2

3 Der universelle Frequenzumrichter in der Antriebstechnik Feature MM420 MM430 MM440 Nutzen Bauform A-C C-FX/GX A-FX/GX Standardisierte, gestufte Bauformen für alle drei Auspräg ungen Gleiches Bohrbild je Bauform spart Zeit beim Bestücken von Schaltschränken Standardisierte Unterbaukomponenten ermöglichen platzsparende Schaltschranklösungen für unterschiedliche Einsatzgebiete Bedienen & Beobachten Motorschutz Bremsen Umrichterschutz Spezialfunktionen BOP AOP AAOP CAOP Motorblockierschutz Motorübertemperatur I max Ansteuerung externer Motorhaltebremsen Gleichstrombremsung Compoundbremsung Unterspannung Überspannung Überlast Übertemperatur V dc max DIP 50/60 Hz BICO BOP-2 Motorblockierschutz Motorübertemperatur PTC/KTY84-Eingang I max Ansteuerung externer Motorhaltebremsen Gleichstrombremsung Compoundbremsung Unterspannung Überspannung Überlast Übertemperatur V dc max Phasenausfall DIP 50/60 Hz BICO Freie Funktionsbausteine Pumpenfunktionen (Motor staging, Energiesparmodus, Trockenlauferkennung, Bypass Unterstützung) BOP AOP AAOP CAOP Motorblockierschutz Motorkippschutz Motorübertemperatur PTC/KTY84-Eingang I max Ansteuerung externer Motorhaltebremsen Gleichstrombremsung Compoundbremsung Integrierte Bremschopperansteuerung (bis 75 kw) Unterspannung Überspannung Überlast Übertemperatur V dc max Phasenausfall Kinetische Pufferung (V dc min ) DIP 50/60 Hz BICO Freie Funktionsbausteine Standarddiagnose durch LEDs an jedem Umrichter Optional diverse Bedienfelder: Vom Einfachbedienfeld BOP bis zu Klartextbedienfeldern AOP, auch in exotischen Sprachen AAOP, CAOP BOP-2 angepasst an die Erfor dernisse von industriellen Pumpen und Lüftern Gleiche Bedienkonzepte an allen Bedienfeldern. Einen lernen alle bedienen. Und das weltweit! Standardmäßig I²t-Motorschutz ohne externe Fühler und Auswertegeräte Im Überlastfall unterbrechungsfreies Weiterlaufen des Antriebs bei reduzierter Drehzahl möglich dank I max. Damit wird hohe Anlagenverfügbarkeit er reicht Verfeinerter Motorschutz bei MM430 und MM440 mittels speziellem PTC/KTY84-Eingang Standardmässige Bremsmöglichkeit als Grundfunktionalität. Damit für viele Applikationen auch ohne Zusatzkomponenten einsetzbar Für hohe Bremsanforderungen Widerstandsbremsung mit integrierter Chopperansteuerung. Damit kontrolliertes, lastunabhängiges Stillsetzen der Last möglich Umfangreiche Schutzmechanismen bedeuten Investitions- und Anlagenschutz Hohe Verfügbarkeit bei Spannungsschwankungen vom Netz. Mit V dc max wird bei Bremsvorgängen mit hohen Trägheitsmomenten das ungewollte Abschalten des Umrichters durch die automatische Anpassung der Rücklauframpe vermieden. Damit kontrolliertes Abbremsen des Motors bei Netzausfall möglich. Bei kurzen Spannungsausfällen überbrückt der V dc min den Netzausfall bei unveränderter Performance der Anwendung Das passende Gerät für unterschiedliche Anwendungen dank gestufter Funktionalität für alle drei Ausprägungen DIP Schalter für einfaches Umschalten der Werksvorbelegung von IEC- auf NEMA-Motordaten Freie Funktionsbausteine ermöglichen die Realisierung von einfachen Logikaufgaben und Ablaufsteuerungen, wie z.b. Verriegelungen direkt im Umrichter auch ohne externe Kleinsteuerungen. Dank der BICO Funktionalität ist die Belegung von Ein- und Ausgängen frei wählbar, sowie die freie Verdrahtung von Parametern 3

4 Referenzen 420: Robuste Frequenzumrichter für Schulthess: Industriewaschmaschinen Die Aufgabenstellung Die traditionsreiche Firma Schulthess aus der Schweiz stellt seit 100 Jahren erfolgreich Industrie- und Gewerbewaschmaschinen her. Waschmaschinen für den gewerblichen Einsatz müssen sich flexibel an den intelligenten Waschprozess anpassen lassen, um bestmögliche Waschergebnisse zu erzielen. Dabei muss die schwere, mit Wäsche gefüllte Trommel mit unterschiedlichen und im Schleudergang sogar mit hohen Drehzahlen bewegt werden. 430: Vollautomatische Wasseraufbereitung im Zoo: Leistungsfähige Umrichter für unterschiedliche Aufgaben Die Aufgabenstellung Der Besucher des Nürnberger Zoos erlebt die Eisbären live, auch unter Wasser, denn sie leben in Becken mit Sicht fenster. In der Anlage von insgesamt m 2 mit 600 m 2 Wasserfläche müssen täglich 1200 m 3 gereinigt werden. Damit die Schaubecken ungetrübte Sichttiefe haben, muss die Wasseraufbereitung sehr leistungsfähig sein. Das Becken muss nicht nur von der Verschmutzung durch die Bären, sondern auch von Müll, Blättern und Ästen gereinigt werden. Teil der aufwändigen Anlage sind auch ein Wasserfall und ein Geysir, die ebenfalls betrieben werden müssen. Aufgabe war somit eine leistungsfähige, durchgängige und offene Drehgzahlregelung, die ihr Förderverhalten präzise an die jeweilige Aufgabe anpassen kann. Die Lösung Der Frequenzumrichter 420 punktet hier mit zwei wesentlichen Eigenschaften: Die hohe Ausgangsfrequenz von bis zu 650 Hz ermöglicht im Zusammenhang mit den eingesetzten Aynchronmotoren Trommelgeschwindigkeiten bis zu 1100 min -1 im Schleudergang. Lackierte Elektronikplatinen, die der Umrichter von Haus aus hat, erhöhen die Robustheit des Umrichters gegen die auf Dauer vorherrschenden hohen Temperaturen in der Maschinenkonstruktion, die Luftfeuchtigkeit sowie den anfallenden Staub. Vollends überzeugt ist der Hersteller von der softwareunterstützten Inbetriebnahme mit dem menügeführten Tool STARTER : Bei der Entwicklung neuer Waschmaschinen und Optimierung der Waschprogramme lassen sich über die standardmäßig vorhandene RS485 Schnittstelle geänderte Antriebsparameter ganz individuell in den Umrichter einspielen. So wird die Wäsche in Zukunft noch schonender gereinigt! Die Lösung Ein zentraler Pumpenverband, bestehend aus fünf Pumpen, wird über automatisierte Ventile und Schieber in das Rohr - system eingekoppelt. Die Pumpen sind mit dem Frequenzumrichter drehzahlgeregelt. Dabei kann der verwendete 430 seine Stärken voll ausspielen: schonender Anlauf der Pumpen vermeidet Druckstöße im Rohrsystem. Die Anpassung der Drehzahl ermöglicht im Teillastbereich die effiziente Energieausnutzung und somit wirtschaftlichen Betrieb. Angebunden ist die Antriebstechnik an eine Automatisierungssteuerung SIMATIC S7 mittels PROFIBUS DP. Die offene und durchgängige Automatisierungstechnik, die von Sen soren und den Antrieben bis hin zur Steuerung reicht, ist das Highlight für den Betreiber: mit Totally Integrated Automation haben er und seine Mitarbeiter alles im di rekten Zugriff, eben von oben bis unten. Und Eisbären und Besucher freuen sich über die ungetrübte Sicht! 4

5 Referenzen 440: Frequenzumrichter verbessern Prozesstechnik bei Glasfaservliesfertigung bei Symalit Die Aufgabenstellung Ein wichtiger Grundstoff zur Herstellung hochfester Formteile, wie sie z.b. KFZ-Instrumententafeln oder in Form einer Radhausabdeckung verwendet werden, sind Glasfaservliese. Der homogene Aufbau dieser sog. Verbund platten ist das oberste Ziel des Produktionsprozesses. Für die Antriebstechnik ergeben sich damit hohe Anfor derungen an eine feinfühlige Regelung. Die Lösung Haarfeine Glasfasern werden von Spulen abgerollt und kontinuierlich auf Transportbänder zur Vliesherstellung abgelegt. Die Vektorregelung des Frequenzumrichters 440 übernimmt dabei die exakte Drehzahlregelung der Maschinenachsen und sorgt für eine optimale Faserverteilung. Am eigentlichen Bandantrieb befindet sich ein zu - sätzlicher Drehzahlgeber. Diese Signalrückführung wird von einer am Umrichter aufsteckbaren Optionsbaugruppe ausgewertet und bietet den Vorteil, dass die Vektorregelung des Umrichters noch präziser arbeiten kann und die Dy na mik des gesamten Antriebsstranges steigt. Um die erforderliche lange Laufzeit der Anlagen zu erreichen, werden wichtige Antriebsachsen redundant mit 440 ausgerüstet und wechselseitig betrieben. Bei jedem Stopp der Anlage wechselt automatisch der Frequenzumrichter und erhöht somit insgesamt die Produktionssicherheit. Bei einem Gerätetausch bleibt das erarbeitete Feintuning an den Parametern erhalten und wird mittels Datenschnittstelle oder über ein aufsteckbares Bedienfeld auf andere Geräte übertragen. Dank der geregelten Antriebe mit 440 lassen sich gezielte und feinfühlige Verbesserungen am Produktionsprozess kontinuierlich vornehmen. Und das Ergebnis ist in jeder produzierten Verbundplatte an der homogenen Gewichtsverteilung handfest zu spüren! Technische Daten Umrichter 420 Netzspannung und Leistungsbereiche Schutzart Betriebstemperatur Überlastfähigkeit/Zykluszeit Digitaleingänge Analogeingang Relaisausgang Analogausgang Regelungsverfahren Festfrequenzen 1 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % IP C ( F) 0, kw 0, ,5 kw 0, kw Überlaststrom 1,5 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 150 % Überlastbarkeit) während 60 s; Zykluszeit 300 s 3 parametrierbare, potenzialgetrennte Digitaleingänge; umschaltbar PNP/NPN 1 für Sollwert oder PI- ( V, skalierbar oder nutzbar als 4. Digitaleingang) 1, parametrierbar, DC 30 V/5 A (ohmsche Last), AC 250 V/2 A (induktive Last) 1, parametrierbar ( ma) lineare U/f-Kennlinie; quadratische U/f-Kennlinie; Multipoint-Kennlinie (parametrierbare U/f-Kennlinie); Fluss-Stromregelung (FCC) 7, parametrierbar 5

6 Technische Daten Umrichter 430 Netzspannung und Leistungsbereiche Schutzart Betriebstemperatur Überlastfähigkeit/Zykluszeit Digitaleingänge Analogeingang Relaisausgang Analogausgang Regelungsverfahren Festfrequenzen 3 AC V ± 10 % 7, kw (variable torque) IP C ( F) bei 7,5 90 kw: Überlaststrom 1,4 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 140 % Überlastbarkeit) während 3 s und 1,1 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 110 % Überlastbarkeit) während 60 s; Zykluszeit 300 s bei kw: Überlaststrom 1,5 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 150 % Überlastbarkeit) während 1 s und 1,1 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 110 % Überlastbarkeit) während 60 s; Zykluszeit 300 s 6 parametrierbare, potenzialgetrennte Digitaleingänge; umschaltbar PNP/NPN 2 parametrierbare Analogeingänge, beide als 7./8. Digitaleingang nutzbar 0 10 V, 0 20 ma und V (AIN1) 0 10 V und 0 20 ma (AIN2) 3, parametrierbar, DC 30 V/5 A (ohmsche Last), AC 250 V/2 A (induktive Last) 2, parametrierbar (0/ ma) lineare U/f-Kennlinie; quadratische U/f-Kennlinie; Multipoint-Kennlinie (parametrierbare U/f-Kennlinie); Fluss-Stromregelung (FCC), Energiesparmodus 15, parametrierbar Umrichter 440 Netzspannung und Leistungsbereiche 1 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % Schutzart IP20 Betriebstemperatur Überlastfähigkeit/Zykluszeit Digitaleingänge Analogeingang Relaisausgang Analogausgang Regelungsverfahren Festfrequenzen CT (constant torque) 0, kw 0, kw 0, kw 0, kW bei CT, 0,12 75 kw: C ( F) bei VT, 0,12 75 kw: C ( F) bei kw: C ( F) VT (variable torque) - 5, kw 7, kw 1,5 90 kw bei CT, 0,12 75 kw: Überlaststrom 1,5 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 150 % Überlastbarkeit) während 60 s; Zykluszeit 300 s und 2 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 200 % Überlastbarkeit) während 3 s; Zykluszeit 300 s bei CT, kw: Überlaststrom 1,36 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 136 % Überlastbarkeit) während 57 s; Zykluszeit 300 s und 1,6 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 160 % Überlastbarkeit) während 3 s; Zykluszeit 300 s bei VT, 5,5 90 kw: Überlaststrom 1,4 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 140 % Überlastbarkeit) während 3 s und 1,1 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 110 % Überlastbarkeit) während 60 s; Zykluszeit 300 s bei VT, kw: Überlaststrom 1,5 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 150 % Überlastbarkeit) während 1 s und 1,1 x Bemessungs-Ausgangsstrom (d.h. 110 % Überlastbarkeit) während 59 s; Zykluszeit 300 s 6 parametrierbare, potenzialgetrennte Digitaleingänge; umschaltbar PNP/NPN 2 parametrierbare Analogeingänge, beide als 7./8. Digitaleingang nutzbar 0 10 V, 0 20 ma und V (AIN1) 0 10 V und 0 20 ma (AIN2) 3, parametrierbar, DC 30 V/5 A (ohmsche Last), AC 250 V/2 A (induktive Last) 2, parametrierbar (0/ ma) Vector Control, Drehmomentenregelung, lineare U/f-Kennlinie; quadratische U/f-Kennlinie; Multipoint-Kennlinie (parametrierbare U/f-Kennlinie); Fluss-Stromregelung (FCC) 15, parametrierbar Siemens AG Industry Sector Drive Technologies Standard Drives Änderungen vorbehalten Bestell-Nr. 6ZB5721-0AD01-0BA0 Dispo BR VOG 6 De / Printed in Germany Siemens AG 2008 Änderung Die Informationen in dieser Broschüre ent halten Beschreibungen bzw. Leistungs merk male, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungs merkmale sind nur dann ver bindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrück lich ver einbart werden. Liefer möglichkeiten und technische Änderungen vor behalten. Alle Erzeugnisbezeich nungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zu liefern der Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.