Individuelles Antreiben

Inverter – Antriebssysteme sollen sich intuitiv, durchgängig und schnell parametrieren und bedienen lassen. Von der Projektierung über die Inbetriebnahme bis zum Service steigern sie die Wertschöpfung des Maschinenbauers. Das neue L-force steht für skalierte Lösungen.

10. April 2008

Die Anforderungen des Maschinen und Anlagenbaus an die Antriebstechnik sind klar umrissen. Antriebssysteme müssen in Funktionsumfang und Leistung exakt zur Antriebsaufgabe passen, dabei mit hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer die jeweilige Anwendung antreiben.

Die Inverter Drives 8400 von Lenze sind Bestandteil der Automatisierungsplattform L-force und optimal auf alle Motoren und Komponenten von Lenze abgestimmt. Auf diese Weise realisiert der Spezialist für Antriebs- und Automatisierungstechnik zuverlässige und schlüsselfertige Antriebssysteme aus einer Hand. Geräteeigenschaften, Funktionen und Ausstattung der Inverter Drives 8400 sind klar abgestuft und bauen in Form eines »Rightsizing« konsequent aufeinander auf. Die Skalierung beinhaltet die Ausführungen BaseLine für Basisfunktionalitäten, StateLine für marktübliche Standardaufgaben sowie HighLine für anspruchsvolle Anwendungen von Frequenzumrichtern.

Identische Maße

Der Grundgedanke bei der Entwicklung der Reihe: Jedes höherwertige Gerät enthält alle Merkmale des Vorgängers, um einfache Funktionserweiterungen in bereits bestehenden Systemen zu gewährleisten. Dazu gehört auch, dass die Einbaubreiten und -tiefen innerhalb gleicher Leistungsklassen identisch sind, um bestehende Schaltschrankarchitekturen sehr schnell funktional erweitern zu können.

Gleichzeitig hat Lenze höchstes Augenmerk auf durchgängige Handhabung gelegt. Wer den BaseLine verstanden hat, kann auch den StateLine und HighLine einfach bedienen. Die Parametrierung erfolgt immer über die gleiche Diagnose- Schnittstelle mit derselben Parametrierungssoftware oder dem Keypad – wahlweise auch über den angeschlossenen Feldbus. Dies erleichtert die Handhabung im Engineering, bei der Inbetriebnahme und im Service, zumal alle zum Betrieb notwendigen Parameter auf einem Memory Modul abgespeichert sind.

Bei Gerätetausch erfolgt die Parametrierung somit durch Stecken des vorhandenen, bereits parametrierten Memory Moduls mit wenigen Handgriffen. Schneller und einfacher geht es nicht. Der Umrichtertausch kann somit auch durch weniger qualifiziertes Wartungspersonal eines Fertigungsbetriebs übernommen werden – ohne dabei wichtige Einstellungen vergessen zu können. Die Parametrierung ist außerdem auf beliebig viele andere Memory Module kopierbar. Dies führt zu deutlich schnelleren Inbetriebnahmen – vor allem im Serienmaschinenbau.

Pumpen- und Lüfterantriebe

Ob als spannungsgesteuerter Drehzahlsteller oder im Betrieb mit sensorloser Vektorregelung ist der 8400 BaseLine zugeschnitten für den Einsatz in kontinuierlichen Prozessen wie einfachen Fördersystemen, Pumpen und Lüftern. Er stellt in puncto Funktionalität und Antriebsverhalten die Basisausführung dar – kommt dann zum Zug, wenn eine vergleichsweise geringe Funktionalität ausreicht.

Palettierer mit dem StateLine

Sind beispielsweise Palettierautomaten und Hubwerke auszurüsten, steht der 8400 State Line zur Verfügung. Für diese von einer SPS gesteuerten Aufgaben der Fördertechnik sind meistens Standard- Asynchronmotoren mit mittlerer Dynamik als treibende Kraft im Einsatz. Das Anforderungsprofi l derartiger Antriebe beinhaltet den ruckfreien Betrieb mit S-Rampen, eine Positioniergenauigkeit von wenigen Millimetern, die Umsetzung generatiorischer Energie in Bremswiderständen per Bremschopper sowie das verschleißfreie Ansteuern einer elektromagnetischen Betriebsbremse.

Der StateLine ist für den Vier-Quadranten- Betrieb konzipiert und erfüllt diese Anforderungen in der Grundausstattung. Die Anschlussmöglichkeit eines HTL-Encoders mit zweispuriger Rückführung ermöglicht im Zusammenspiel mit dem integrierten PID-Regler genaue Drehzahlregelungen und das Halten von Lasten mit Schlupffrequenz bei Drehzahl null. Die Überlastfähigkeit von 200 Prozent des Nennmoments kompensiert sehr gut temporäre Lastspitzen, woraus ein robustes, störungsfreies Betriebsverhalten resultiert.

Tabellenpositionierung mit dem HighLine

Als dritte Ausführung verfügt der HighLine – zusätzlich zum Funktionsumfang des State Line – über eine integrierte Tabellenpositionierung (Indexing). Die SPS überwacht als Master die Positioniervorgänge, wird jedoch von der Verwaltung der Positionstabelle und der Umrechnung der Absolutwerte auf Encoderpositionen selbst befreit. Damit empfehlen sich die Geräte als effiziente Antriebe für Anwendungen wie Drehverteiler, Füllsysteme und allgemein für taktgesteuerte Positioniersysteme, die eine Vielzahl fest definierter Positionen anfahren müssen.

Die Betriebsbremsenansteuerung lässt sich mit dem HighLine direkt über einen Hochstromausgang realisieren. Somit entfallen Signalübertragungszeiten zu externen Verstärkermodulen – die Bremsenreaktionszeit verringert sich. Durch das schnelle Betätigen und Lüften der Bremse erhöht sich die Positioniergenauigkeit in Kombination mit der 100-kHz-Rückführung, basierend auf hoch auflösenden Encodern, signifikant. Dies ermöglicht Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen durch schnellere Taktzyklen mit höherer Dynamik und Genauigkeit.

Funktionsblöcke frei editierbar

Der HighLine bietet ferner die frei editierbare Funktionsblockverschaltung zur Implementierung von Logikprogrammen durch grafische Programmierung. Beliebige Funktionsabläufe – initiiert durch Steuerworte oder Steuerklemmen – lassen sich somit komfortabel realisieren. Spezifische, hoch komplexe Antriebsanforderungen werden auf diese Weise durch einfache, übersichtliche und klar dokumentierte Funktionsblöcke abgebildet. Der HighLine empfiehlt sich damit als flexibler Antriebsregler für anspruchsvolle Applikationen.

Optimiertes Engineering

Engineering, Inbetriebnahme, Parametrierung und Service gestalten sich im Zusammenspiel mit dem L-force Engineer als durchgängiger Software-Umgebung überaus komfortabel. Vordefinierte Antriebskonfigurationen, Funktionsblockverschaltung und Signalflussdiagramme beschleunigen die Lösungserstellung und Inbetriebnahme erheblich. Diagnosemöglichkeiten wie der Datenlogger oder die Auswertung des umrichterinternen Störmeldearchivs sorgen für Transparenz und schnelle Fehlerbehebung.

Die Integration der Tabellenpositionierung in die Frequenzumrichter vereinfacht das Verwalten von Achspositionen und entlastet als dezentrale Systemarchitektur die übergeordnete SPS. Diese Trennung bringt den weiteren Vorteil, dass sich Achspositionen einfacher anpassen lassen. Statt das komplette SPS-Programms zu bearbeiten, werden die Veränderungen ausschließlich im Umrichter vorgenommen.

Bis zu 200 Prozent überlastfähig

Die Überlastfähigkeit bis zu 200 Prozent und die Auslegungstemperatur von 45°C ohne Derating machen die Inverter Drives 8400 zu robusten Antriebsreglern, die auch bei höheren Temperaturen noch ohne Klimatechnik im Schaltschrank auskommen. Dieses führt zu Einsparungen beim Geräte-, Installations- und Überwachungsaufwand. Ab dem StateLine werden thermische Schaltschrankoptimierungen zudem durch die Montagemöglichkeiten der Durchstoß-, oder Coldplate-Technik unterstützt. Die Reihe ist in den marktüblichen Leistungsabstufungen bis 2,2 kW sowohl einphasig als auch dreiphasig verfügbar.

Version für große Leistungen

Die Bemessungsspannungen sind EU-konform mit 230 V und 400 V realisiert. Für größere Leistungen stehen StateLine und HighLine zunächst bis 11 kW/dreiphasig zur Verfügung. Eine Leistungserweiterung bis 55 kW ist in Planung. Ab StateLine sind zukünftig Varianten mit verlackten Platinen sowie der Funktion »Sicherer Halt« (STO) verfügbar. Feldbusse wie Profibus, Ethernet, Powerlink, EtherCat oder Profinet werden durch steckbare Module angebunden. Der CAN-Bus ist serienmäßig integriert. Alle Mitglieder der Gerätefamilie erfüllen die Anforderungen von CE sowie UL und sind RoHS-konform.

Markus Masur, Lenze AG/ps

Erschienen in Ausgabe: 02/2008