Керівництво з інженерної заміни перетворювачів частоти: Перехід від Schneider Electric Altivar Process ATV930 до Veichi AC310
Ретрофіт та модернізація систем регульованого електроприводу є критично важливими завданнями для підтримки безперервності технологічних процесів у сучасній промисловості. Перехід від високонадійних, але конструктивно складних перетворювачів частоти серії Schneider Electric Altivar Process ATV930 до високопродуктивних векторних приводів Veichi AC310 дозволяє суттєво оптимізувати простір усередині шаф керування завдяки компактному книжковому дизайну останніх, забезпечуючи при цьому гнучке керування як асинхронними, так і синхронними двигунами на постійних магнітах. Цей двосторінковий інженерний мануал містить вичерпну інформацію, необхідну для швидкої фізичної заміни та програмного налаштування обладнання безпосередньо на об'єкті.
Сторінка 1: Порівняння апаратних інтерфейсів та схем керування
Фізична заміна перетворювача частоти починається зі співставлення клемних колодок плати керування. Хоча Altivar Process ATV930 розроблений для комплексних інфраструктурних завдань і має надлишкову кількість інтегрованих інтерфейсів, серія Veichi AC310 пропонує раціональну та компактну топологію плати керування з можливістю модульного розширення під конкретні промислові вимоги.
Візуальне співставлення клемних колодок плати керування
Для полегшення роботи монтажного персоналу нижче наведено топологічне розташування основних інтерфейсних клем для обох пристроїв. Схеми відображають стандартні плати керування в розрізі їхнього фізичного групування.
| Schneider Electric Altivar ATV930 | Veichi AC310 | ||
| Клеми ATV930 | Призначення (ATV930) | Клеми AC310 | Призначення (AC310) |
| R1A R1B R1C | Реле 1 (Аварія NO/NC/COM) | TA TB TC | Реле 1 (Аварія NO/NC/COM) |
| R2A R2C | Реле 2 (NO) | +24V Y | Живлення 24 В / Цифр. вихід Y |
| R3A R3C | Реле 3 (NO) | +10V VS AS | Опорне 10 В / Вхід U / Вхід I |
| STOA STOB 24V | Безпечний вимк. моменту/24 В | AI GNDA AO1 | Унів. вхід / Аналог. GND / AO1 |
| +10V AI1 COM | Опорне 10 В / Вхід U / Земля | X1 X2 X3 | Дискретний вхід 1, 2, 3 |
| AI2 AI3 AQ1 | Універс. вхід / Вхід I / AQ1 | X4 X5 COM | Дискретний вхід 4, 5 / Земля |
| AQ2 DI1 DI2 | AQ2 / Дискретний вхід 1, 2 | PLC STO1 STO2 | Вибір логіки NPN-PNP / STO 1,2 |
| DI3 DI4 DI5 | Дискретний вхід 3, 4, 5 | +24V COM | Джерело STO 24 В / Земля STO |
| DI6 DI7 DI8 | Дискретний вхід 6, 7, 8 | ||
Таблиця взаємного відображення спільних входів та виходів підключення
Під час виконання монтажних робіт провідники кабелів керування мають бути перепідключені відповідно до наступної інженерної таблиці відповідності. Дані враховують електричні характеристики та функціональне призначення кожного терміналу:
| Функціональна група | Клема Altivar ATV930 | Клема Veichi AC310 | Електричні параметри та особливості перепідключення ланцюгів |
| Електроживлення | +24V | +24V | Допоміжне джерело живлення 24 В постійного струму. У ATV930 забезпечує струм до 200 мА, у AC310 — до 100 мА. |
| Електроживлення | COM | COM | Спільна шина (земля) для дискретних сигналів та допоміжного живлення 24 В. |
| Електроживлення | +10V | +10V | Опорна напруга для підключення аналогового потенціометра завдання. Максимальний струм: ATV930 — 10 мА, AC310 — 50 мА. |
| Дискретні входи | DI1 | X1 | Багатофункціональний вхід 1. За замовчуванням: команда "Пуск Вперед" (Run Forward). |
| Дискретні входи | DI2 | X2 | Багатофункціональний вхід 2. За замовчуванням: команда "Пуск Назад" (Run Reverse). |
| Дискретні входи | DI3 | X3 | Багатофункціональний вхід 3. За замовчуванням: зовнішнє скидання аварії (Reset). |
| Дискретні входи | DI4 | X4 | Багатофункціональний вхід 4. За замовчуванням: вибір багатошвидкісного режиму (крок 1). |
| Дискретні входи | DI5 | X5 | Багатофункціональний вхід 5. Може функціонувати як високочастотний імпульсний вхід PUL (0...100 кГц). |
| Дискретні входи | DI6...DI8 | X6...X8 (Плата) | Потребує встановлення плати розширення AC300IO1, оскільки базова модель AC310 має лише 5 дискретних входів. |
| Аналогові входи | AI1 | VS | Аналоговий вхід напруги. Діапазон завдання: 0...+10 В постійного струму, опір 75 кОм. |
| Аналогові входи | AI2 | AI | Універсальний вхід. Налаштовується на струм чи напругу за допомогою джампера J1/J2. |
| Аналогові входи | AI3 | AS | Аналоговий вхід струму. За замовчуванням налаштований на 4...20 мА (опір 250 Ом). |
| Аналогові входи | COM (Analog) | GNDA | Спільна аналогова земля для захисту від шумів та спотворення сигналів завдання. |
| Аналогові виходи | AQ1 | AO1 | Аналоговий вихід. Програмно конфігурується як напруга 0...10 В або струм 0/4...20 мА. |
| Аналогові виходи | AQ2 | AO2 (Плата) | Для використання другого аналогового виходу необхідна плата розширення AC300IO1. |
| Релейні виходи | R1A/R1B/R1C | TA/TB/TC | Вихідне реле аварії. Перекидний контакт: NO (TA-TC), NC (TB-TC). Макс. струм у AC310: 3 А (240 В AC). |
| Релейні виходи | R2 / R3 | Y / TA2 (Плата) | Логічний вихід DQ- на ATV930 відображається на транзисторний вихід з відкритим колектором Y на AC310. |
| Безпека (STO) | STOA / STOB | STO1 / STO2 | Ланцюги системи Safe Torque Off. Рівень безпеки SIL3 у обох виробників. |
Особливості монтажу та підготовки провідників
Перед фіксацією кабелів у клемниках необхідно забезпечити точне зачищення ізоляції. Для перетворювача Altivar ATV930 довжина зачищення складає 11 мм для релейних ланцюгів, 7.5 мм для аналогових та STO ланцюгів і 6.5 мм для дискретних джерел сигналів. Натомість Veichi AC310 використовує спрощені гвинтові клеми європейського типу, які значно знижують час монтажу і виключають потребу в жорсткому диференціюванні довжини зачищення, забезпечуючи надійний контакт при стандартній підготовці провідників.
Важливим кроком є узгодження логіки дискретних входів. На ATV930 вибір Sink (негативна логіка) чи Source (позитивна логіка) реалізується за допомогою перемикача конфігурації. На Veichi AC310 для цього використовується апаратне перемикання перемички між клемами +24V, PLC та COM. Для реалізації логіки NPN (за замовчуванням) клема PLC з'єднується з +24V. Якщо зовнішній контролер керує приводом за допомогою позитивної логіки PNP, перемичку необхідно встановити між клемами PLC та COM.
Сторінка 2: Налаштування параметрів, макроси та автоналаштування двигуна
Процес пусконалагодження Veichi AC310 замість Altivar Process полягає в перенесенні конфігурації двигуна зі спрощеного меню у відповідні реєстрові групи параметрів F00...F02 приводу Veichi.
Таблиця Топ-10 популярних параметрів для міграції
Нижче наведено порівняльну таблицю найважливіших параметрів для обох пристроїв, що забезпечують запуск базових функцій електроприводу:
| № | Функція налаштування | Параметр ATV930 | Параметр AC310 | Діапазон значень у Veichi AC310 | Заводське значення AC310 | Інженерний опис та вказівки щодо налаштування |
| 1 | Режим керування двигуном | Ctt | F01.00 | 0...20 | 0 | 0: Скалярне U/f; 1: Векторне без датчика (SVC); 2: Векторне з датчиком зворотного зв'язку (FVC). |
| 2 | Джерело команди запуску | tCC | F01.01 | 0...3 | 0 | 0: Пульт; 1: Клеми плати (X1-X5); 2: Комунікація RS485; 3: Опціональна комунікаційна плата. |
| 3 | Головне джерело частоти | Fr1 | F01.02 | 0...11 | 0 | 0: Цифрове завдання; 1: Потенціометр панелі; 2: Аналоговий VS (0...10 В); 3: Аналоговий AI. |
| 4 | Кількість полюсів двигуна | — | F02.01 | 2...98 | 4 | Визначається за формулою: P = 120 × f / n, де f — номінальна частота, а n — номінальна швидкість двигуна. |
| 5 | Номінальна потужність | nPr | F02.02 | 0.1...1000.0 кВт | Залежно від моделі | Номінальна потужність електродвигуна в кіловатах, згідно з його паспортною табличкою. |
| 6 | Номінальна частота | FrS | F02.03 | 0.01...500.00 Гц | 50.00 Гц | Номінальна частота живлення двигуна (50.00 Гц або 60.00 Гц для мереж типу NEMA). |
| 7 | Номінальна швидкість | nSP | F02.04 | 0...60000 об/хв | Залежно від моделі | Паспортна швидкість обертання ротора під номінальним навантаженням (з урахуванням ковзання). |
| 8 | Номінальний струм | nCr | F02.06 | 0.1...3000.0 А | Залежно від моделі | Номінальний струм електродвигуна для розрахунку моделі теплового захисту статора. |
| 9 | Час розгону (прискорення) | ACC | F01.22 | 0.00...650.00 с | 10.00 с | Час для зміни швидкості від нульової до максимальної вихідної частоти. |
| 10 | Час гальмування (уповільнення) | dEC | F01.23 | 0.00...650.00 с | 10.00 с | Час для зниження швидкості від максимальної частоти до повної зупинки вала. |
Для забезпечення коректного обмеження діапазону швидкостей використовуються додаткові параметри. Мінімальна робоча частота приводу задається параметром F01.13 (аналог LSP на ATV930), а максимальна вихідна частота — параметром F01.10 або F01.12 (відповідно до HSP у Schneider).
Швидке групове налаштування під технологічне призначення (Макроси)
Для автоматизації та полегшення процесу програмування в Veichi AC310 впроваджено функцію автоматичного налаштування під конкретну мету (наприклад, насос, вентилятор чи конвеєр):
Вибір профілю роботи (F00.01): За замовчуванням параметр має значення 0 (загальнопромисловий режим високої перевантажувальної здатності типу G). Встановлення F00.01 = 1 перемикає привід у режим "P" для вентиляторів та відцентрових насосів, оптимізуючи енергоспоживання та знижуючи динамічні перевантаження.
Ініціалізація та масштабування параметрів (F00.03): Для автоматичного застосування оптимальних параметрів під обраний тип навантаження необхідно виконати ініціалізацію, встановивши F00.03 = 11 (ініціалізація типу 1, що відновлює всі параметри до заводських за винятком введених даних двигуна) або F00.03 = 22. Це автоматично налаштує криву енергозбереження V/F, захисти від сухого ходу та логіку роботи вбудованого PID-регулятора.
Порядок виконання автоналаштування двигуна (Auto-tuning)
Для досягнення високої динамічної точності, стабільності крутного моменту на низьких частотах та правильної роботи алгоритмів компенсації ковзання, після введення паспортних даних двигуна необхідно провести процедуру автоналаштування:
Визначення типу автоналаштування (F02.07):
- F02.07 = 1 — Обертове налаштування (Rotary): Вимагає повного механічного від'єднання вала двигуна від робочого органу машини. Забезпечує найвищу точність визначення взаємної індуктивності та струму холостого ходу електродвигуна.
- F02.07 = 2 — Статичне налаштування (Static): Дозволяє ідентифікувати параметри статора (активний опір, індуктивність розсіяння) без обертання вала. Рекомендується застосовувати, коли демонтаж механічних передач є неможливим.
Запуск ідентифікації: Після вибору режиму в F02.07 та збереження значення кнопкою "ENTER"/"SET", необхідно натиснути зелену клавішу RUN на пульті керування. На дисплеї з'явиться індикація процесу вимірювання, яка згасне після автоматичного повернення приводу в стан готовності.
Активація та логіка роботи системи безпеки Safe Torque Off (STO)
Перетворювач частоти Veichi AC310 оснащений апаратною платою безпеки STO, яка відповідає стандарту IEC 61800-5-2:2016 та має сертифікацію рівня SIL3. Система запобігає випадковому запуску двигуна шляхом дубльованого апаратного блокування імпульсів керування на затворах силових транзисторів IGBT. Для нормального функціонування приводу на клеми STO має бути подано напругу 24 В постійного струму відповідно до логічної схеми пристрою:
| Стан входу STO1 | Стан входу STO2 | Стан виходу ШІМ на двигун (PWM Output) | Код стану на дисплеї |
| Замкнений на +24V | Замкнений на +24V | Дозволений (Нормальна робота приводу) | Поточна частота / Готовий |
| Розімкнений (Open) | Замкнений на +24V | Заблокований (Аварійне вимкнення моменту) | Помилка 38.01 (STO Hardware Fault) |
| Замкнений на +24V | Розімкнений (Open) | Заблокований (Аварійне вимкнення моменту) | Помилка 38.01 (STO Hardware Fault) |
| Розімкнений (Open) | Розімкнений (Open) | Заблокований (STO активовано системою безпеки) | Стан STO (Безпечний зупин) |
При заводському постачанні клеми STO1 та STO2 з'єднані перемичками з вбудованим джерелом +24V на платі STO. Під час інтеграції в зовнішні ланцюги безпеки (наприклад, кнопки аварійного зупину або реле безпеки) ці перемички демонтуються, а підключення виконується екранованим кабелем довжиною не більше 20 м для усунення наведених перешкод.
