در این مقاله سعی شده است تا ابتدا به فناوریهای پیشرفته در اینورتر یاسکاوا پرداخته شود. در این مقاله ابتدا در مورد ساختار کلی اینورتر بحث شده و سپس در مورد فناوریهای پیشرفته در اینورتر نسل جدید یاسکاوا (مانند GA500 و GA700) که وجود آنها بهرهوری سیستم اتوماسیون صنعتی را افزایش میدهد بحث میشود.
اینورتر یا درایو یکی از المانهای اساسی و حیاتی در صنعت برق ایران میباشد که وظیفهی اصلی آن تبدیل برق DC به برق AC با فرکانس مد نظر میباشد. به دلیل این که سرعت موتور القایی رابطهی مستقیمی با فرکانس خروجی درایو دارد؛ میتوان با تنظیم پارامترهای درایو، فرکانس خروجی این دستگاه را تا بازهی مشخصی تغییر داد تا در نهایت بتوان سرعت موتور القایی را بنابر نیاز کاربر و کاربرد مورد نظر کنترل کرد.
تقریبا تمام درایوهای عرضه شده در صنعت دارای دو حالت سنگین کار و سبک کار هستند؛ که در حالت سبک کار، درایو گشتاور سبک و با تغییرات کم برای موتور فراهم میسازد. این حالت در کاربردهایی که نیاز به بار ثابت دارند، مانند فنهای صنعتی و پمپهای آب استفاده میشود. این حالت خصوصیات متفاوتی دارد. از جمله در این حالت، گشتاور نامی موتور بر خودش اعمال میشود و همچنین تحمل اضافه بار محدود است. از دیگر خصوصیات این حالت میتوان به مصرف انرژی کمتر و عملکرد نرمتر برای بارهای پایدار اشاره کرد. طول عمر موتور و اینورتر در این حالت بهینه است.
اینورترهای یاسکاوا در کاربردهای سنگین
کمپرسورها، نوار نقالههای سنگین و میکسرهایی که نیاز به گشتاور بالا دارند از حالت سنگین کار موتور بهره میبرند. در حالت سنگین کار، اینورترها توانایی تحمل اضافه بار بالا را برای مدت کوتاه دارند؛ بهعنوان مثال، میتوانند ۱۵۰٪ تا ۲۰۰٪ گشتاور را برای چند ثانیه تامین کنند. این قابلیت باعث پاسخ سریع به تغییرات بار و افزایش گشتاور اولیه میشود. علاوه بر این موارد، کنترل گشتاور بهینه باعث جلوگیری از افت سرعت و بهبود عملکرد سیستم میگردد. به دلیل این توانمندیها، مصرف انرژی در حالت سنگین کار معمولاً بالاتر است.
فناوریهای نسل جدید اینورترهای یاسکاوا
درایوها سالهاست امکان تغییر فرکانس خروجی برای کنترل سرعت موتور و انتخاب حالت سنگینکار یا سبککار را دارند. مدلهای قدیمیتر یاسکاوا مثل V1000 و A1000 این ویژگیها را بهطور کامل پشتیبانی میکردند.
نسل جدید درایوهای یاسکاوا یعنی GA500 فراتر رفته و جدیدترین فناوریهای پیشرفته در اینورتر را ارائه میدهد؛ قابلیتهایی که در مدلهای قبلی یکپارچه وجود نداشتند. GA500 یک میکرودرایو جمعوجور است که نصب و راهاندازی آن بسیار ساده شده. صفحهکلید جداشوندهاش امکان پشتیبانگیری از پارامترها را فراهم میکند. همچنین میتوان از طریق USB و نرمافزار DriveWizard 10 حتی بدون تغذیهی اصلی به آن وصل شد. این ویژگی در عیبیابی و استفاده از اُسیلوسکوپ داخلی نرمافزار برای ضبط سیگنالها بسیار کاربردی است.
برخی مدلهای GA500 علاوهبر این امکانات، به ترانزیستور ترمزی پویا و قابلیتهای ایمنی برنامهپذیر هم مجهز هستند تا عملکرد دستگاه را بهطور مداوم پایش کنند.
معرفی نسل قدرتمند اینورتر سری GA700 یاسکاوا
مدل GA700 تحول بزرگی در کنترل موتور ایجاد کرده و از نظر مهندسی اهمیت زیادی دارد. چرا که جدیدترین فناوریهای پیشرفته در اینورتر تعبیه شده است. این درایو میتواند موتورهای سنکرون مغناطیس دائم را هم در حالت حلقه باز و هم حلقه بسته کنترل کند. همچنین بدون نیاز به انکودر، کنترل صفر دور (zero-speed) را در اختیار کاربر میگذارد؛ قابلیتی که هم زمان راهاندازی را کوتاه میکند و هم هزینه سیستم را پایین میآورد.
خانواده GA700 دامنه توان وسیعتری را پوشش میدهد و تا چندصد کیلووات را با گزینههای ظرفیت دقیقتر پشتیبانی میکند. این درایو همچنین فرکانس خروجی بالایی، حدود ۵۹۰ هرتز، ارائه میدهد تا کاربر بتواند موتور و بار را به شکل بهینهتری با هم هماهنگ کند.
در این مقاله تلاش میکنیم ذهن خواننده را با قابلیتهای اختصاصی درایوهای نسل جدید یاسکاوا بیشتر درگیر کنیم و نشان دهیم چرا این خانواده درایو یک گام جلوتر از نسلهای قبلی است.
ویژگیهای نوین اینورتر GA500
در این بخش قابلیتهای نوین درایو GA500 را معرفی میکنیم؛ از فناوریهای پیشرفته در اینورتر میتوان به قابلیتهایی مثل کنترل پیشرفته موتور، ویژگیهای حفاظتی و ابزارهای نرمافزاری که به افزایش بهرهوری سیستمهای صنعتی و بالا بردن بازدهی انواع موتور کمک میکنند.
قابلیتهای نرمافزاری
GA500 از نرمافزارهای پیشرفتهای برای تنظیم و پایش بهره میبرد. از فناوریهای پیشرفته در اینورتر میتوان به نرم افزار نسخه دسکتاپ DriveWizard Industrial، امکان مدیریت پارامترها و راهاندازی سریع اشاره کرد و نسخهی موبایل آن (DriveWizard Mobile) اجازه برنامهریزی و نظارت بر درایو از طریق تلفن همراه را میدهد. اطلاعات درایو بصورت خودکار به سرویس ابری Yaskawa Drive Cloud ارسال شده و در دسترس قرار میگیرد. همچنین محیط برنامهنویسی DriveWorksEZ (به صورت Function Block Diagram) با بیش از 400 بلوک آماده، امکان پیادهسازی توابع کاربردی سفارشی را در خود درایو فراهم میکند.
یک قابلیت جدید GA500 امکان برنامهریزی و بهروزرسانی پارامترها از طریق پورت USB حتی در صورت قطع برق اصلی است که سرعت و سهولت تنظیم میان چند درایو را بطور چشمگیری افزایش میدهد.
طراحی، ابعاد و سهولت نصب و راهاندازی
طراحی GA500 بسیار فشرده و مدرن است. این درایو در مقایسه با رقبا تا ۳۰٪ کوچکتر بوده و بهطورکلی footprint آن مشابه مدل V1000 است. از جمله نوآوریها در درایو GA500، امکان نصب درایوها در کنار هم و بدون هیچ فاصله هوایی است؛ بهطوری که برخلاف V1000 که نیاز به ۲ میلیمتر فاصله کناری دارد، GA500 میتواند بدون فضای اضافی در کنار درایوها قرار گیرد. بدنهی GA500 نسبت به نسل قدیم مقاومتر شده و بر اساس استاندارد RoHS2 و استانداردهای حفاظتی طراحی شده است.
ویژگیهای حفاظتی و ایمنی
درایو GA500 دارای ویژگیهای ایمنی پیشرفته میباشد. این مدل از درایو، از تابع ایمنی ایستایی گشتاور (STO) تعبیه شده با سطح ایمنی SIL3/PL e پشتیبانی میکند؛ در حالی که مدلهای قدیمیتر مانند V1000 یا A1000 صرفاً SIL2/PL d را ارائه میکردند. علاوه بر این، گواهیهای بینالمللی گسترده (مانند UL، CE و TUV) و بکارگیری مواد سازگار با محیط زیست در ساخت آن مشهود است.
قابلیتهای ارتباطاتی
درایو GA500 در حوزه ارتباطات صنعتی، انعطافپذیری وسیعی دارد. این درایو با استفاده از آپشن کارت (Option Card) از پروتکلهای مدرن و استاندارد مانند DeviceNet، EtherCAT، PROFINET، EtherNet/IP، PROFIBUS-DP و MODBUS TCP/IP پشتیبانی میکند. پروتکل Modbus بهصورت تعبیهشده در سختافزار نیز در GA500 قرار گرفته است. ضمن اینکه امکان ارتباط شبکهای بین چندین درایو از طریق همین پروتکلها فراهم شده که نظارت و کنترل متمرکز را تسهیل میکند.
بهطور خلاصه، GA500 تمام استانداردهای ارتباطی رایج را در بر میگیرد. در مدلهای A1000 و V1000 از پروتکل Modbus RTU پشتیبانی میشد که در مدل GA500 با Modbus TCP جایگزین شده است.
دانلود کاتالوگ فارسی اینورتر سری GA500 یاسکاوا
قابلیتهای نوین اینورتر GA700
در قسمت قبل سعی شد قابلیتها و نوآوریهای اینورتر GA500 با اینورتر V1000 مقایسه شود. اکنون در این قسمت سعی شده است نوآوریهای GA700 با مدل قدیمی معادل خودش، یعنی A1000 مقایسه گردد.
کنترل موتور
درایو GA700 از کنترل نرمافزاری جدیدی برخوردار است که امکان کنترل انواع موتور القایی، موتور مغناطیس دائم (سطحی و داخلی) و موتورهای سنکرون رلوکتانسی را با انکدر و یا بدون انکدر را فراهم میکند. علاوه بر این مورد، درایو GA700 از روشهای closed/open-loop vector control (که از فناوریهای پیشرفته در اینورتر میباشد) و کنترل مبتنی بر ولتاژ بر فرکانس (V/f) پشتیبانی میکند. این قابلیتها اجازه میدهند که در سرعت صفر نیز گشتاور تولید گردد.
در مقابل، درایو A1000 محدود به کنترل موتورهای القایی و موتورهای مغناطیس دائم سطحی و داخلی است و از الگوریتمهای vector حلقه باز و حلقه بسته و همچنین V/f پشتیبانی میکند. به طور خلاصه، GA700 طیف وسیعتری از موتورها (شامل موتورهای سنکرون و رلوکتانسی) را میتواند به طور دقیق کنترل کند و کنترل برداری آن پیشرفتهتر از سری A1000 است.
نرم افزارها و ابزار پیکربندی
برای پیکربندی و نظارت، سری A1000 از نرم افزار DriveWizard Industrial روی کامپیوتر شخصی پشتیبانی میکند و امکان برنامهنویسی منطقی با DriveWorksEZ را دارد. در حالی که GA700 علاوه بر DriveWizard دسکتاپ، اپلیکیشن DriveWizard Mobile (با قابلیت اتصال به Yaskawa Drive Cloud) و بلوتوث را نیز معرفی کرده است. در سری GA700، یک پورت USB تعبیه شده وجود دارد که امکان برنامه نویسی بدون منبع تغذیه را ممکن میسازد؛ در حالی که سری A1000 نیازمند USB خارجی برای انتقال پارامترها بود. تابع برنامهنویسی داخلی DriveWorksEZ در هر دو درایو موجود است، اما در GA700 بصورت آماده درونسازی شده و با رابط گرافیکی کاربرپسندتری ارائه شده است.
طراحی فیزیکی و نصب
درایو GA700 با طراحی فشرده و مدرن خود باعث میشود فناوریهای پیشرفته در اینورتر به راحتی تعبیه شود. این درایو را میتوان بدون فاصله اضافی، پهلو به پهلو قرار داد و بهاینترتیب فضای تابلو را بهطور چشمگیری کاهش داد. بردهای داخلی آن با پوشش محافظ (Coated PCB) ایمنسازی شدهاند و مدل استاندارد با IP20 ارائه میشود؛ برای محیطهای بسته هم کیت اختیاری NEMA1 در دسترس است. علاوه بر این، GA700 به ترانزیستور ترمزی داخلی (تا توان 90 کیلووات) و خازنها و فنهای بادوام مجهز است.
از نظر شرایط محیطی، این درایو در بازهی ۱۰- تا ۶۰+ درجه سانتیگراد قابل استفاده است و تا ۵۰ درجه سانتیگراد بدون نیاز به کاهش توان کار میکند. در مقابل، سری A1000 فقط تا ۵۰ درجه سانتیگراد مشخص شده و برای نصب به فاصله بیشتری نیاز دارد.
به طور خلاصه، GA700 نسبت به A1000 فضای کمتری اشغال میکند، عمر قطعات بیشتری دارد و در دماهای بالاتر هم بدون مشکل کار میکند.
ایمنی و حفاظت
هر دو مدل A1000 و GA700 حفاظتهای الکتریکی و حرارتی پیشرفتهای دارند، از جمله حفاظت حرارتی موتور و محافظت در برابر اضافه جریان. GA700 به طور ویژه دارای ویژگیهای ایمنی تعبیه شده است: مدار دو کاناله (Safe Torque Off) STO با استاندارد SIL3/PL e تا بدون نیاز به کنتاکتور مکانیکی، قطع قابل اطمینان را فراهم کند.
سری A1000 از طرفی دیگر، دارای STO داخلی است اما تنها تا رتبه PL c، EN ISO 13849-1 Cat.3 و SIL 2 قابل تامین است. هر دو درایو برای عمر طولانی طراحی شدهاند. مشخصات درج شده در سایت اصلی YASKAWA نشان میدهد عمر طراحی حدود 10 سال بدون نیاز به تعمیرات عمده است. GA700 علاوه بر این از پایش طول عمر عملکردی روی فنها و خازنها پشتیبانی میکند و هشدار تعویض قطعات را قبل از خرابی میدهد.
قابلیتهای ارتباطاتی
از فناوریهای پیشرفته در اینورتر GA700 میتوان به انعطافپذیری شبکهای بالای آن اشاره کرد. انواع ماژولهای ارتباطاتی برای آن عرضه شده که شامل PROFIBUS-DP، Modbus-TCP، Powerlink، Ethernet/IP، EtherCAT، DeviceNet و … میشود. علاوه بر این، تغذیه حفاظتی ورودی 24 ولت تعبیه شده موجب تداوم ارتباط شبکه در زمان قطعی برق میگردد. سری A1000 نیز پروتکلهایی مانند Modbus RTU روی RS-485 را بهصورت داخلی پشتیبانی میکند و آپشن کارتها برای شبکههای مطرح صنعتی (Profibus-DP، Profinet، Modbus-TCP، Devicenet، Ethernet/IP، Mechaterolink-II و …) دارد. بهطور کلی، GA700 با پوشش یکپارچه شبکههای مدرن و پشتیبانی از ابزارهای نسل جدید (اپلیکیشن موبایل، فضای ابری و پورت USB) نسبت به A1000 گامهای جدیدی در حوزهی ارتباطات برداشته است.
