آموزش تخصصی اینورترهای زیمنس

 اهمیت اینورتر (درایو) زیمنس

کاربردهای کلیدی درایو زیمنس

درایو زیمنس به دلیل قابلیت‌های پیشرفته‌اش، انتخابی ممتاز برای صنایع زیر است:

• ماشین‌سازی و خطوط تولید دقیق
• صنایع رباتیک و سیستم‌های نقاله هوشمند
• ماشین‌آلات CNC
• صنایع بسته‌بندی، پرکن و داروسازی
• تجهیزات چاپ و نساجی

ساختار و معماری ماژولار اینورتر زیمنس S120

ساختار S120 ماژولار است و اجازه می‌دهد که اینورتر به‌راحتی با سیستم‌های متنوع صنعتی یکپارچه شود. اجزای اصلی این درایو عبارتند از:

1. Control Unit (CU) یا واحد کنترل مرکزی: مسئول پردازش اطلاعات و اجرای الگوریتم‌های کنترلی است.
2. Power Module (PM) یا ماژول قدرت: وظیفه تغذیه و کنترل توان موتور را بر عهده دارد.
3. Line Module: برای تغذیه انرژی به سیستم درایو از شبکه برق.
4. Motor Module: برای ارسال انرژی کنترل‌شده به موتور.
5. رابط‌های ارتباطی: مانند PROFINET، PROFIBUS و CAN نیز در دسترس هستند.

درایو S120 برخلاف سری‌های ساده‌تر (مانند G120 یا V20)، قابلیت‌های بسیار گسترده‌ای از جمله کنترل چند محور به صورت هم‌زمان، پشتیبانی از سیستم‌های ایمنی پیشرفته و پاسخ دینامیکی بسیار بالا را دارد.

پیش‌نیازها و ابزارهای مورد نیاز دوره اینورتر زیمنس

برای یادگیری مؤثر اینورتر S120، داشتن دانش پایه‌ای از مفاهیم اتوماسیون صنعتی، درایوها و نحوه عملکرد موتورهای القایی ضروری است.

مفاهیم پایه‌ای مورد نیاز

• آشنایی با مفاهیمی مانند V/f control، Vector control و Closed-loop vs. open-loop.
• وظیفه اینورتر در کنترل ولتاژ و فرکانس ورودی به موتور برای کنترل سرعت و گشتاور.

نرم‌افزارهای تخصصی

برای پیکربندی، برنامه‌ریزی و مانیتورینگ S120، از نرم‌افزارهای زیر استفاده می‌شود:

• STARTER: نرم‌افزار اصلی زیمنس برای راه‌اندازی و پیکربندی درایوهای S120.
• TIA Portal (با استفاده از Startdrive): برای پروژه‌هایی که درایوها از طریق PLC و HMI کنترل می‌شوند و نیاز به پیکربندی یکپارچه دارند.

تجهیزات لازم برای تمرین عملی

برای آموزش عملی، وجود تجهیزات زیر توصیه می‌شود:

• یک درایو S120 واقعی یا کیت آموزشی.
• موتور سه‌فاز استاندارد.
• رایانه با نرم‌افزار STARTER.
• کابل ارتباطی مناسب (مانند PROFIBUS یا USB).
• تجهیزات ایمنی و منبع تغذیه صنعتی.

مراحل تخصصی نصب و راه‌اندازی (Commissioning)

راه‌اندازی S120 نیاز به دقت بالا و انجام مراحل سخت‌افزاری و نرم‌افزاری بر اساس دستورالعمل‌های زیمنس دارد.

1. ایمنی و نصب سخت‌افزاری

• اولویت ایمنی: قبل از هرگونه دستکاری، تغذیه برق باید کاملاً قطع شود (LOTO) و اتصال ارت (زمین) به صورت صحیح و مؤثر انجام گیرد.
• نصب فیزیکی: ماژول‌ها باید در تابلو با رعایت فاصله کافی برای تهویه مناسب نصب شوند.
• کابل‌کشی: شامل اتصال ورودی برق سه‌فاز به Line Module، اتصال Line Module به Motor Module و خروجی Motor Module به موتور. همچنین، اتصال سنسورها یا انکودرها به CU در صورت نیاز به حلقه بسته.

2. پیکربندی اولیه با STARTER

1. شناسایی و تعریف ساختار: برقراری ارتباط با درایو از طریق نرم‌افزار STARTER و تعریف ساختار درایو (CU به عنوان Master، موتور به عنوان Drive Object) و شناسایی خودکار ماژول‌ها.
2. تعریف مشخصات موتور: وارد کردن دقیق پارامترهای پلاک موتور (توان، ولتاژ، جریان، انکودر و...).
3. انتخاب مد کنترلی: برای کاربردهای موقعیت‌یابی و دقت بالا، کنترل برداری با حلقه بسته (Closed-loop vector control) توصیه می‌شود.
4. Auto-tuning (شناسایی موتور): اجرای خودتنظیم برای تخمین پارامترهای دینامیکی موتور (مانند مقاومت استاتور و اندوکتانس) جهت پایداری کنترل سرعت/گشتاور.
5. تنظیم رمپ‌ها و حفاظت‌ها: تعیین زمان‌های شتاب (ACC) و کاهش (DEC) متناسب با اینرسی بار. تعریف پارامترهای ایمنی مانند حد جریان و حفاظت حرارتی موتور/درایو.
6. ذخیره و ارسال پارامترها: انتقال تمامی تنظیمات از نرم‌افزار به حافظه Control Unit با دستور Download to Drive.

کنترل‌های پیشرفته و یکپارچه‌سازی

یکی از قابلیت‌های کلیدی S120، توانایی آن در کنترل دقیق حرکت با استفاده از حلقه بسته (انکودر) است.

کنترل موقعیت (Position Control)

در پروژه‌های نوار نقاله، چاپ و برش، می‌توان با استفاده از انکودر و فیدبک، و تعریف نقاط هدف (Target Position)، موقعیت‌یابی با دقت بالا را اجرا کرد. نرم‌افزار STARTER ابزارهایی مانند Position Control را برای این منظور فراهم می‌کند.

نگاشت سیگنال‌ها (BICO)

سیستم BICO (تکنولوژی ارتباط بلوک‌ها) در درایوهای SINAMICS امکان اتصال انعطاف‌پذیر هر سیگنال ورودی یا خروجی را به یک وظیفه فراهم می‌کند.

• ورودی‌های دیجیتال (DI): برای فرمان‌های استارت/استاپ، تغییر جهت، فعال‌سازی JOG یا ریست خطا.
• ورودی‌های آنالوگ (AI): برای مرجع سرعت یا فشار (0-10 ولت/4-20 میلی‌آمپر).

ارتباط با شبکه‌های صنعتی

در محیط صنعتی، S120 معمولاً از طریق پروتکل‌های صنعتی مانند PROFINET یا PROFIBUS به PLC (مانند S7-1200) متصل می‌شود. این اتصال امکان کنترل و مانیتورینگ پارامترهای درایو از راه دور را فراهم می‌کند.

نکات ایمنی، عیب‌یابی و نگهداری

رعایت نکات ایمنی و نگهداری پیشگیرانه برای حفظ سلامت S120 حیاتی است.

• پیشگیری از آسیب: جلوگیری از نوسانات شدید برق (با استفاده از UPS یا فیلترهای EMI)، نصب سیستم تهویه فعال برای تابلو، و انجام نگهداری پیشگیرانه (PM) شامل تمیز کردن ماژول‌ها.
• مانیتورینگ: استفاده از نرم‌افزار STARTER یا پنل HMI برای مشاهده لحظه‌ای پارامترها (ولتاژ، جریان، دما) و وضعیت خطاها.
• عیب‌یابی رایج: مشکلات معمول شامل عدم شناسایی ماژول‌ها، خطای انکودر، ایرادات ارتینگ، یا تنظیم نادرست مشخصات موتور است. نرم‌افزار STARTER ابزارهایی برای تحلیل کدهای خطا دارد.
• ریست کارخانه (Factory Reset): در صورت بروز رفتار غیرقابل‌پیش‌بینی به دلیل تغییرات متعدد پارامترها، می‌توان از منوی Maintenance گزینه Factory Reset را انتخاب کرد تا تنظیمات به حالت اولیه بازگردد.

سوالات متداول (FAQ) در حوزه آموزش اینورتر زیمنس