HYDAC KineSys Drehzahlvariable Antriebslösungen - DVA-Kit

Was ist ein drehzahlvariabler Antrieb?

 

KineSys drehzahlvariable Antriebe (DVA) zeichnen sich durch die perfekte Symbiose aus Hydraulik und Elektronik aus. Durch die integrierte Regelung kann der Antriebsmotor bedarfsgerecht eingeschaltet und geregelt werden. Hieraus ergibt sich das größte Energieeinsparungspotential, da nur die benötigte Menge an Energie zur Verfügung gestellt wird. Energieeinsparungen von bis zu 70% in Abhängigkeit vom Maschinenzyklus sind dabei realisierbar. Durch die zustandsoptimierte Anpassung der KineSys Lösung wird die Verlustleistung auf ein Minimum reduziert und die Komplexität auf der Hydraulikseite drastisch reduziert.

Regelung

Der geschlossene Regelkreises

 

Als Regelkreis wird der in sich geschlossene Wirkungsablauf für die Beeinflussung einer physikalischen Größe in einem technischen oder anderen System bezeichnet.[1] 

Drehzahlregelung

 

Überträgt man das System des allgemeinen Regelkreis auf die in der Hydraulik vorkommenden Regelungsarten erhält man folgendes Blockschaltbild für die Drehzahlregelung.

Die Differenz aus Soll- und Istdrehzahl wird an den Frequenzumrichter übergeben. Dieser steuert daraufhin den Motor so an, dass die Regeldifferenz (in unserem Beispiel die Drehzahlabweichung) möglichst Null wird. 

Druckregelung

 

Diese Analogie kann auch auf die Druckregelung angewandt werden. Hierbei entscheidet die Soll-und Istdruck Differenz über die Ansteuerung des Motors. Die physikalische Istgröße Druck wird per Sensor innerhalb des Fluids ermittelt und dient wiederum als Vergleichsgröße für den Regler.

 

Speicher-Lade-Betrieb

 

Der Speicher-Lade-Betrieb stellt einen besonderen Anwendungsfall der Druckregelung dar. Die zu Grunde liegende Reglerstruktur ist identisch zu obiger Abbildung.

 

Wird der gewünschte Solldruck erreicht und es erfolgt keine Abnahme hydraulischer Leistung, so läuft der Antrieb auf minimaler Drehzahl um die kontinuierliche Schmierung der Hydraulikpumpe zu gewährleisten. Nach einer einstellbaren Zeit (ΔZeitHysterese) wird der Antrieb vollständig abgeschaltet. Unterschreitet der aktuell gemessene Druckwert die Differenz aus DruckSollwert und ΔDruckHysterese , schaltet der Antrieb wieder ein und geht automatisch in Druckregelung. Auf Basis dieser Betriebsart kann die größtmögliche Energieeinsparung realisiert werden.

Parametrierung

Was ist eine Parametrierung?

 

Eine Parametrierung (oder auch Parametrisierung) wird in der Informationstechnologie wie folgt definiert: 

"Ein Programm mit Größen versorgen, die den Ablauf steuern."[2]

 

Dies entspricht auch der Funktion einer Parametrierung unserer Antriebsregler. Über die verschiedenen Parameter werden funktionale Größen definiert wie z.B.:

 

  • Minimal- und Maximal Drehzahlen
  • Regelungsarten
  • Verarbeitung der digitalen und analogen Ein- und Ausgangssignale
  • Bussystem Schnittstellen
  • usw.

HFI-MM Antriebsregler

Standardparametrierungen

Bedeutet?

 

Auf Grundlage unserer langjährigen Erfahrung hinsichtlich der verschiedensten Anwendungen haben wir Standards definiert, die die meisten Anwendungsfälle vollständig abdecken. Anpassungen an ihr System werden selbstverständlich bei jedem unserer ausgelieferten Produkte berücksichtigt. Im Folgenden werden die bereits oben beschriebenen 3 Hauptregelungsarten und deren Standard Parametrierungen aufgezeigt:

Drehzahlregelung

Im Folgenden die wichtigsten Parameter, welche innerhalb des Auslieferungszustand eines Antriebsreglers mit Drehzahlregelung vorliegen.

 

ParameternummerBeschreibungWertEinheit
1.020Minimal-Frequenz25Hz
1.021Maximal-Frequenz100Hz
1.050Bremszeit 10,1s
1.051Hochlaufzeit 10,1s
1.100BetriebsartFrequenzstellbetrieb-
1.130SollwertquelleAnalogeingang 2 (0-10 V)-
1.131Software-FreigabeDigitaleingang 1 (24 V)-
1.150DrehrichtungNur Links-
1.180QuittierfunktionDigitaleingang 4 (24 V)-

 

  • Drehzahl Sollwert kundenseitig auf Analogeingang 2
  • Analogeingang 1 für Drucksensor (keine Auswirkung auf Drehzahlregelung)
  • Freigabe des Antriebs per Digitaleingang 1
  • Quittierung anstehender Fehler mittels Digitaleingang 4

Druckregelung

Im Folgenden die wichtigsten Parameter, welche innerhalb des Auslieferungszustand eines Antriebsreglers mit Druckregelung vorliegen.

 

ParameternummerBeschreibungWertEinheit
1.020Minimal-Frequenz25Hz
1.021Maximal-Frequenz100Hz
1.050Bremszeit 1

0,1

s
1.051Hochlaufzeit 10,1s
1.100BetriebsartPID-Prozessregler-
1.130SollwertquelleAnalogeingang 2 (0-10 V)-
1.131Software-FreigabeDigitaleingang 1 (24 V)-
1.150DrehrichtungNur Links-
1.180Quittierfunktion

Digitaleingang 4 (24 V)

-
3.050PID-P Verstärkung11
3.051PID-I Verstärkung11/s

     

    • PID-Prozessregler für Druckregelung
    • Vorgabe der P und I-Anteile des Reglers
    • Sollwertvorgabe kundenseitig via Analogeingang 2
    • Freigabe des Antriebs per Digitaleingang 1
    • Quittierung anstehender Fehler mittels Digitaleingang 4

    Speicher-Lade-Betrieb

    Im Folgenden die wichtigsten Parameter, welche innerhalb des Auslieferungszustand eines Antriebsreglers mit Speicher-Lade-Betrieb vorliegen.

     

    ParameternummerBeschreibungWertEinheit
    1.020Minimal-Frequenz25Hz
    1.021Maximal-Frequenz100Hz
    1.050Bremszeit 10,1s
    1.051Hochlaufzeit 10,1s
    1.100BetriebsartPID-Prozessregler-
    1.130SollwertquelleAnalogeingang 2 (0-10 V)-
    1.131Software-FreigabeDigitaleingang 1 (24 V)-
    1.150DrehrichtungNur Links-
    1.180QuittierfunktionDigitaleingang 4 (24 V)-
    3.050PID-P Verstärkung11
    3.051PID-I Verstärkung11/s

     

    • PID-Prozessregler für Druckregelung
    • Vorgabe der P und I-Anteile des Reglers
    • Sollwertvorgabe kundenseitig via Analogeingang 2
    • Freigabe des Antriebs per Digitaleingang 1
    • Quittierung anstehender Fehler mittels Digitaleingang 4

     

    ParameternummerBeschreibungWert
    3.060PID-IstwertAnalogeingang 1 (0-10 V)
    3.070PID-Standbyzeit0,01 s
    3.071PID-Standbyhysterese10 %

     

    • Druckwert als Ist-Wert des PID-Reglers auf Analogeingang 1 (bereits werksseitig verdrahtet)
    • Standbyzeit = Ausschaltzeit nach Erreichen des Solldrucks + Mindestdrehzahl
    • Standbyhysterese = Ein- und Auschaltschwellen bezogen auf den Solldruck

    Option Feldbussystem

    Wird der Antriebsregler im Hause KineSys mit der Option "Feldbus" bestellt, werden standardmäßig folgende Prozessdaten lesend und schreibend zu Verfügung gestellt. Weitere Informationen finden innerhalb der Dokumentationen des jeweiligen Bussystems.

     

    ParameternummerBeschreibungWertEinheit
    Nicht parametrierbarProzessdaten Out 1Statuswort-
    Nicht parametrierbarProzessdaten Out 2Ist-FrequenzHz
    6.080Prozessdaten Out 3MotorspannungV
    6.081Prozessdaten Out 4MotorstromA
    6.082Prozessdaten Out 5NetzspannungV
    6.083Prozessdaten Out 6FrequenzsollwertHz
    6.084Prozessdaten Out 7Digitaleingänge bitcodiert-
    6.085Prozessdaten Out 8Analogeingang 1V
    6.086Prozessdaten Out 9Fehlerwort 1-
    6.087Prozessdaten Out 10Fehlerwort 2-
    Nicht parametrierbarProzessdaten In 1Steuerwort-
    Nicht parametrierbarProzessdaten In 2Sollwert%
    6.110Prozessdaten In 3Digitausgänge - Relais-
    6.111Prozessdaten In 4Analogausgang 1V
    6.112Prozessdaten In 5Kundenspez. SPS Eingangsgröße 1-
    6.113Prozessdaten In 6Kundenspez. SPS Eingangsgröße 2-

     

     

    Stromlaufplan

    Im Folgenden werden die beiden Stromlaufpläne für motormontierte Frequenzumrichter aus dem Hause KineSys mit und ohne Feldbusschnittstelle dargestellt.

     

    Die Ansteuerung eines Ventils per Digitalausgang und Optokoppler ist eine Option und stellt nicht den Standard Auslieferungszustand dar.

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