DPT - SEW EURODRIVE PORTUGAL Armazém Automático

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Armazém Automático - Índice

Grupo SEW - Eurodrive SEW - Eurodrive Portugal

Armazém Automático - Definição e Vantagens Selecção do equipamento

- integração dos conversores de frequência na rede de automação - adaptação dos motoredutores aos requisitos dinâmicos da aplicação - dispositivos de realimentação: encoders

- diferencial electrónico para trajectos em curva Ligações eléctricas

- cuidados a ter

- blindagem dos cabos - freios

- sinais de controlo

- fusíveis e cabos de potência

- acessórios (bobines de protecção, filtros, etc.) Comissionamento dos conversores

- software MOVITOOLS

- dois tipos de controlo: VFC e CFC

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Programação dos conversores

- IPOS: estrutura do programa - Linguagens possíveis

- Vantagens e funcionalidades

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GRUPO SEW

ANO DE FUNDAÇÃO : 1931 ORIGEM : ALEMANHA N.º DE EMPREGADOS : 7 500 FÁBRICAS : ALEMANHA 3 FRANÇA 2 FINLÂNDIA 1 BRASIL 1 USA 1 CHINA 1 ESTABELECIMENTOS DE MONTAGEM: 45 VOLUME DE NEGÓCIOS :

967 MILHÕES DE EUROS POR ANO

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Cli-ente

·Produção de todos os componentes em grandes séries, em nove fábricas altamente automatizadas

·Montagem e adaptação personalizada em mais de 40 estabelecimentos de montagem localizados em todos os países industrializados do mundo. Consequentemente:

·Elevados e uniformes padrões de qualidade

·Prazos de entrega curtos e cumprimento dos mesmos

·Adaptação óptima dos accionamentos aos requisitos específicos de cada

aplicação

Estabelecimentos de Montagem Fábricas de Produção de

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SEW - Eurodrive Portugal

• Fundada em Jun/90

• Inauguração do estabelecimento industrial de montagem em Out/92

• Sede na Mealhada

• Escritórios técnicos em Lisboa e Porto • Número de empregados: 35, dos quais 9 são licenciados (8 engenheiros) e 3

bacharéis (engenharia)

• “Estatuto PME excelência industria, 1996/97/98/99 e 2000”

• Volume de negócios`00 :7 500 000 euros

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• Soluções de accionamento completas: Motoredutores, sistemas de controlo

electrónicos, serviços pré-vendas e após-vendas, projectos “chave na mão”

• Um sistema concebido à medida para

resolver mesmo as tarefas de accionamento mais difíceis

SEW - Eurodrive Portugal

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O Sistema modular da SEW EURODRIVE

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SEW - Eurodrive Portugal

O Serviço mais importante que o Produto

Serviço de Emergência 24/24h

Serviço de Sobressalentes

Serviço de Manutenção Móvel

Serviços de Engenharia em todas as fases do projecto

Manutenção Remota

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O que é um motor eléctrico?

Motor eléctrico é uma máquina destinada a

transformar energia eléctrica

em energia mecânica

. É o mais usado de todos os tipos de motores pois:

• tem baixo custo

• facilidade de transporte

• limpeza e facilidade de comando

• construção simples

• versatilidade de adaptação às cargas

• bons níveis de rendimento

Quais os tipos de motores eléctricos existentes?

Os tipos mais comuns de motores eléctricos são:

• motores de corrente contínua (CC)

• motores de corrente alternada (CA)

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Motores de corrente contínua:

• Têm custos mais elevados do que os motores de corrente alternada.

• Precisam de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que

converta a corrente alternada em corrente contínua.

• Gama de variação de velocidade muito grande

• Controlo com grande flexibilidade e precisão

• Elevados custos de instalação

•Necessidade de manutenção

Motores de corrente alternada:

• São os mais utilizados

• Dividem-se em dois grandes grupos:

– motores síncronos

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12 Os motores eléctricos são caracterizados pela existência de:

• um elemento móvel - rotor - girando normalmente em torno de • um elemento fixo coaxial - estator - separados entre si por

• um espaço de ar - entreferro. Constituição do estator

Para um motor de dois pólos o estator é constituído por três enrolamentos separados e por um núcleo de material ferromagnético. Os enrolamentos são alimentados por três formas de onda, desfasadas de 120º, que criam um campo magnético girante a uma velocidade

ωt (se f = 50Hz, então ω=314.16. Assim, a velocidade de rotação à frequência de

50Hz é de 3000 rpm) .

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Constituição do rotor

O rotor é constituído por um núcleo de material ferromagnético envolto em material condutor - ferro ou alumínio - por forma a que os condutores fiquem

curto-circuitados nas extremidades.

A força do campo magnético é função de várias variáveis: • Tensão

• Frequência

• Nº de voltas dos enrolamentos

• Características magnéticas do material dentro dos enrolamentos

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MOVIMENTO DO ROTOR

O rotor acompanha o movimento giratório

do campo electromagnético

produzido pelo

estator => aparece o

binário

. O módulo do

binário depende:

• da força do campo magnético no estator.

• da intensidade de corrente que circula nos

enrolamentos do rotor.

•da velocidade relativa entre o rotor e o

estator.

1

2

3

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VANTAGENS

•Poupança de energia

•Facilidade de controlo

•Compensação do factor de potência

•Diminuição dos choques mecânicos

•Suavização do arranque

•Limitação dos picos de corrente no arranque

•Aumento das características dos motores

•Aumento da protecção das pessoas e bens

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16

Variação Electrónica de Velocidade

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Variação Electrónica de Velocidade

Aplicações Típicas

Os conversores de frequência são normalmente utilizados quando se

pretende satisfazer determinados requisitos de um accionamento:

• Variação de velocidade por forma a um melhor ajuste às cadências de

produção

• Controlo remoto da velocidade e do sentido de rotação

• Melhorar a precisão do posicionamento

• Nº de arranques/paragens por hora superior ao de um motor ligado

directamente à rede

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18

Armazém Automático - Definição

Armazém automático (ou inteligente): local de permanência

temporária de produtos. Contrariamente a um armazém tradicional, a

forma de se efectuar a recolha e colocação de produtos é realizada

através de processos mecânicos automatizados, em substituição da

mão de obra humana ou do empilhador.

Um armazém automático compreende:

• Espaço de armazenagem – normalmente estanteria

– Receber produtos em suporte conveniente

• Sistema electromecânico – movimentação dos produtos:

Ponto de entrada --> espaço de armazenagem --> ponto de

saída

• Equipamento electrónico e informático – gestão do espaço e

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Automatização do transporte:

Diminuição da área ocupada:

i

Distância entre estantes pouco superior à largura do

suporte.

i

Possibilidade de atingir alturas da ordem dos 25/30m

Redução de mão-de-obra directa

i

Processo realizado por máquinas não conduzidas

Armazém Automático - Vantagens

Redução dos danos nos materiais armazenados

i

Movimentação mais precisa – reduz acidentes

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Armazém Automático - Vantagens

Gestão informatizada:

Controlo permanente de inventário

i

Saber o que existe, onde, quando saiu, para onde

Redução de erros de preparação

i

O sistema apresenta sempre o produto correcto

Simplicidade das operações de verificação

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De uma forma geral:

Redução de mão-de-obra directa

Melhor gestão

Operação com menos erros

Diminuição do tempo de resposta

Menos tempo desperdiçado à procura de artigos “perdidos”

Menos produtos com prazos de validade expirados

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Armazém Automático - Selecção do

equipamento

Há um sistema de controlo e comando de nível superior: PLC ou PC-i

Controlo PLC ou PC-i Quadro eléctrico Alimentação Conversores de frequência Moto-redutores

i O PLC ou PC-i faz a gestão de todo o processo:

- define a sequência de activação dos actuadores - analisa sinais dos sensores

- define posições de destino e velocidade - interface com o utilizador

i Os conversores de frequência: - controlam o movimento - controlam a posição

- analisam os sinais dos encoders

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bus de campo

Armazém Automático - Selecção do

equipamento

_{Integração dos conversores de frequência na rede de automação}

Troca de informação entre PLC ou PC-i e os conversores

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MOTO-REDUTOR + MOVIDRIVE

®

SELECÇÃO AOS 50Hz (1500rpm)

• Para motores assíncronos usar de preferência motores de 4 pólos e classe de isolamento F, com sensor de temperatura TF ou TH

• Variador de velocidade MOVIDRIVE® _{com potência equivalente à do motor. Nos}

sistemas realimentados a potência máxima útil é três vezes a do motor.

• O moto-redutor deverá ser seleccionado tendo em consideração que a velocidade máxima do accionamento não deverá ultrapassar a velocidade nominal do moto-redutor. Na opção de controlo em CFC a velocidade máxima do motor deverá ser os 1000rpm.

• A selecção do servo-motor deverá ser feita de acordo com a sua corrente máxima. • A SEW apresenta, no System Manual, diversas tabelas exemplo para a selecção do motor e do variador MOVIDRIVE ®

Armazém Automático - Selecção do

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Frequência [Hz]

CARACTERISTICA DO MOTOR CA CONTROLADO

POR VARIADOR DE VELOCIDADE - Fbase=50Hz

A TENSÃO APLICADA AO MOTOR AUMENTA ATÉ À FREQUÊNCA f_base, ALTURA EM QUE ATINGE O SEU VALOR NOMINAL. PARA FREQUÊNCIAS SUPERIORES, A TENSÃO APLICADA É SEMPRE V_N.

ABAIXO DA FREQUÊNCA f_base: BINÁRIO CONSTANTE

POTÊNCIA CRESCENTE

ACIMA DA FREQUÊNCA f_base: BINÁRIO DECRESCENTE

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MN - Binário nominal do motor N

P - Potência nominal do motor

CURVAS DE BINÁRIO PARA MOTORES DE 4 PÓLOS

Tensão do motor: 230/400V 50Hz Ligação em estrela

Curva Tipo de serviço Ventilação do motor Variador de velocidade Auto-ventilado Forçada

1 S1 ED=100% X Potência do variador igual à 2 S3 ED=25% X potência do motor

3 S1 ED=100% X Optimização do controlo e parâmetros 4 _{S3 ED=10% para}_{ta 60}_≤ _s X _{Corrente dinâmica}

N max I I _. =150% 5 _{S3 ED=10% para}_{ta 60}_≤ _s X N max I I _.=150% variador de velocidade

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- Binário nominal do motor

CURVAS DE BINÁRIO PARA MOTORES DE 4 PÓLOS

1 Auto-ventilado

2 Com ventilação forçada 3 Binário máximo

M_maxe n_base dependem da combinação motor/MDV, em controlo CFC. Os valores para M_N, M_max e n_basepodem ser determinados nas secções 4.5.4 e 4.5.5 do “System Manual”

M_N

Tipo de Controlo: CFC

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MOTO-REDUTOR + MOVIDRIVE

®

SELECÇÃO AOS 87Hz (2610rpm)

• Para motores assíncronos usar de preferência motores de 4 pólos e classe de isolamento F, com sensor de temperatura TF ou TH

• Variador de velocidade MOVIDRIVE® de potência √3 potência do motor (P=√3Pn) _.

Nos sistemas realimentados a potência máxima útil é 3x √3P_n.

• O moto-redutor deverá ser seleccionado tendo em consideração que a velocidade máxima do accionamento não deverá ultrapassar √3 a velocidade nominal do moto-redutor (i´= 87/50*i) . Na opção de controlo em CFC a velocidade máxima do motor não deverá ultrapassar as 1700rpm.

• A selecção do servo-motor deverá ser feita de acordo com a sua corrente máxima • A SEW apresenta diversas tabelas exemplo para a selecção do motor e do variador MOVIDRIVE ®

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CARACTERISTICA DO MOTOR CA

CONTROLADO POR VARIADOR DE

VELOCIDADE - Fbase = 87HZ

A TENSÃO APLICADA AO MOTOR AUMENTA ATÉ À FREQUÊNCA f_base, ALTURA EM QUE ATINGE O SEU VALOR NOMINAL. SÓ A 87 Hz É QUE O MOTOR TEM V_N

APLICADA. ABAIXO DA FREQUÊNCA f_base:

BINÁRIO CONSTANTE POTÊNCIA CRESCENTE

ACIMA DA FREQUÊNCA f_base: BINÁRIO DECRESCENTE

Frequência [Hz]

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30

MN - Binário nominal do motor N

P - Potência nominal do motor

CURVAS DE BINÁRIO PARA MOTORES DE 4 PÓLOS

Tensão do motor: 230/400V 50Hz Ligação em triângulo

Curva Tipo de serviço Ventilação do motor Variador de velocidade Auto-ventilado Forçada

1 S1 ED=100% X _{Potência do variador igual a 3 a} 2 S3 ED=25% X potência do motor

3 S1 ED=100% X Optimização do controlo e parâmetros 4 S3 ED=10% para ta 60≤ s X _{Corrente dinâmica}

N max x I I _. = 3 150% 5 S3 ED=10% para ta 60≤ s X N max I I _.= 3×150% v. de velocidade

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SELECÇÃO DO MOTOR EM MODO VFC

• Com a ligação em triângulo consegue-se uma gama de

variação de velocidades superior à ligação em estrela

• Em CFC a gama de variação de velocidade é até à imobilização • A solução CFC é uma solução alternativa à solução servo

• A sequência das fases tem que estar correcta

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SELECÇÃO DO MOTOR EM MODO CFC

• A opção de ligação em triângulo é aquela que oferece mais vantagens técnicas

• A sequência das fases tem que estar correcta

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Princípio funcional de

encoder incremental óptico

_{Disco incremental}

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Encoder incremental com sinais TTL/HTL

Sinais de saída

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Amplitude Saída

Encoder TTL Encoder HTL

Ualta ≥ 2,5VDC ≥ UB-3,5VDC

≤ 0,5V ≤ 1,5V

TTL: Transistor Transistor Logic

Encoders incrementais com sinais TTL/HTL

Nível de sinal

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36

Sinais das saídas

Encoder incremental com sinais sin/cos de elevada resolução

Amplitude Saída encoder sin/cos Ualta 2,5Vdc + 0,5V Ubaixa 2,5Vdc - 0,5V

Nível de sinais

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Processamento de sinal no encoder

Encoder absoluto com interface SSI

Disco de código em código de Gray

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38

Diferencial Electrónico para Trajectos em

Curva

Problema

• Divisão da potência

pelas duas rodas

accionadas

• aumento da aceleração

transversal da carga

dentro da curva

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Hardware

• Controlador vectorial MOVIDRIVE

Â tipo MDV60A-xxx

Â tipo MDS60A-xxx

• Motores

Â CT / CV servo motor assíncrono

Â DY servo motor síncrono

Â DT / DV .. EVx / ESx motor assíncrono de rotor em gaiola de esquilo com

encoder

• Opcionais necessários para o controlador mestre

Â DIP11A encoder absoluto

bus de campo, se necessário

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Ligações Eléctricas

LIGAÇÕES ELECTRICAS

DE POTÊNCIA E DO FREIO

• A alimentação do freio tem de ser efectuada em separado da do motor • Para sistemas de

elevação deverá ser usada a frenagem rápida

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1 Abraçadeira de fixação da malha

2 Ligação da terra

SEGURANÇA ELÉCTRICA E FÍSICA

Protecção contra

contactos na secção

de potência

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Ligações Eléctricas

LIGAÇÕES

ELÉCTRICAS DE

COMANDO

Indicador de 7 segmentos 0 - Em teste 1 - Variador Inibido

2 - Sem ordem de funcionamento 3 - Corrente a velocidade zero 4 - Operação em CFV

5 - Controlo de velocidade 6 - Controlo de binário

7 - Corrente a segurar a carga

8 - Colocação dos parâmetros de fábrica 9 - Fim de curso activo

A- Opção especial b - Não usado

c - À procura da referência

d - Arranque com o motor em movimento E - Não usado

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LIGAÇÕES DO ENCODER

Ligações Eléctricas

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• Bobinas de protecção ND: protecção contra sobretensões

• Filtros de entrada NF: supressão de interferências na alimentação

• Anéis de ferrite HD: supressão de interferências por radiação dos cabos do motor (não blindados)

•Filtro de saída HF: filtros sinusoidais para suavização da tensão de saída do conversor •Resistências de frenagem BW: para

dissipação da energia gerada pelo motor nas desacelerações

•Reenvio de energia para a rede MDR

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PROGRAMA DE PARAMETRIZAÇÃO, CONTROLO,

VISUALIZAÇÃO E DIAGNÓSTICO MOVITOOLS

Versão 2.60

•Manager: Estabelece a configuração de todas as ferramentas, tais como a linguagem e a porta de comunicação

•Shell: Programa de comissionamento, diagnóstico e definição de parâmetros Descrição de parâmetros e ajuda integrada on-line

Criação de menus do utilizador •Scope: Visualização de dados do processo

Diagnóstico da unidade

Possibilidade de visualizar vários gráficos em simultâneo

•Status: Janela de tamanho reduzido para indicação de estado e mensagens de erro, botão de

reset integrado

•Compiler: Interface de programação para linguagem de alto nível C para programação do IPOSplus_.

•Assembler: Programação em linguagem de baixo nível - Assembler

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Comissionamento - Software

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SCOPE

-Início de gravação

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V

isualização de dados

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Comissionamento - Controlo VFC e CFC

MOVIDRIVE



- RESPOSTA DINÂMICA

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Comissionamento - Controlo VFC e CFC

CARACTERÍSTICAS VFC CFC

Binário máximo

disponível • mínimo 150% de Mn desde 0,5Hz semrealimentação • mínimo 150% de Mn desde a

velocidade zero com realimentação

• mínimo 160% de Mn desde a velocidade zero

Tempo de resposta Aprox. 8ms Aprox. 2ms Precisão Muito boa Excelente Controlo em binário Não Sim

Controlo de um ou vários motores em simultâneo

Possível controlar um motor isolado ou um grupo de motores

Possível para um motor isolado

Modelo de

MOVIDRIVE

MDF, MDV, MCF, MCV MDV, MCV

MOVIDRIVE



- RESPOSTA DINÂMICA

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Diferencial Electrónico - Partilha da Carga

uQuando a roda dianteira entra na curva

Ð roda traseira tem de abrandar

uQuando a roda traseira entra na curva a

dianteira está em linha recta Ð velocidade

da roda traseira aumenta de um factor de 2

ou mais:

2 2 1 máx 2

1 R

L

R

V

−

• =

em que:

V2 - velocidade do escravo (roda traseira)

V1 - velocidade do mestre (roda dianteira)

R - raio da curva

L - distância entre eixos

Aumento da velocidade da roda traseir

Acelerações transversais muito elevada

Necessidade de ajuste da velocidade da

roda dianteira

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Diferencial Electrónico - Partilha da Carga

Solução com MOVIDRIVE

• divisão da potência através de RS-485

ucada uma das rodas accionadas controlada por conversor de frequência

ucontrolo de velocidade ou de posição do controlador mestre

ucontrolo de binário do controlador escravo

• posicionamento

uo controlador mestre trabalha em modo de funcionamento com controlo de

posição enquanto a unidade se encontra nas colunas de armazenamento

upara realimentação da posição é usado um encoder absoluto

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54 • cálculo para controlo da velocidade em curva (funcionalidade do IPOS)

uusando o S-bus, o programa de IPOS do controlador mestre lê o valor actual do controlador escravo

ua diferença das duas velocidades é calculada e o resultado é usado na adição da velocidade de setpoint do controlador mestre:

A unidade de armazenamento perfaz as

curvas com um mínimo de aceleração

transversal

Velocidade em curva 2.5 a 3 vezes

superior

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Carta para encoders absolutos

Alguns tipos de encoders absolutos:

Encoders absolutos incrementais

- T&R CE65

- STEGMANN AG100 MSSI

Encoders laser

- VISOLUX EDM

- SICK DME-3000

Réguas lineares

Porquê o uso de encoders absolutos?

- Evitam o referenciamento (busca do “ponto zero”) da máquina

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