Výrobková informaceINSUM

Nová generaceinteligentních rozváděčů

Rozváděče nízkého napětí

2

3

1.0 INSUM nová tvář řídícího systému 42.0 Co je na tomto systému nového? 53.0 Zkratky4.0 Související dokumentace5.0 Přehled výrobků 6

5.1 Blokové schéma5.2 Rozhraní na jednotlivé součásti systému INSUM 75.3 O sběrnici LON Fieldbus

6.0 Součásti systému INSUM6.1 Hlavní propojovací jednotka6.2 Napájecí modul6.3 Směrovače (routery)6.4 Mezisíťové počítače (gateways) 86.5 Systémový hodinový signál6.6 Rozhraní MMI 96.7 Operátorská stanice INSUM6.8 Motorová řídicí jednotka (MCU) 10

7.0 Funkce INSUM 127.1 Ochranné funkce

7.1.1 Ochrana proti tepelnému přetížení7.1.2 Ochrana proti výpadku fáze7.1.3 Ochrana proti podtížení 137.1.4 Ochrana proti chodu naprázdno7.1.5 Ochrana proti zablokování rotoru7.1.6 Ochranná funkce "kontrola stykače"7.1.7 Rozšíření funkce ochrany proti tepelnému přetížení7.1.8 Ochrana proti zemnímu spojení 7.1.9 Ochrana proti nevyváženosti fázových proudů7.1.10 Ochrana proti podtížení na bázi detekce účiníku7.1.11 Ochrana proti zablokování motoru na principu sledování otáček motoru 157.1.12 Ochrana proti příliš vysoké teplotě motoru 7.1.13 Ochrana proti podpětí 7.1.14 Ochrana daná omezeným počtem rozběhů motoru

7.2 Dohlížecí funkce7.2.1 Hlavní vypínač ve zkušební poloze7.2.2 Nouzové zastavení7.2.3 Režim externího vypnutí 167.2.4 Režim vypnutí hlavního vypínače7.2.5 Dohlížecí časovač stykače7.2.6 Režim vlastního sledování 7.2.7 Spínací cykly stykače7.2.8 Počet provozních hodin motoru

7.3 Přídavné funkce7.3.1 Seskupování motorů 7.3.2 Časová synchronizace7.3.3 Zabezpečení proti poruše7.3.4 Řízení přístupu

8.0 Rozhraní na procesní řídicí systém 178.1 Rozhraní LON8.2 Mezisíťový počítač LON-MODBUS RTU8.3 LON- Profibus DP Gateway

1.0 INSUM

Řídící systém INSUM® byl uveden na trh v roce1987. Od té doby je tento druh řídícího systému při-jímán celosvětově s mimořádnou odezvou. Je toNEUVĚŘITELNÉ. Tento řídící systém mimo jinépodpořil další výzkum a vývoj tím, že je orientovánna uspokojení rostoucích potřeb zákazníků a sou-časně odpovídá trvalému úsilí firemní skupiny ABB,zaměřenému na poskytování nejlepší současnéa budoucí technologie. Výsledkem je nová generaceřídícího systému INSUM, která představuje vrcholsběrnicové technologie pro provozní použití, posky-tuje rozličnou možnost výběru rozhraní pro procesnířídicí systémy (Process Control Systems), kompakt-ní provedení silových modulů, které je ceněno pře-devším z hlediska investic.

INSUM - nová tvář rozváděčů

5

Při konstrukci tohoto řídícího systému byla převzatasběrnicová technologie "field bus", která tvoří páteřinterní komunikace. Po pečlivém prostudování tech-nologie "field bus" byla jako komunikační médiummezi konstrukčními součástmi řídícího systému INSUM zvolena sběrnice LON (Local OperatingNetwork). Technologické výhody poskytované sběr-nicí LON splňují očekávání kladená na systémyABB, z hlediska komunikační spolehlivosti a odpoví-dající doby odezvy. Sběrnice LON, která představujejednu z koncepcí pro řízení distribuovaných intelige-ntních systémů v síti, se stala logickým výběrempro tento systém. Jednou z hlavních myšlenek pou-žití LON je vzájemná operační propojitelnost (intero-perabilita), která znamená, že zákazník může libo-volně spojovat jednotlivé konstrukční prvky systému,bez nutnosti nákladného přizpůsobení.

2.0 Co je na tomto systémunového?

• Interní komunikace založená na operační sběrnicíLON, sběrnicová technologie Field Bus, charakte-rizovaná decentralizovanou inteligencí, nezávis-lostí na síťovém médiu a podporující různé síťovétopologie.

• Rozhraní na DCS systém je LON Field Bus. Alter-nativním komunikačním rozhraním je mezisíťovýpočítač (gateway). Podporovanými a disponibilní-mi mezisíťovými počítači jsou Profibus DP a Mod-bus RTU. Mezisíťové počítače Industrial Etherneta Profibus DPE jsou součástí zřetězeného systé-mu.

• Vylepšený Modbus RTU Gateway. Pružná konfi-gurace adres MODBUS tak, aby přístup byl pou-ze pro požadovanou informaci.

• Pružné a bezpečné řízení přístupu. Unikátní způ-sob řízení různých operačních řídicích režimů(Operating Control Modes), eliminující tradičnímístní/dálkové a další řídicí režimy, vyžadující pev-né vodičové připojení.

• Alarmy a jevy s přidělenými přesnými časovýmipříznaky.

• Logické sekvencování pro soubor motorů, kterépak fungují jako "skupina" (Group).

• Celkem 128 motorů napojených na vzdálenou ří-dicí jednotku. To znamená, že distribuovaný počí-tačový systém (DCS) má zajištěn přístup až ke

128 motorovým spouštěčům přes jediný mezisíťo-vý počítač (gateway).

• Výběrová možnost Reliable Redundancy (redun-dance pro zvýšenou spolehlivost)

• Moderní rozhraní MMI (Man Machine Interface)"Rozhraní Člověk - Stroj"

• Vysoce výkonná operátorská stanice (OperatorStation) INSUM, s rozhraním na stejnou sběrniceLON, s funkcemi stanovení trendu (Trending)a protokolování jevů (Event Logging).

• Kompaktní, modulární a vylepšené motorové řídicíjednotky (Motor Control Units)

3.0 Zkratky

FU Field Unit = provozní jednotka

MCU Motor Control Unit = motorová řídicí jednotka

PR Programmable Release = programovatelná spoušť

FMU Feeder Monitoring Unit = monitorovací jednotka distribučních vývodů

MMI Man Machine Interface = rozhraní člověk-stroj

INSUM OS INSUM Operator Station = operátorská stanice INSUM

MCP Manual Control Panel = manuální řídicí panel

LON Local Operating Network = síť LON

NV LON Network Variable = síťová proměnná LON

CA Control Access = řízení přístupu

CAT Control Access Table = tabulka řízení přístupu

PCS/DCS Process Control System = procesní řídicí systém

PLC Programmable Logic Controllers = programovatelná logická řídicí jednotka

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition = řízení s dohledem a sběr dat

4.0 Související dokumentace

Viz následující dokumentace, kde jsou uvedeny po-drobnější informace:

INSUM Technická informaceINSUM LON Interface

INSUM Modbus RTU GatewayINSUM Profibus DP Gateway

INSUM Manuál rozhraní MMI ManuálINSUM Manuál operačního systému OS

INSUM Vazby LON (LON Bindings)MNS návod na montáž, údržbu a uvádění rozváděčového

systému do provozu (Erection & Commissioning)

6

5.0 Přehled výrobků

Řídící systém INSUM v sobě zahrnuje spínací a ří-dicí zařízení, propojené na procesní řídicí systémy.Je využito mikroprocesorové řídicí technologie, kteráposkytuje optimální ochranu a řízení motorů a roz-váděčů. INSUM představuje inteligentní systém pro:• motorová řídicí centra ABB MNS 0-690 V• distribuční rozváděče ABB MNS 0-690 V.

Inteligentní motorové řídicí jednotky, připojené přesrozhraní Field Bus, poskytují nejen účinnou a spo-lehlivou ochranu, nýbrž také včas předem informují

o možném vypnutí systému, s cílem zabránit jehovýpadku. Podle aplikace jsou k dispozici různé pro-vozní jednotky (Field Units): motorové řídicí moduly(MCU Motor Control Units), monitorovací jednotkydistribučních vývodů (FMU Feeder Monitoring Units)a programovatelné spouště (PR Programmable Re-lease). Jedna hlavní propojovací jednotka (backpla-ne unit) v rámci INSUM může obsluhovat až 128provozních jednotek. Řídicí jednotky je možno kas-kádovat.Motorové řídicí moduly (MCU) řídí střídavé syn-chronní jedno-nebo trojfázové motory. Motorové řídi-cí moduly představují standardní zařízení, která jemožno snadno konfigurovat tak, aby vyhovovala té-měř všem typům a velikostem motoru.Jističe ABB jako např. SACE Isomax & E-max je ta-ké možno řídit a konfigurovat pomocí programova-telných spouští (PR) v rámci INSUM. Díky kompakt-ním inteligentním provozním zařízením se podařiloeliminovat všechny klasické ochrany s velkými ná-roky na instalační místo a dát systém INSUM sou-častnou tvářnost.Rozhraní MMI a operační systém INSUM OS sloužíjako konfigurační, operační a diagnostický nástrojsystému INSUM. Rozhraní MMI je tvořeno kompakt-ní jednotkou, která se instaluje do předních dveřískříně viz obrázek vlevo. Operační systém INSUMOS je program fungující na osobním počítači, s roz-šířeným souborem funkcí. Obě tyto jednotky mohouobsluhovat 128 provozních jednotek připojených khlavní propojovací jednotce (backplane unit).

5.1 Blokové schémaNásledující obrázek ukazuje zjednodušenou bloko-vou strukturu systému INSUM.

Zjednodušenástruktura systému INSUM

5.2 Rozhraní na jednotlivé součástisystému INSUM

Sběrnice LON se používá pro komunikaci mezisystémovými komponenty INSUM. Propojovací jed-notka (backplane) pracuje na sběrnici LON rychlostí1250 kb/s a umožňuje dílčí síťování pomocí směro-vačů (router). Podporovat je možno až 4 dílčí po-družné sítě. Každá dílčí síť může podporovat až 32provozních jednotek, přenosovou rychlostí 78 kb/s.Propojovací jednotka (backplane) vytváří fyzickéspojení na všechny komponenty INSUM. Mezisíťovépočítače (gateways), rozhraní MMI a INSUM OSjsou přímo připojeny na hlavní sběrnici. Tato hlavnísběrnice také zajišťuje přímé komunikační rozhranína systém PCS, který podporuje rozhraní LON. Pro-vozní jednotky (FU) v dílčích sítích jsou připojenyna hlavní sběrnici pomocí směrovačů (router).Rozčleněním na dílčí sítě (subnetting) v rámci sítěLON se přispívá k optimalizaci zatížení sítě pomocílokalizace provozu. Různé přenosové rychlosti nahlavní sběrnici a v dílčích sítích umožňují přizpůso-bení vzdálenosti, zpracovatelské kapacity a výkono-vé spotřeby.Koncepce sběrnice LON s distribuovanou inteligen-cí a s řízením pomocí jevů byla použita pro vytvoře-ní rovnocenné komunikace mezi jednotlivými sou-částmi systému INSUM. Tím se umožní, že všechnysoučásti systému INSUM komunikují navzájem pří-mo, bez dovolení z masteru. U systémů řízených je-vy se po sběrnici posílají pouze data, u nichž došloke změně. Digitální údaje jsou posílány na sběrnicipouze tehdy, jestliže se změní jejich binární hodno-ta. Analogová data jsou odesílána tehdy, jestliže je-jich hodnota se změní o více než činí šířka pásmanecitlivosti.

5.3 O sběrnici LON FieldbusZkratka LON znamená Local Operating Network =lokálně provozovaná síť. Jedná se produkt firmyEchelon Corporation a je na trhu od roku 1988, kdese rychle rozšiřuje. Pro implementaci používá sběr-nice LON procesor Neuron Chip, protokol LonTalka technologii LonWorks. Zabudované charakteristic-ké funkce sběrnice LON jsou tyto:• podpora všech sedmi vrstev síťového modelu

ISO OSI• koncepce je dána distribuovanou inteligencí po

sběrnici• hlášení řízení jevy (event driven messaging)• tři procesory na jediném čipu Neuron aplikační

procesor, síťový procesor a procesor MAC (MediaAccess Control)

• síťovým rozhraním je Neuron Chip. Sběrnicepodporuje řadu komunikačních médií a různétopologie (architekturu) sítě.

• standardizované typy dat a cílů přispívajík interoperabilitě

• podpora pro autodokumentaci• zajištění redundance• podpora "multi-masteru".

6.0 Součásti systému INSUM

Systém INSUM obsahuje níže uvedené součásti.Fyzický vzhled propojovací jednotky (backplane)s mezisíťovým počítačem (gateway), směrovači (rou-ters) a napájecím zdrojem je uvedena na obrázkuníže.

filtrace/ochrana

směrovač mezisíťovýpočítač

24 V DCnapájecí modul (součástvolitelného příslušenství)

přípojky na dílčí síť

páteřní část sítě LON s přenosovourychlostí 1250 kb/s

přípojky naperiferní

počítačovýsystém

6.1 (Hlavní) propojovací jednotka Hlavní propojovací jednotka vytváří fyzické připojenína součásti INSUM. Základní provedení propojovacíjednotky je tvořeno standardními deskami a zakon-čovací deskou (termination plate). Podle požadavkuje možno přidat rozšiřovací desku (extension plate).Kritéria výběru propojovací jednotky jsou popsána vkapitole "Informace pro objednávání".

6.2 Napájecí modulZařízení připojená přímo na propojovací jednotkujsou napájena ze zdroje 24 V ss. Těchto 24 V ss jemožno odebrat přímo ze standardní napájecí jednot-ky, která se připojuje přímo do propojovací jednotky,nebo z externího zdroje.

6.3 Směrovače (routers)Směrovače neboli routery v rámci INSUM umožňujípřenos hlášení mezi hlavní sítí a dílčími sítěmi. Je-den router může obsluhovat 32 provozních jednoteka 32 manuálních ovládacích panelů (Manual ControlPanels).

Propojovací jednotka s připojenými zařízeními

8

Dva routery v kombinaci dohromady tvoří kompakt-ní a cenově výhodnou jednotku, která se nazývádvojitý router (double router). Na jednu propojovacíjednotku je možno připojit tyto dva routery v kombi-naci a propojovat tak 128 provozních jednotek (FieldUnits) a 128 manuálních ovládacích panelů (ManualControl Panels).LED indikační diody slouží pro externí diagnostikujednotky. Blikající žluté LED indikují probíhající ko-munikaci na příslušné dílčí síti (subnet) a "servisníLED" indikuje různý chybový stav na jednotce.

6.4 Mezisíťové počítače (gateways)Zajišťují komunikaci s PCS, PLC, systémy SCADAnebo dalšími systémy, které nemají rozhraní nasběrnici LON. INSUM nabízí gateway typu ProfibusDP a Modbus RTU. Další gateway jsou ve vývoji

a měly by podporovat různé další systémy (Etherneta jiné). Na jedné propojovací jednotce je možno mítdva mezisíťové počítače. Další rozšíření je možnorealizovat zapojením propojovacích jednotek do kas-kády.K dispozici je také diagnostika pro přední stranusystému. Tato diagnostika obsahuje komunikaci naexterní systém DCS a interní sběrnici LON, dia-gnostiku stavu centrální aritmetické jednotky (CPU)a sledování aktivace napájení. Kromě toho je zdenulovací (Reset) tlačítko, které inicializuje jednotkua port Com pro download firmwaru.

6.5 Systémový hodinový signálPro přesné přidělení časových příznaků k jevůmpoužívá INSUM globální polohovací systém (GPSGlobal Positioning System).

datový klíč výstražná indikace

výpis výstrah

chybováindikace

výpis vypnutí (vybavení systému)

Kódovací kolečko

klávesa výchozípolohy

zobrazovací modulz kapalných krystalů

funkční klávesy zadávací tlačítko výstupní tlačítko(změny)

9

6.6 Rozhraní MMI (Man Machine Interface)

MMI představuje kompaktní jednotku, která se pou-žívá jako víceúčelový nástroj pro konfiguraci (Confi-guration), provoz (Operation) a diagnostiku (Dia-gnostics). Kódovací kolečko na jednotce MMI zajiš-ťuje rychlý pohyb v různých menu. Provoz pomocímenu se provádí pouze třemi klávesami, díky jejichuživatelsky příznivému a kontextově orientovanémuuspořádání.Jednotka je chráněna proti neoprávněnému přístu-pu. Datový klíč (Data Key) obsahuje přístupovouúroveň pro uživatele. Tento "datový klíč" však neo-mezuje prohlížení informace uživatelem.Klávesa "Home Key" uvádí uživatele do základníhomenu. Kromě toho jsou zde ještě další dvě klávesy"Escape" a "Enter". Klávesa "Escape" se používápro přechod zpět do předcházejícího menu, klávesa"Enter" slouží pro potvrzení výběru.Výkonný 6 řádkový LCD displej s 20 znaky a zad-ním podsvitem zobrazuje příslušnou informaci podlezvoleného výběru. Na jednotce se také nachází LEDdiody "Warning" (= výstraha) a "Fault" (= porucha),kterými se indikuje nový nebo dosud nepotvrzenýalarmový stav. Ve vyšší úrovni menu se provádí li-stování všemi existujícími výstrahami nebo porucha-mi. Klávesy na jedno stlačení jsou vybveny přísluš-nými LED indikačními diodami.Pro lepší uživatelské využití jsou všechny klávesyinteligentně označeny tak, aby znázornily vždy urči-tou konkrétní funkci, nikoliv popisný text. Napříkladklávesa "Home Key" je označena znakem výchozípolohy (Home Sign), výpisem výstražných hlášení(List Warnings) a výpisem alarmů (List Alarm). Klá-vesy jsou také označeny otazníkem (?) viz obr. nastr. 8. Nad nimi je díky zabudované dvojjazyčnostimožnost zobrazovat hlášení v národním jazyce.Aby se usnadnilo ovládání MMI pomocí klávesa současně aby nedošlo k náhodnému stlačení klá-ves a tedy aby nedošlo k narušení funkce přístroje,byl zvolen poněkud jiný přístup. Pro ovládání kláves,jejichž funkce nemá za následek vyslání dat na pro-vozní sběrnici, tzn. pro ovládání interních povelůMMI stačí jediné stlačení těchto kláves.Operace, při kterých je vysláno hlášení prostřednic-tvím provozní sběrnice, fungují na principu "napřednavol a pak provozuj". To znamená, že např. prospuštění a zastavení motoru je třeba příslušné tlačít-ko stlačit dvakrát.

6.7 Operátorská stanice INSUMPod označením INSUM OS se rozumí operátorskýstaniční software, který umožňuje pružné počítačovéřízení funkce systému INSUM. INSUM OS umožňu-je provádět konfiguraci/nastavování systému a sloužíjako údržbový nástroj souběžně se systémem PCS

(Process Control System). Program může fungovatpod operačním prostředím Windows NT, na stan-dardních PC s interfejsovou kartou LON. INSUMOS představuje vysoce výkonný a uživatelsky příz-nivý nástroj pro konfiguraci, řízení a monitorovánísystému INSUM. V následujícím textu uvádíme spe-cifické a vylepšené funkce, které jsou podporoványsystémem INSUM OS.

Parametrizace (Parametrisation):• Několik způsobů pro rychlou konfiguraci paramet-

rů různých zařízení, pomocí on-line šablon nebokalkulačních tabulek připravených předem a po-zději importovaných do INSUM OS.

• Kontextuální senzitivní nápověda (Help) pro uži-vatele, pomáhající uživateli správně nastavit políč-ka parametrů.

• Další funkce jako např. "horizontální parametriza-ce" (Horizontal Parametring), usnadňující kolektiv-ní konfiguraci/modifikaci souboru parametrů určitéskupiny zařízení.

• Kompletní bezpečnost pomocí "identifikační a au-torizační" (Authentification and Authorization) kon-troly. Kromě toho v přístroji je uchováván "změ-nový protokol" (Change Log) o parametrizačníchčinnostech, jehož pomocí se dokáže vystopovat,kdo co a kdy změnil.

Indikace (Annunciation):• Indikace alarmů, jevů, hlášení a měřených hodnot

atd. v reálném čase, spolu s funkcemi, jako na-př. "horizontální indikace" (Horizontal Annunciati-on), která podporuje zobrazování předem vybra-ných parametrů na obrazovce pro skupinu zaříze-ní.

• V pořadí poslední alarmy a jevy jsou zobrazová-ny na spodní straně obrazovky.

• Jednoduchý pohyb a volba zařízení a parametrůpro indikaci.

Určování trendů (Trending):• Podpora trendů vytvářených v reálném čase (on-

line) a historických trendů.

Protokolování jevů (Events Logging):• Všechny jevy z provozních zařízení je možno

kvůli pozdější analýze zaznamenat spolu s časo-vým příznakem.

Provoz (Operation):• Provozní zařízení je možno ovládat pohodlně po-

mocí INSUM OS. I v tomto případě se používámetody "napřed navol a pak provozuj", podobnějako u MMI.

10

Uživatel může v kterémkoliv okamžiku zkontrolovatsvá přístupová práva a povolené operace.• Obrazovka "specifická pro typ pohonu", která

umožňuje uživatelsky příznivé ovládání přísluš-ných zařízení. Povely a tlačítka na obrazovce prodané zařízení jsou specifická pro typ zvolenéhozařízení.

Systémový stav (System Status):• Možnost dynamického kreslení slepého schémat

rozváděče, podle skutečného rozložení přístrojů.Na této obrazovce je možno provádět rychlé sle-dování všech provozních zařízení.

Profil uživatele a povolení přístupu (UserProfiles and Access Authorization):• Systémový administrátor definuje uživatele a je-

jich přístupová práva. Existují následující různé ty-py uživatelů:

• "read only" (pouze ke čtení)• "read and operation" (čtení a ovládání)• "read and parametring" (čtení a nastavování para-

metrů)• "read, operation and parametring" (čtení, ovládání

a nastavování parametrů)• Typ inicializace závisí na uzlu a na různých uživa-

telích.

Dálkový přístup (Remote Access):• Uživatel se může přihlásit (navázat spojení, pro-

vést incializaci) do INSUM OS z kteréhokoliv dal-šího počítače na stejné síti LON.

Nápověda (Help):• Existují dva typy nápovědy provozní (Operation)

a systémová (System). Provozní nápověda posky-tuje technickou pomoc týkající se operací INSUM.Systémová nápověda uvádí informaci o používáníprogramu INSUM OS a jeho různých funkcí.

Rozhraní (Interfaces):• Hodnoty parametrů z tabulek Excelu nebo

Accessu je možno zavádět přímo do programuINSUM OS.

Podpora národních jazyků (Native Language Support):• Další výkonná funkce systému, která dále přispí-

vá ke "zdomácnění" systému. Systém je možnozákaznicky specificky nastavit tak, aby se hlásilv jazyce příslušného uživatele. V současnostijsou jazyky založeny na znacích používanýchangličtinou, s některými dalšími speciálními zna-ky navíc.

Další vlastnosti (Other Features):• Zálohování dat pro protokoly jevů a historická da-

ta, bez nutnosti ukončení provozu systému.

• Možnost konfigurování barev pro ON-OFF, podlerůzných zvyklostí jednotlivých zemí.

• Kompletní systém INSUM OS. Zobrazení a internídatová struktura je kompatibilní s "rokem 2000".

6.8 Motorová řídicí jednotka (MCU Motor Control Unit)

Srdcem systému řízení motoru pomocí INSUM jemotorová řídicí jednotka MCU. Jedna MCU jeschopna ovládat jeden motor. Jednotky MCU jsouvhodným způsobem umístěny v modulech motoro-vých spouštěčů. Zabudovaný proudový snímač vMCU sleduje výpočet a přesnost měření proudů, dovelikosti 63A. U motorů s vyšším jmenovitým prou-dem je možno použít vhodný transformátor proudu.Jednotky MCU jsou rozděleny na dvě verze, jednacenově levná a druhá "kompatibilní danému řešení"zákazníka.

MCU1 je jednoduchá řídící jednotka motoru, zajišťu-jící ochranu motoru, řízení a monitorování. Hodí sepro standardní aplikace.MCU2 je vysoce dokonalá řídící jednotka motoru,založená na MCU1. Navíc je tato jednotka vybavenározsáhlými řídicími, ochrannými a monitorovacímifunkcemi, plus některými funkcemi vázanými na ří-zení procesu. Používá se pro složitější a náročnějšípožadavky.

Mikroprocesorovámotorová řídicíjednotka MCU se zabudovanýmproudovýmsnímačem.

Montážní základna

11

Typy motorů podporovanéjednotkami MCU:

MCU1:• motor pro přímé připojení na síť (DOL - Direct On

Line)• reverzační motor pro přímé připojení na síť (REV

Reversing Direct On Line)• motor pro přímé připojení na síť, s jednotkou dálko-

vého ovládání (DOL RCU). RCU je typ pohonu, kdestykač je přímo řízen spínačem RCU. U pohonů typuRCU provádí řídicí jednotka MCU start a stop moto-ru pomocí impulzů rozběhových a zastavovacích vý-stupních relé. Délka impulzu je 150 ms.

MCU2:• motor pro přímé připojení na síť (DOL Direct On

Line)• reverzační motor pro přímé připojení na síť (REV

Reversing Direct On Line)• motor pro přímé připojení na síť, s jednotkou dál-

kového ovládání (DOL RCU).• RCU reverzace• motor hvězda - trojúhelník, bez reverzace• motor hvězda - trojúhelník, s reverzací• dvourychlostní pohony• dvourychlostní reverzace• ovládače• elektromagnetický pohon jako jednofázové přímé

připojení (DOL), s normálními nebo západkověblokovanými stykači

• spouštění přes autotransformátor používá se prorozběh sníženým napětím, hlavně tam, kde v dů-sledku velkých záběrných proudů může dojít kvelkým úbytkům napětí.

• plynulý rozběh/zastavení v aplikacích, kde je tře-ba mít vyhrazenu vlastní prodlevu při rozběhovéa doběhové sekvenci. Po uplynuté této prodlevyje nutno deaktivovat ochranu proti nedostatečnézátěži nebo ochranu proti chodu naprázdno.

12

7.0 Funkce INSUM

Funkce INSUM je z širokého pohledu možno roztří-dit do tří hlavních kategorií:• ochranné funkce• dohlížecí funkce• přídavné funkce

Tyto funkce jsou konfigurovatelné a jsou realizoványna úrovni provozních jednotek (FU). Postup konfigu-rování provozních jednotek se nazývá "parametriza-ce". Motorové řídicí jednotky (MCU) musí být konfi-gurovány podle údajů výrobce k příslušnému moto-ru a podle požadavků aplikace.

7.1 Ochranné funkceMotorové ochranné funkce zabezpečují motor protinežádoucím procesům nebo mechanickým situacím.Požadované motorové ochranné funkce je možnopředem parametrizovat. Základní metoda přístupuspočívá v tom, že je třeba generovat včasné výstra-hy při dosažení předem nastavené alarmové úrov-

havárie. Pokud dojde k vypnutí (vybavení) motoru vdůsledku aktivace některé z ochranných funkcí, jemožno návrat do původního stavu provést různýmizpůsoby, podle požadavků konkrétní aplikace. Motorje možno konfigurovat na některý z následujícíchrežimů vybavení vypnutého stavu (trip reset mode):

• Automatický návrat do původního stavu před vy-bavením (Auto Trip Reset)

• Dálkový návrat do původního stavu před vybave-ním (Remote Trip Reset)

• Místní návrat do původního stavu před vybavením(Local Trip Reset)

• Dálkové & místní vynulování (Remote & Local TripReset)

Algoritmus v motorové řídicí jednotce provede od-povídající úkon, příp. generuje hlášení o různýchalarmových situacích. Ochranné funkce jsou konfi-gurovatelné a mohou být aktivovány či deaktivoványpodle požadavku. Je také možné maskovat vznik ur-čitých alarmů nebo jevů, které jsou pak hlášeny domaskovací tabulky alarmů a jevů, avšak daná funk-ce stále může být aktivní.Motorová řídicí jednotky MCU1 provádí standardníochranné funkce. U jednotky MCU2 jsou k dispozicikromě standardní ochrany ještě další složitějšía modernější ochranné funkce.

Standardní ochranné funkce u MCU:

7.1.1 Ochrana proti tepelnému přetížení(Thermal Overload Protection)• Podle požadavků normy IEC 947-4-1 na tepelné

relé dojde k aktivaci MCU, která vypne stykač.• Třídu vybavení t6-krát je možno navolit v rozsahu

5-40 sekund.• Při dosažení nastavených teplotních podmínek

vyšle MCU výstražné hlášení "TOL Alarm".• MCU vypočítává dobu "Time to Trip" (doba do vy-

bavení) a "Time to Reset" (doba pro nastavení dopůvodního stavu). Navíc je vysláno hlášení "TOLReset Level Reached" (= nulovací hladina TOLdosažena). Na každý povel před tímto stavem bu-de vyslána alarmová odezva "Start up InhibitTrip".

7.1.2 Ochrana proti výpadku fáze (PhaseLoss Protection)Tato ochrana provádí trvalé monitorování poměrumezi minimálním fázovým proudem a maximálnímfázovým proudem ve všech třech fázích.Při dosažení předem definované alarmové úrovněpro ztrátu fáze, dojde k vyslání předběžné výstrahypro příslušnou fázi a hlášení "Phase Loss Alarm1P2/3".Jakmile je dosaženo předem definované vybavovacíúrovně, nastane aktivace časovače prodlevy pro vy-bavení (trip delay timer) a pokud vybavovací pod-mínky přetrvávají po nastavenou dobu prodlevy, ini-

ně, avšak motor ještě nevypne, dokud nedojde kpřekročení vybavovací úrovně pro předem nastave-nou dobu prodlevy pro vybavení. Předem je třebaparametrizovat "Alarm Level" (= alarmovou úroveň)a "Trip Level" (= vybavovací úroveň). Pokud přijaténápravné opatření je schopno obnovit normální pod-mínky na motoru ještě před uplynutím prodlevy provybavení (trip delay time), nedojde k vypnutí moto-ru. Předvýstraha upozorní obsluhu na nutnost pro-vedení určité činnosti, která zabrání vzniku případné

13

MCU diagnostikuje tuto situaci a inicializuje"ochranu proti příliš nízké zátěži".

• Motorová řídicí jednotka MCU monitoruje maxi-mální fázový proud (ILmax) měřeného trojfázovéhoproudu a pokud tento proud poklesne pod stano-venou alarmovou úroveň, inicializuje výstražnéhlášení "U/L Alarm". Pokud ILmax je menší než vy-bavovací úroveň, následuje vypnutí motoru a pouplynutí prodlevy pro vybavení ochrany vysláníhlášení "U/L Trip".

7.1.4 Ochrana proti chodu naprázdno(No Load Protection)• Motorová řídicí jednotka MCU chrání motor proti

chodu naprázdno, k němuž může dojít v důsled-ku náhlé ztráty zátěže v poháněném procesu. Ta-to funkce využívá maximální měřený fázový proud(IL max.).

• Motorová řídicí jednotka MCU monitoruje maxi-mální fázový proud (ILmax) měřených tří fází. Pokudhodnota proudu poklesne pod alarmovou úroveň,je vysláno alarmové hlášení "N/L Alarm" a násle-duje vypnutí motoru. Po uplynutí nastavené pro-dlevy pro vybavení je vysláno hlášení "N/L Trip".

7.1.5 Ochrana proti zablokování rotoru(Stall Protection)• Motorová řídicí jednotka MCU chrání motor proti

zablokování, k němuž může dojít v důsledku me-chanického záseku nebo ucpání procesní linky.Funkce ochrany proti zablokování rotoru se akti-vuje pouze po uplynutí rozběhové doby motoru.

• Jakmile proud tekoucí motorem dosáhne předemparametricky zadanou alarmovou úroveň, MCUgeneruje předvýstrahu "Stall Alarm" (alarm zablo-kování rotoru). Pokud tento stav řpetrvává po do-bu delší než je nastavená prodleva pro vybavenív důsledku zablokování rotoru (stall trip delay), jevyslán alarm "Stall Trip" a stykač vypne napájenímotoru.

7.1.6 Ochranná funkce "kontrola styka-če" (Contactor Supervision Protection)• Motorová řídicí jednotka MCU sleduje přepínání

kontaktů stykače. Po uplynutí předem definovanédoby pro přepnutí stykače dochází k aktivaci tétofunkce.

• Funkce kontroly stykače cyklicky kontroluje stavpomocných kontaktů stykače. Při zjištění rozdílumezi stanoveným stavem a skutečným stavempomocných kontaktů je generována pro příslušnýstykač předvýstraha "Feedback Alarm".

Při zjištění rozdílu mezi jmenovitým stavem a sku-tečným stavem měření proudu je vyslán alarm "Fe-edback Trip" a stykač vypíná.

cializuje MCU samotné vybavení na stykači a vyšlehlášení "Phase Loss Trip" (= vybavení v důsledku ztráty fáze).

7.1.3 Ochrana proti podtížení (UnderloadProtection)• Funkce ochrany proti podtížení slouží pro indikaci

chodu motoru pod jmenovitou kapacitou, tedy"mrhání" výkonem stroje. Motorová řídicí jednotka

14

Přídavné funkce MCU2

7.1.7 Rozšířená funkce ochrany proti te-pelnému přetížení • Motorová řídicí jednotka MCU2 je vybavena něko-

lika dalšími rozšířenými funkcemi, které se využí-vají u určitých aplikací. Po vybavení v důsledkutepelného přetížení (TOL Temperature Overload)je k dispozici určitý speciální nulovací režim, kte-rý se nazývá "Automatic Restart after TOL Trip".Při aktivaci tohoto režimu se jednou vypnutý mo-tor v důsledku přetížení po zchládnutí znovu au-tomaticky rozběhne. Opakovaný rozběh motoruproběhne stejným směrem a stejnými otáčkamijako před vypnutím.

V některých aplikacích je výhodné krátkodobě po-tlačit ochranu TOL (ochrana proti tepelnému přetíže-ní) z důvodu zachování funkčnosti řízeného proce-su. Pokud je vyslán po vzniku alarmu TOL povel"TOL Bypass", může teplotní zátěž motoru narůstaž na 200 % hodnoty před vypnutím motoru.

7.1.8 Ochrana proti zemnímu spojení(Earth Fault Protection)• Ochrana proti zemnímu spojení chrání motor proti

vzniku tohoto stavu. Zemní porucha je zjišťovánabuď měřením fázového proudu, nebo jako signálna výstupu diferenciálního transformátoru proudu.

• Pokud proud tekoucí do země při zemní porušedosáhne předem parametricky zadanou alarmo-vou úroveň, generuje motorová řídicí jednotkaMCU předvýstrahu "Earth Fault Alarm". Pokud

tento stav přetrvává po dobu delší, než je předemparametricky zadaná prodleva pro vybavení, do-jde ke generaci alarmu "Earth Fault Trip" (= vyba-vení v důsledku zemní poruchy) a stykač motoruvypíná.

7.1.9 Ochrana proti nevyváženosti fázo-vých proudů (Phase Current UnbalanceProtection)• Motorová řídicí jednotka chrání motor proti prou-

dové nevyváženosti , k níž může dojít při naruše-ní kontaktů stykače, nevyváženosti v napájecí sí-ti, uvolněných spojích nebo při interní porušev motoru.

• Při dosažení předem parametricky zadané alar-mové hodnoty proudového převodu (1-ILmin/ILmax)vyšle motorová řídicí jednotka MCU předvýstrahu"Phase Unbalance Alarm" operátorovi. Pokud ten-to stav trvá déle než doba prodlevy pro vybavení,dochází k vypnutí motoru a vyslání hlášení "Pha-se Unbalance Trip" (= došlo k vypnutí v důsledkunevyváženosti).

7.1.10 Ochrana proti podtížení na bázidetekce účiníku cos φ• Motorová řídicí jednotka chrání motor proti příliš

nízké zátěži, na principu detekce účiníku. Sledo-vání účiníku je založeno na sledování průchoduproudu a napětí nulou, ve fázi L1.

• Jakmile se hodnota cos φ dostane pod předemparametricky nastavenou alarmovou hodnotu"Underload cos φ alarm", je generována výstraha

15

"U/L cos φ alarm". Pokud hodnota účiníku i nadá-le zůstává pod předem parametricky zadanou vy-bavovací úrovní, po dobu delší než je prodlevypro vybavení (underload cos φ trip delay), MCU2vypne motor a vyšle hlášení "U/L cos φ trip".

7.1.11 Ochrana proti zablokování rotoruna principu sledování otáček motoru• Motorová řídicí jednotka MCU2 chrání motor proti

zablokování rotoru. Zablokovaný rotor je deteko-ván snímačem otáček.

• MCU2 porovnává otáčky motoru s předem para-metricky zadanou alarmovou a vybavovací úrovní.Jakmile otáčky poklesnou pod úroveň pro vysláníalarmu (locked alarm level), je vyslána předvý-straha "Locked Alarm". Pokud tento stav trvá délenež nastavená prodleva pro tento ochranný re-žim, stykač vypne motor a je vyslán alarm "Loc-ked Trip".

7.1.12 Ochrana proti příliš vysoké teplotěmtoru (Motor Temperature Protection)• MCU2 chrání motor proti příliš vysoké teplotě.

Teplotu motoru měří snímač s kladným teplotnímkoeficientem (PTC).

• Odpor vstupu PTC snímače je porovnáván s pře-dem parametricky nastavenou alarmovou úrovníPTC a vybavovací úrovní. Jakmile odpor na vstu-pu PTC překročí tuto nastavenou alarmovou úro-veň PTC, je vyslána předvýstraha "PTC Alarm".Při nárůstu odporu nad tuto vybavovací úroveňdojde k vypnutí stykače motoru a vyslání alarmu"PTC Trip". Je možné inicializovat také režim au-tomatického opakovaného rozběhu motoru po vy-bavení v důsledku aktivace PTC snímače.

7.1.13 Ochrana proti podpětí (Undervol-tage Protection)• Motorová řídicí jednotka MCU2 chrání motor proti

podpětí. Funkce podpěťové ochrany využívá ma-ximálního měřeného síťového napětí (ULmax).

• Jednotka MCU2 porovnává hodnotu ULmax s pře-dem parametricky nastavenou alarmovou a vyba-vovací úrovní. Jakmile ULmax poklesne pod alarmo-vou úroveň pro podpětí, je vyslána předvýstraha"Undervoltage Alarm". Jestliže ULmax zůstává podtouto vybavovací úrovní po dobu delší než nasta-vená prodleva pro tento případ (undervoltage tripdelay), vypne stykač motoru a je vyslán alarm"Undervoltage Trip".

7.1.14 Ochrana daná omezeným počtemrozběhů motoru (Start Limitation Protec-tion)• Jednotku MCU2 je možno parametrizovat na

omezený počet rozběhů motoru během určitéhočasového intervalu.

• Pokud aktivujeme pouze jediný rozběh motoru, jehned po prvním rozběhu vyslán alarm "Start Limi-tation". Pokud počet rozběhů motoru dosáhnemaximální povolený počet během určité časovédoby, motor se zastaví a je vysláno alarmové hlá-šení "Start Limitation Trip". Další rozběh motorujiž pak nelze provést.

7.2 Dohlížecí funkceKromě ochranných funkcí provádí INSUM trvalý do-hled nad dalšími vybavovacími funkcemi a sledujeúdaje získané z údržby motoru. Tato funkce je pro-váděna funkčními jednotkami FU.

7.2.1 Hlavní vypínač ve zkušební poloze• Pokud hlavní vypínač přepneme do polohy "Test

Position", je vysláno jevové hlášení "Main Switchin Test Position".

• V poloze "Test Position" monitoruje jednotkaMCU stav na vstupu a výstupu a fázové proudy.Všechny ochranné funkce založené na měřeníproudu jsou v takovém případě deaktivovány, abybylo umožněno zkoušení řídicích obvodů bez nut-nosti mít motor v chodu. Při zjištění nějakéhoproudu v kterékoliv fázi je vyslán alarm "Test Mo-de Failure Trip" a následuje vypnutí (vybavení;trip) stykače.

7.2.2 Nouzové zastavení (EmergencyStop)• Při aktivaci režimu nouzového zastavení dojde po

vypnutí stykače k vyslání alarmu "EM-Stop Acti-vated". Po uvolnění tlačítka "Em Stop" nedojdek rozběhu motoru.

16

7.2.3 Režim externího vypnutí (ExternalTrip)• Při aktivaci externího vybavovacího vstupu (exter-

nal trip input) dochází po vypnutí stykače k vyslá-ní alarmu "External Trip".

7.2.4 Režim vypnutí hlavního vypínače(Main Switch Trip)• Při aktivaci vstupu hlavního vypínače (main

switch input) dochází po vypnutí stykače ke gene-rování alarmu "Main Switch OFF" (= hlavní vypí-nač vypnut).

7.2.5 Dohlížecí časovač stykače (Con-tactor Watchdog)• Motorová řídicí jednotka MCU má v obvodu ovlá-

dacího napětí zabudováno sledovací relé. Toto re-lé vypíná v okamžiku, kdy nadřazený procesorzjistí nějakou poruchu na stykači. Ovládací napětíse pak ze stykačů odpojí.

7.2.6 Režim vlastního sledování (Self Supervision)• Motorová řídicí jednotka MCU obsahuje kontrolní

časovací obvod, který dohlíží nad chováním hlav-ního procesoru. Tento režim slouží jako ochranaproti poruše funkce hostitelského (hlavního; host)procesoru.

7.2.7 Spínací cykly stykače• Motorová řídicí jednotka MCU sleduje obsah poči-

tadla spínacích cyklů stykače a při překročenípředem definovaného počtu spínacích cyklů vyšlealarm "Maintenance Kx.".

7.2.8 Počet motorových hodin • Motorová řídicí jednotka MCU sleduje obsah poči-

tadla motorových hodin a při překročení předemdefinovaného mezního počtu generuje alarm"Maintenance Hours Run".

7.3 Přídavné funkce• Systém INSUM obsahuje několik specifických

funkcí, které usnadňují ovládání rozváděče.

7.3.1 Seskupování motorů (Motor Grouping)• Tato funkce se používá hlavně pro usnadnění

systému řízení procesu a pro eliminaci některýchrutinních úkolů.

• Tato funkce umožňuje vytvořit spřažení souborumotorů tak, aby tyto motory sledovaly předem de-finovanou logickou sekvenci, nazývanou obecně"skupina" (angl. Group). Tato skupina je za nor-málních okolností řízena povelem pro skupinovýstart/stop, avšak povoleny jsou i start/stop povelypro jednotlivé motory ve skupině.

• Aktuální stav skupiny je indikován v příslušnéstavové informaci, jako např. Group Stopped(skupina zastavena), Group Starting (skupina sespouští), Group Running (skupina v chodu) atd.

7.3.2 Časová synchronizace (Time Synchronization)• Alarmy a jevy generované motorovou řídicí jedno-

tkou dostávají přesný časový příznak ze systémunaprosto přesného synchronizovaného času.

7.3.3 Funkce "zabezpečení proti poruše" (Failsafe)• Jednou z důležitých vlastností podporovaných

INSUMem je funkce "failsafe". Při této funkci jesledována ztráta komunikace s procesním řídicímsystémem (Process Control System) nebo poru-cha interní komunikace (Internal Communication).

• Pokud dojde ke zjištění poruchy u jednoho tohotosystému, aktivuje MCU předem parametricky za-danou funkci, tzn. No Operation (žádný další pro-voz), Start Motor Direction 1 (rozběh motoru vesměru 1), Start Motor Direction 2 (rozběh motoruve směru 2) nebo Stop Motor (zastavení motoru).Tím se zabrání kompletnímu výpadku celého pro-vozu.

7.3.4 Řízení přístupu (Control AccessAuthority CA)• Jednou ze specifických funkcí systému INSUM je

"Control Access Authority", která sleduje činnostfunkčních jednotek FU z neautorizovaných řídi-cích stanic.

• Příslušná funkční jednotka FU vyšle tabulku"Control Access Table CAT", v níž je uložena hie-rarchie mezi všemi stanicemi. Maximální početkategorií stanic je 16. Funkční jednotka také udr-žuje přídavné políčko "CA-owner" (vlastník CA),do něhož je ukládán kód řídicí stanice mající CA(řízený přístup). Funkční jednotka může pak přijí-mat pouze povely od této řídicí stanice.

• FU vyhodnocuje příslušný řídicí povel podle zdro-jové adresy takového řídicího povelu a podle na-staveného stavu v políčku "CA Owner". Pouze

17

tehdy, když povel a CA patří ke stejné stanici, jetakový povel předán dále do motoru. Tím se zajis-tí dokonalá bezpečnost při práci s ovládacími po-vely.

• Aby dostala přístup k ovládání (CA) a aby tedymohla určitá stanice ovládat FU, musí stanices nízkou prioritou v CAT vyslat dotaz na stanicis vyšší prioritou.

8.0 Rozhraní na procesnířídicí systém

Komunikační rozhraní směrem k procesnímu řídicí-mu systému nabízí několik možností. Implementova-ná komunikační rozhraní jsou Profibus DP a Mod-bus RTU. Protokol LON Talk, používaný pro interníkomunikaci, může být použit také pro externí komu-nikaci. V budoucnu budou k dispozici i další rozhra-ní. Rozhraní Ethernet field bus je nabízeno od dru-hého kvartálu roku 1999. Dalším implementovanýmrozhraním by měl být Profibus DP-E.

8.1 Rozhraní LONKomunikace s procesním řídicím systémem PCSv rámci sítě LON probíhá po LON Standard NetworkVariable Types (SNVTs), které zajišťují dokonaloukompatibilitu s výrobky dalších výrobců. Přenášenádata je možno rozdělit na několik níže uvedenýchtříd:• procesní data: stavové signály, měřené hodnoty

a spínací povely• alarmy a jevy opatřené časovými příznaky • data související s časovou synchronizací.Přenosová rychlost dat může být 1,25 MB nebo78 kB/s, s možností redundance. Komunikace pro-bíhá buď po zkrouceném metalickém páru vodičů,optickém vlákně nebo silovém vedení.

8.2 Mezisíťový počítač LON-MODBUS RTUJedná se o nejjednodušší, nejsnadnější a vylepšenérozhraní, implementované v systému INSUM. U to-hoto systému je možno zajistit si přístup z INSUMupouze k požadované informaci. Struktura sběrniceMODBUS je poměrně pružná a konfigurovatelná.Pružnost daná konfigurovatelností požadované in-formace z INSUM minimalizuje zatížení sběrnicea pomáhá optimalizovat dobu odezvy.Mezisíťový počítač Modbus gateway provádí propo-jení interní sběrnice LON field s protokolem Mod-bus RTU. Strana LON pracuje se standardními síťo-vými typy proměnných (Standard Network VariableTypes SNVTs). K dispozici je také software na báziPC tzv. PoCT který generuje mapovací popisy mezidatovými objekty LON a stranou ModBus gateway.

• Konfigurační nástroj PoCTKonfigurační software PoCT pracuje pod MS Win-dows NT a MS Windows 95. Slouží k mapování datze stranyINSUM LON a PCS MODBUS a je imple-mentován v MS Visual Basicu. PoCT usnadňuje in-teraktivní definici mapovacích síťových proměnných(Network Variables NV) v síti LON s registremModbus Register. Vytváří výstupní soubor, založenýna vstupní databázi a na uživatelském vstupu, kterýje pak možno zavést do uzlu gateway node.

8.3 LON Profibus DP GatewaySoučasný Profibus DP Gateway, implementovanýv INSUM, podporuje zpracování 48 provozních jed-notek na jeden Profibus Gateway. Zpracování všech128 provozních jednotek s komplexními funkcemibude k dispozici u Profibus DP-E Gateway.

18

Poznámky:

19

ABB ELSYNN s.r.o.Rozváděče pro NN e-mail:Heršpická 13 frantisek.bytesnik@cz.abb.com619 00 BRNO lubomir.kolar@cz.abb.comČeská republika jiri.latal@cz.abb.comTelefon: + 420 5 43528440-3 petr.tesar@cz.abb.comFax: + 420 5 43245840 petr.koenig@cz.abb.com