ÄLYKÄS MOOTTORINOHJAIN ABB UMC100.3

Samankaltaiset tiedostot
Moottorin lämpötilan mittauksen kytkeminen taajuusmuuttajaan

Mittaus- ja valvontareleet Zelio Control Toimilaitteiden Luotettavaan valvontaan

GSM OHJAIN FF KÄYTTÖOHJE PLC MAX S03

Jussi Klemola 3D- KEITTIÖSUUNNITTELUOHJELMAN KÄYTTÖÖNOTTO

Turva Turvalogiikka. SC turvalogiikka

Mitä on älykäs moottorinohjaus?

MODUULIN PERUSTOIMINNOT Sähkövirran tulot Kytketyn perävaunun automaattinen tunnistus LED-valojen ja yksittäisten hehkulamppujen tuki

Osakäämikoneiden mittausohje

ASENNUSOHJE. Tehovahti Effekt 103RX

MultiPlus-II 48/3000/ V (aiempi tuotenimi: MultiGrid-II)

PR SARJA ASENNUS JA KYTKENTÄ

OHJAUSKESKUKSET ESMART 310 JA ESMART 320

Anssi Juhani Mäkynen UMC100 TOIMINNALLISUUS

SPTM 8A1, SPTM 6A2, SPTM 6A3 Muunninmoduulit. Käyttöohje ja tekninen selostus

Käynnistä ja pysäytä hallitusti Solcon pehmeäkäynnistimillä

PR SARJA ASENNUS JA KYTKENTÄ

Liipaisun I/O-kortti LogiComm pistoolien pääteasteelle

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Vapaa-asennon automaattikytkentä

Nokeval. FD100-sarja. Käyttöohje

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Väylään liitettävä laite: Pheonix Contact ILB PB DI8 DIO8

Nokeval. FD200-sarja. Käyttöohje

I/O ohjatun ACS800 taajuusmuuttajan korvaaminen ACS880 taajuusmuuttajalla

Safety Integrated -turvatekniset perusratkaisut. Siemens Automation

KRU-1 PLL & UHF TRUE DIVERSITY langaton mikrofonijärjestelmä. Käyttöohje. ä ä ä ö ä ö

EQ-mittarit B-sarja Suorituskykyiset ja luotettavat 3-vaiheiset suorat 65 A ja epäsuorat 6 A sähkömittarit

Avoimen luukun varoitussanomat. Toiminto

PIKAOHJE SCG-PUMPUN VAK-OHJAUKSEN MUUTTAMINEN KÄSISÄÄDÖLLE SCA-PUMPUKSI JA TAKAISIN

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

LOVATO. Moduulikomponentit 16 A 125 A KUORMANEROTTIMET...2 MODUULIKONTAKTORIT...4 VIRRANSYÖTTÖMODUULIT...4 MODUULIAIKARELEET...6

KÄYTTÖOHJE. M2M Point - to - Point

Elco elektroninen termostaatti ELTH

XCRANE OMINAISUUDET KUUSI KULJETTAJA-PROFIILIA VENTTIILIEN SÄÄDÖT

I-Vinssi LM.60i 24V / I/O-net / 60NM. Sisältö Sovellukset 1 Ominaisuudet 1 Mitoitus 3 Varavirtalähde 3 Varusteet 4 Johdotus 5 Tekninen erittely 5

EC-KASETTIPATTERI PMFC

CLICKTRONIC VÄLIJOHDOT

MSnS-extra PCB v1.0. Kevyt käyttöohje

IDH E1. Asennusohje IDH E1 / PUHZ Ulkoyksiköt IDH

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Taito Tehdä Turvallisuutta

TEHOLÄHTEET JA MUUNTAJAT

HUOM! Tämä on vain pikaohje. Manuaalissa tarkemmat tiedot turvamääräyksistä, vaatimuksista ja asennuksesta sekä kytkennästä.


Huonesäädin STRA-04. Sovellusesimerkki

SET-61. Käyttö- ja asennusohje. Oy Labkotec Ab Labkotie Kangasala Vaihde Fax Sähköposti

Älykästä mittausta 1-vaihe ja 3-vaihe energiamittareilla

Öljysäiliöiden palosammutusjärjestelmien webpohjainen

PIKAOHJE SCC VAK-PUMPUN OHJAUS KÄSISÄÄDÖLLE SCA-PUMPUKSI JA TAKAISIN PUTKISTOSSA VAKIOPAINE-ERO VAK:N SÄÄTÄJÄLLÄ

Nokeval. Käyttöohje. Monipistenäyttö 532R. No

ACS 400 Tekniset tiedot Sivu 1/5. Pienitehoisten ACS 400 -vaihtovirtakäyttöjen tekniset tiedot ==================================================

111570SF CS60. Liitäntä- ja määritysopas Ohjausautomatiikka

Korotettu joutokäynti

Moduloivat toimilaitteet AME 10, AME 20, AME 30 AME 13, AME 23, AME 33 standardin EN mukaisella turvatoiminnolla (jousi alas)

Tekniikka ja liikenne (5) Tietoliikennetekniikan laboratorio

Käyttö- ja asennusohje

Asennus GOLDen GATE Lonworks FTT-10,

ASENNUS GOLDen GATE, TBLZ-1/

Älykkään rakennusautomaation järjestelmäkomponentit

Teemu Haapala SIMOCODEN KÄYTTÖÖNOTTO

PS S18/ / PS S50/ / PS S18/ / PS S85/ / PS S85/

SET-61. Käyttö- ja asennusohje

metis GSM-ilmoituksensiirtolaitteet

Analogisten mittarien kytkeminen Digital Optimax -malleihin

ASENNUSOHJE. Sulanapidon ohjauskeskus ETR2-1550

ASENNUSOHJE. DIN-kiskoon asennettava termostaatti ETI-1551

Moduloivat toimilaitteet AME 10, AME 20, AME 30 AME 13, AME 23, AME 33 - standardin EN mukaisella turvatoiminnolla (jousi alas)

Metra ERW 700. Energialaskuri

MOOTTORIVENTTIILI. Käsikirja

MicaFlex MF-PFCP Asennus- ja käyttöohje

VERSA. monipuolinen hälytinkeskus. Versa

SuperWISE II / SuperWISE SC II

Onnittelut PRO-JECT-DA-muuntimen hankkimisesta. Lue huolellisesti tämä ohje, jotta kytket laitteen oikein ja saat siten parhaan äänenlaadun.

ERISTYSTASON VALVONTARELE MEV-7 (LC-7 ja Kosketusnäyttö)

Julkaisu 150, 154 SMC moottorinohjaimet Tuotevalikoiman esittely SMC moottorinohjaimet

Pitkäikäinen ja luotettava ratkaisu. Ensto Auguste SF6-eristetty ilmajohtojen kuormanerotin

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

metis GSM-ilmoituksensiirtolaitteet

Moottorinhallintajärjestelmä TeSys T antaa käynnistimellesi. kuudennen aistin!

Vexve Controls - Vexve AM CTS. vakiolämpötilasäädin käyttö- ja asennusohje

Terraneo Kytkentäkuvat ja ohjelmointi

Modulaatio-ohjauksen toimimoottori AME 85QM

EG-voimanoton aktivointi. Toiminta

VACON NX PIKAOHJE. Aloituskysely. Paina enter. suomi. Vakio. Paina enter Hz

Trioliet Solomix Seosrehuvaunun ja Rollax-hihnaruokkijan Asennusohje

WA-800 Tuoteperhe. Tekniset tiedot. Vaakapäätteet WA-801 WA-802 WA-802r WA-810. Ohjaimet WA-804 WA-805 WA-806 WA-807

VIANETSINTÄ - MICROMAX JA VVX-MOOTTORIT

ASENNUSOHJE. DIN-kiskoon asennettava kaksoistermostaatti ETR/F 1447

Pienjännitekojeet ODIN-kWh-mittari

SUNDIAL FLOW+ - OHJAUSYKSIKKÖ

Asennus, IQnomic plus moduuli TBIQ-2-1-aa GOLD/COMPACT

FR-F EC

Ympäristön lämpötilaa mittaava, energiaa säästävä sulanapitojärjestelmän ohjausyksikkö

Pienet sähkötoimilaitteet 90 käännöllä

Tuote-esite I/O-järjestelmä

Jokin ulkopuolisen valmistajan 24V tai 230V jännitetasolla toimiva säädin

Joka päivän alussa, asentaja saa ohjeistuksen päivän töille.

KYTKENTÄOHJEET. MicroMax370

Energiamittarit ja mittalaitteet

TAITAJA 2006, Elektroniikka ( /OL) Hakkurivirtalähteen kokoaminen ja testaaminen, Nokia

Transkriptio:

Ville Hirvelä ÄLYKÄS MOOTTORINOHJAIN ABB UMC100.3 Opinnäytetyö CENTRIA AMMATTIKORKEAKOULU Sähkö- ja automaatiotekniikan koulutus Marraskuu 2017

TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Aika Ylivieska Marraskuu 2017 Koulutusohjelma Sähkö- ja automaatiotekniikka Työn nimi Älykäs moottorinohjain ABB UMC100.3 Työn ohjaaja Jari Halme Työelämäohjaaja Tekijä/tekijät Ville Hirvelä Sivumäärä 21 Opinnäytetyössä rakennettiin sähkömoottorikäyttöjen opetuslaitteisto Centria ammattikorkeakoulun käyttöön. Laite tuli käytettäväksi Centria Ylivieskan sähkövoimatekniikan laboratoriossa sähkökäyttöjen opintojaksoilla. Laite koostuu ABB:n toimittamasta älykkäästä UMC100.3-moottorinohjaimesta, sekä erikseen hankitusta kotelosta, johon ohjain asennettiin ja johdotettiin. Ulkoiset liitännät laitteelle toteutettiin kosketussuojatuilla liittimillä käyttöturvallisuuden varmistamiseksi. Asiasanat Moottorinohjain, opetuslaite

ABSTRACT CENTRIA UNIVERSITY OF AP- Date PLIED SCIENCES November 2017 Degree programme Electricity- and automation Name of thesis ABB UMC100.3 Universal Motor Controller Instructor Jari Halme Supervisor Author Ville Hirvelä Pages 21 The purpose of this thesis was to build teaching equipment for Centria University of Applied Sciences. This equipment is going to be used in the electrical laboratory of Centria Ylivieska on courses that focus on the electric motor usages. The device consisted of ABB Universal Motor Controller UMC100.3 and casing where it was installed and wired. External connections were done using contact protected connectors to ensure safety. Key words Motor controller, teaching equipment

KÄSITTEIDEN MÄÄRITTELY A A/D ABB ASEA DIN Ethernet EUR Fieldbus Hz I/O kwh LCD Local Modbus mrd ma ms Remote s UMC USB USD V VAC Ampeeri, sähkövirran yksikkö Analoginen/Digitaalinen Asea Brown Boweri Allmänna Svenska Elektriska AB Standardi Lähiverkkoyhteys Euro Väyläprotokolla Hertsi, taajuus Input/Output, tulot ja lähdöt Kilowattitunti, energian yksikkö Liquid Crystal Display, nestekidenäyttö Paikalliskäyttö Väyläprotokolla Miljardi Milliampeeri, sähkövirran yksikkö Millisekunti, ajan yksikkö Etäkäyttö Sekunti, ajan yksikkö Universal Motor Controller, älykäs moottorinohjain Universal Serial Bus US dollari Voltti, jännitteen yksikkö Vaihtojännite

VDC Väylä W Tasajännite Tiedonsiirtojärjestelmä Watti, tehon yksikkö

TIIVISTELMÄ ABSTRACT KÄSITTEIDEN MÄÄRITTELY ESIPUHE SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 ABB OY 2 3 UMC100.3 UNIVERSAL MOTOR CONTROLLER 3 3.1 UMC100.3 Yleistä 3 3.2 Lisämoduulit 5 3.2.1 Lisämoduulien liitännät 9 3.3 Ohjaus 11 3.3.1 Ohjaustoiminnot 12 3.4 Suojaustoiminnot 17 4 LAITTEEN RAKENNUS 18 4.1 Kotelointi 18 4.2 Johdotukset 19 5 OPETUSLAITTEEN TOIMINTA JA KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET 20 LÄHTEET KUVIOT KUVIA 1. ABB moottoritehdas, Helsinki, Pitäjänmäki KUVIO 2. UMC100.3 pääyksikkö KUVIO 3 UMC100.3 lohkokaavio KUVIO 4. UMC100.3 käyttöpaneeli KUVIO 5. DX111 I/O-moduuli KUVIO 6. VI150 jännitemoduuli KUVIO 7. AL111 analogiamoduuli KUVIO 8. PDP32 Profibus-moduuli KUVIO 9. MRP31 Modbus-moduuli KUVIO 10. DNP31 DeviceNet-moduuli KUVIO 11. MTQ22 Ethernet-moduuli KUVIO 12. DIN-kisko KUVIO 13. UMC100.3 ja PDP32-moduulin liitännät KUVIO 14. UMC100.3 ja VI150-liitäntä KUVIO 15. UMC100.3 ohjausesimerkki KUVIO 16. Piirikaavio transparent-ohjauksesta KUVIO 17. Piirikaavio ylikuormitusreletoiminto KUVIO 18. Piirikaavio suorakäynnistystoiminto KUVIO 19 Piirikaavio suunnanvaihto-käynnistystoiminto KUVIO 20 Piirikaavio tähti-kolmiokäynnistys KUVIO 21 UMC100.3 opetuslaitteen ulkokuori

1 1 JOHDANTO Tässä opinnäytetyössä oli tarkoitus rakentaa opetuslaite ABB:n toimittamasta UMC100.3- moottorinohjainlaitteesta. Laite tulisi käytettäväksi Centria Ylivieskan sähkövoimatekniikan laboratorioon. Laitetta käytettäisiin erilaisiin sähkökäyttöihin liittyvissä harjoitustöissä. Laite koostuu ABB:n UMC100.3 Universal Motor Controller älykkäästä moottorinohjaimesta, VI150-jännitemoduulista, UMC100.3-käyttöpaneelista ja erikseen hankitusta moduulikotelosta. Moottorinohjain ja jännitemoduuli on asennettu moduulikoteloon asennuskiskolla ja kaikki laitteen vaatimat johdotukset on tehty kotelon sisälle. Ulkoiset liitännät on toteutettu kosketussuojatuilla banaaniliittimillä. Moottorinohjaimen käyttöpaneeli on asennettu moottorinohjaimen päälle siten, että käyttöpaneelia on mahdollista käyttää moduulikotelon ulkopuolelta. Laitetta on mahdollista käyttää paikallisesti käyttöpaneelilta sekä tietokoneella USB-yhteyden kautta.

2 2 ABB OY ABB eli Asea Brown Boweri on ruotsalais-sveitsiläinen kansainvälinen teollisuuskonserni, joka toimii yli 100 maassa. Henkilöstöä on noin 132 000. Konsernin pääkonttori sijaitsee Zürichissä, Sveitsissä. ABB:n toiminta keskittyy automaatio- ja sähkövoimatekniikkaan. ABB syntyi vuonna 1988, kun ruotsalainen ASEA ja sveitsiläinen BBC Brown Boweri yhdistyivät. Konsernin liikevaihto vuonna 2016 oli noin 33 mrd USD. (ABB 2017.) ABB:llä on Suomessa toimintaa useilla paikkakunnilla, muun muassa Helsingissä, Oulussa ja Vaasassa. Henkilöstön määrä Suomessa on noin 5000, ja liikevaihto vuonna 2015 oli noin 2,2 miljardia euroa. ABB:n vahva asema Suomessa perustuu Gottfrid Strömbergin vuonna 1889 Helsinkiin perustamaan sähkötekniikkaan keskittyvään yritykseen. Oy Strömberg Ab siirtyi vuonna 1987 ruotsalaisen ASEAn omistukseen. (ABB 2017.) KUVIO 1. ABB moottoritehdas, Helsinki, Pitäjänmäki (ABB, kuvapankki 2017.)

3 3 UMC100.3 UNIVERSAL MOTOR CONTROLLER 3.1 UMC100.3 Yleistä ABB UMC100.3 on modulaarinen moottorin suojaus- ja ohjausjärjestelmä. Laitetta voidaan käyttää moottorin suojaukseen, ohjaamiseen, väylä- ja ethernet-tiedonsiirtoon sekä vianhakuun. Tärkeimpiä näistä ovat moottorin ohjaus, suojaus sekä vikatilanteiden aiheuttamien tehtaiden seisokkien vähentäminen. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 2. UMC100.3 pääyksikkö (ABB UMC100.3 2015.) Ilman älykästä moottorinohjainta toteutetussa moottorilähdössä tarvitaan erilliset laitteet moottorin ohjaukselle, valvonnalle sekä signaalien tuottamiselle. Näitä ovat esimerkiksi virtamuuntimet, A/D-muuntimet, ylivirta- ja termistorireleet. Tämän tyyppistä älykästä moottorinohjainta käytettäessä nämä kaikki erilliset laitteet voidaan korvata yhdellä laitteella. (Mäkynen 2012, 19.) UMC100.3 pääyksikössä on 6 digitaalista tuloa, 4 relelähtöä sekä liitännät PT100- lämpöanturille, käyttöpaneelille ja lisämoduuleille. Pääyksikkö sisältää myös 63 A - virtamuuntajat.

4 Pääyksiköitä on saatavilla eri käyttöjännitteille. Tuloliitännät käyttävät 24V jännitettä, ja relelähdöille jännite voidaan valita kytkentöjä muuttamalla. Pääyksikköön voidaan liittää paikallista käyttöä varten käyttöpaneeli, jonka kautta voidaan pääyksikköön muodostaa myös yhteys tietokoneella USB-liitäntää käyttäen. Yksikön kytkeminen väylään tai ethernetkäyttö vaatii erillisen lisämoduulin. (ABB UMC100.3 2015.) KUVIO 3 UMC100.3 lohkokaavio (ABB UMC100.3 2015.)

5 3.2 Lisämoduulit Pääyksikön toimintoja voidaan laajentaa lisämoduuleilla. Saatavilla olevia lisämoduuleita ovat käyttöpaneeli, I/O-moduuli, jännitemoduuli, analogia- ja lämpötilaanturiliitäntämoduuli sekä moduulit eri väyläliitäntöjä varten. (ABB UMC100.3 2015.) KUVIO 4. UMC100.3 käyttöpaneeli (ABB UMC100.3 2015.) UMC100.3:een voidaan liittää Liquid Crystal Display (LCD)-näytöllinen käyttöpaneeli, jonka kautta moottorinohjainta voidaan hallita paikallisesti. Käyttöpaneeli voidaan kytkeä suoraan pääyksikköön, välikaapelilla tai esimerkiksi sähkökaapin oveen erillisellä asennussarjalla. Paneelin kautta on mahdollista muodostaa yhteys moottorinohjaimeen tietokoneella USB-yhteyttä käyttäen. Käyttöpaneelilla voidaan ohjata moottorinohjaimen kaikkia toimintoja sekä muuttaa parametreja. Paneelin kieli on valittavissa. (ABB UMC100.3 2015.)

6 KUVIO 5. DX111 I/O-moduuli (ABB UMC100.3 2015.) I/O-laajennusmoduulilla voidaan lisätä pääyksikköön kahdeksan digitaalista sisääntuloa, neljä relelähtöä ja yksi analoginen lähtö. Analoginen lähtö toimii 0 20 ma tai 0 10 V alueilla. Moduulista on olemassa erilliset versiot käytettäväksi 110 230 V tai 24 V käyttöjännitteillä. (ABB UMC100.3 2015.) KUVIO 6. VI150 jännitemoduuli (ABB UMC100.3 2015.) Jännitemoduulilla voidaan lisätä moottorinohjaimeen toiminnot, joilla voidaan määrittää ja seurata vaihejännitteitä, tehokerrointa, näennäistehoa ja harmonisia yliaaltoja. Maadoitetuille ja maadoittamattomille järjestelmille on olemassa eri moduulit. VI150 on tarkoitettu maadoitetuille ja VI155 maadoittamattomille järjestelmille. (ABB UMC100.3 2015.)

7 KUVIO 7. AL111 analogiamoduuli (ABB UMC100.3 2015.) Pääyksikön analogisia liitäntöjä voidaan lisätä käyttämällä AL111-moduulia. Moduuli lisää analogisia sisääntuloja kolme kappaletta. Sisääntuloihin voidaan kytkeä PT100-, PT1000-, KTY83-, KTY84- ja NTC-lämpötila-antureita. Mitta-alue on joko 0 10 V tai 0 20 ma. Pääyksikköön voidaan lisätä yksi tai kaksi AL111-moduulia. (ABB UMC100.3 2015.) KUVIO 8. PDP32 Profibus-moduuli (ABB UMC100.3 2015.) PDP32-moduulilla UMC100.3 pääyksikkö voidaan liittää Profibus DP-väylään. Tuetut protokollat ovat Profibus DP V0 ja V1. Moduuli on myös PNO-sertifioitu. Tiedonsiirtonopeus on enimmillään 12 MBit/s ja moduuli liitetään väylään yhdeksännapaisella D-liittimellä. (ABB UMC100.3 2015.)

8 KUVIO 9. MRP31 Modbus-moduuli (ABB UMC100.3 2015.) MRP31-laajennusmoduuli on tarkoitettu UMC100.3 pääyksikön liittämiseksi Modbus RTUväyläliitäntään. Tiedonsiirtonopeus moduulilla on enimmillään 57,6 kbit/s. Moduuli kytketään johtosarjalla riviliittimille. (ABB UMC100.3 2015.) KUVIO 10. DNP31 DeviceNet-moduuli (ABB UMC100.3 2015.) DNP31-laajennusmoduulilla UMC100.3 pääyksikkö voidaan kytkeä DeviceNetväyläliitäntään. Moduuli on ODVA sertifioitu, ja sen tiedonsiirtonopeus on enimmillään 500 kbit/s. Moduuli kytketään johtosarjalla riviliittimille. (ABB UMC100.3 2015.)

9 KUVIO 11. MTQ22 Ethernet-moduuli (ABB UMC100.3 2015.) MTQ22-moduuliin voidaan kytkeä enintään 4 UMC100.3 pääyksikköä. Moduulilta eteenpäin yhteys toimii Ethernet-yhteydellä. (ABB UMC100.3 2015.) 3.2.1 Lisämoduulien liitännät UMC100.3-pääyksikkö ja lisämoduulit ovat DIN-kiskokiinnitteisiä, pois lukien käyttöpaneeli, joka kiinnitetään suoraan pääyksikön päälle tai erillisellä johdolla kotelon kanteen tai sähkökaapin oveen. KUVIO 12. DIN-kisko Pääyksikön ja lisämoduulien välisiin johdotuksiin käytetään osittain valmiita ABB:n valmistamia johtosarjoja, joissa on sopivan pituiset johtimet sekä sopivat liittimet valmiina.

10 Osa johdotuksista tehdään erillisillä johtimilla tarpeiden mukaan. Pääyksikön ja moduulien väliseen tiedonsiirtoon käytetään yleisimmin ABB:n omia johtosarjoja, ja moduulien käyttöjännitteelle ja esimerkiksi VI150-jännitemoduulin jännitetiedolle johdotukset tehdään erillisillä johtimilla. KUVIO 13. UMC100.3- ja PDP32-moduulin liitännät (ABB UMC100.3 2015.) Ylläolevasta kaaviosta nähdään UMC100.3-liitännät, kun siihen on kytketty PDP32 Profibus-väylämoduuli. Kuvasta ilmenee käyttöjännitteen, sisään- ja ulostulojen sekä käyttöpaneelin kytkemiseen käytettävät liittimet. Alla olevasta KUVIOSTA 14 nähdään UMC100.3-pääyksikön ja jännitemoduuli VI150:n väliseen tiedonsiirtoon käytettävän johtosarjan kytkentä. KUVIO 14. UMC100.3 ja VI150 liitäntä (ABB UMC100.3 2015.)

11 3.3 Ohjaus Moottorin käynnistystä ja pysäytystä UMC100.3:n kautta voidaan ohjata neljällä eri tavalla: digitaalisilla sisääntuloilla, LCD-paneelilla, laitteen parametreilla tai väylän kautta. KUVIO 15. UMC100.3 ohjausesimerkki (ABB UMC100.3 2015.) Kuviossa 15 nähdään esimerkki UMC100.3:n ohjauksesta. Esimerkissä UMC100.3- moottorinohjain on ohjelmoitu siten, että kun kaikki moottorinohjaimen tulot ovat alhaalla, on moottorinohjaimen ohjaus väylällä. Jokaisen digitaalisen tulon DI0 DI5-tilan vaikutus moottorinohjaimen toimintaan voidaan ohjelmoida erikseen. Kun kytkin S1 on Remote - asennossa, UMC100.3-moottorinohjaimen ohjaus on väylällä. Kytkimen S1 ollessa Local - asennossa UMC100.3:n tulo DI0 on aktiivinen ja väyläohjaus ei ole käytössä. Tässä tilassa ohjaus tapahtuu paikallisesti käyttöpaneelilta. Kytkimen S1 ollessa Sim -asennossa voidaan moottorinohjaimen toimintaa simuloida, mutta moottorinohjain ei käynnistä ohjaamaansa sähkömoottoria tässä tilassa. Kytkimen S1 ollessa Off -asennossa, moottorinohjainta ei voi ohjata paikallisesti eikä etänä väylän kautta. (Mäkynen 2012, 19.)

12 3.3.1 Ohjaustoiminnot UMC100.3-moottorinohjaimessa on integroituna ohjaustoimintoja vakiosovellutuksiin, kuten: - Transparent - Ylikuormitusrele - Suora käynnistys - Suunnanvaihto - Tähti-kolmiokäynnistys Transparent-tilassa UMC100.3-moottorinohjain käyttäytyy kuin I/O-moduuli, jossa on ylikuormituksen valvonta. Tässä tilassa kaikki lähdöt ja tulot ovat suoraan kytkettynä väylään ja ovat riippumattomia ylikuormitusvalvonnan tilasta. Tässä tilassa UMC100.3- moottorinohjaimella ei voida ohjata moottorin käynnistymistä eikä pysäytystä. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 16. Piirikaavio Transparent-ohjauksesta (ABB UMC100.3 2015.)

13 Ylikuormitusreletoimintoa käytettäessä moottorinohjaimella voidaan korvata normaalisti käytettävä ylikuormitusrele. Tässäkin tilassa kaikki lähdöt ja tulot ovat kytkettynä suoraan väylään. Kontaktorin ohjausjännite saadaan tätä toimintoa käytettäessä moottorinohjaimen relelähdöstä, johon voidaan myös kytkeä päälle- ja pois-ohjauspainikkeet sekä kontaktorin pitopiiri. Relelähtöä DO2 tai DO3 voidaan käyttää vian indikointiin. Ylikuormitustilanteen sattuessa moottorinohjain katkaisee kontaktorin ohjauspiirin sekä lähettää tiedon viasta väylään. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 17. Piirikaavio ylikuormitusreletoiminto (ABB UMC100.3 2015.)

14 Suorakäynnistystoiminnossa moottori käynnistetään kytkemällä se suoraan verkkoon. Toimintoa käytettäessä moottori on yksinopeuksinen ja yksisuuntainen. Moottorinohjaimen sisääntuloja voidaan tässä tilassa käyttää vapaasti. Moottorin käynnistys ja pysäytys voidaan hoitaa käyttöpaneelilta, erillisillä painikkeilla tai väyläohjatusti. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 18. Piirikaavio suorakäynnistystoiminto (ABB UMC100.3 2015.)

15 Suunnanvaihtotoiminnossa ohjattavalle moottorille kytketään jännite kahden eri piirin kautta, joilla keskenään on eri vaihejärjestys. Moottoria voidaan pyörittää molempiin suuntiin moottorinohjaimen käyttöpainikkeista, erillisillä painonapeilla tai väylän kautta. Ohjauspiirissä on sekä mekaanisia että sähköisiä suojaustoimintoja. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 19. Piirikaavio suunnanvaihto-käynnistystoiminto (ABB UMC100.3 2015.)

16 Tähti-kolmiokäynnistyksessä moottorin käämit ovat käynnistysvaiheessa kytkettynä tähtikytkentään ja käynnistysvaiheen loputtua moottorin käämit kytketään erillisellä kontaktorilla kolmiokytkentään. Tämä tehdään käynnistysvirtapiikkien rajoittamiseksi sekä rajoittamaan käynnistysmomenttia. (Mäkynen 2012, 19.) KUVIO 20. Piirikaavio tähti-kolmiokäynnistys (ABB UMC100.3 2015.)

17 3.4 Suojaustoiminnot UMC100.3-moottorinohjaimessa on sisäänrakennettuna useita suojaustoimintoja, joita voidaan vielä lisätä erillisillä jännite- ja analogimoduuleilla. Suojaustoimintoja voidaan ottaa käyttöön ja pois käytöstä tarpeen mukaan, poikkeuksena ylikuormitussuojaus, joka on aina päällä. (ABB UMC100.3 2015.) Seuraavat virranmittaukseen perustuvat suojaustoiminnot ovat UMC100.3- moottorinohjaimessa sisäänrakennettuna: - Laskennallinen ylikuormitus - Yli- ja alivirta - Lukittunut roottori - Vaiheiden epätasapaino - Vaihekatkos - Väärä vaihejärjestys - Termistorisuojaus - Maavuotovirrat - Maasulku Jännitemoduulilla saadaan lisäksi käyttöön seuraavat suojaustoiminnot, jotka perustuvat jännitteen ja vaihekulman sekä niistä saataviin tehon ja energiankulutuksen mittaukseen: - Yli ja alijännitteet - Vaihejännitteiden epätasapaino - Jännitteen alenema - Särökerroin - Tehokerroin - Pätötehon mittaukseen perustuva yli- ja alikuormitus Suojaus- ja monitorointitoiminnot tuottavat joko suojaus- tai hälytystietoja sekä laskettuja tai mitattuja arvoja. Tämä tieto on nähtävissä moottorinohjaimen käyttöpaneelissa, väylän kautta tai esimerkiksi erillisellä tietokonesovelluksella. (ABB UMC100.3 2015.)

18 4 LAITTEEN RAKENNUS Tässä opinnäytetyössä rakennettiin opetuslaite ABB:n UMC100.3-moottorinohjaimesta Centria Ylivieskan sähkövoimatekniikan laboratorioon. Laitetta on tarkoitus käyttää erilaisiin sähkömoottorikäyttöihin liittyviin harjoitustöihin. 4.1 Kotelointi Laite koottiin DIN-kiskolliseen moduulikoteloon ja tarvittavat johdotukset tehtiin kotelon sisään. Laitteeseen hankittiin erillinen UMC100.3-käyttöpaneeli, joka asennettiin suoraan UMC100.3-pääyksikköön kiinni. Moduulikotelon korkeus mitoitettiin niin, että käyttöpaneelin ollessa asennettuna suoraan pääyksikköön se asettuu juuri moduulikotelon kannen korkeudella. Moduulikotelon kanteen leikattiin käyttöpaneelin kokoinen aukko, josta laitetta voidaan käyttöpaneelin kautta käyttää. Moduulikotelon kansi ja käyttöpaneeli on sovitettu yhteen siten, että laitteen rakenne on kosketussuojattu eikä jännitteisiin osiin ole mahdollista joutua kosketuksiin laitetta normaalisti käytettäessä. KUVIO 21. UMC100.3-opetuslaitteen ulkokuori (Centria 2017.)

19 4.2 Johdotukset Kotelon ulkopuoliset liitännät moottorinohjaimelle toteutettiin kosketussuojatuilla banaaniliittimillä, jotka kiinnitettiin kotelon ulkokuoreen. Näiden liittimien käyttö parantaa laitteen käytettävyyttä sekä lisää käyttöturvallisuutta. Laitteen ulkopuolelle tuotiin liitännät laitteen omalle käyttöjännitteelle, ohjattavan sähkömoottorin käyttöjännitteelle sekä laitteen liitännät laitteen tulo- ja lähtöliitännöille. Ohjattavan moottorin käyttöjännite johdotettiin UMC100.3-moottorinohjaimen virtamuuntajien kautta, joista moottorinohjain saa tiedon ohjaamansa moottorin virrankulutuksesta. Laitteen oman ja ohjattavan moottorin käyttöjännitteiden liittimet löytyvät laitteen kotelon kyljistä. Tulo- ja lähtöliitännät on johdotettu ja merkitty kotelon kanteen.

20 5 OPETUSLAITTEEN TOIMINTA JA KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET Älykkäitä moottorinohjainlaitteita sekä ABB:n, että muiden valmistajien toimittamina on laajalti käytössä nykyaikaisessa teollisuudessa. Tämä ABB:n UMC 100.3- moottorinohjaimeen perustuva opetuslaite antaa sähkötekniikan opiskelijalle mahdollisuuden tutustua tämän tyyppisen laitteen toimintoihin. Vaikka eri laitevalmistajien moottorinohjaimet poikkeavat toisistaan hieman käytettävyydeltään ja toiminnoiltaan, perustoiminnot toimivat kuitenkin samoilla periaatteilla. Opetuslaitteeseen valittu ABB UMC100.3-pääyksikkö ja sen lisämoduuli mahdollistavat laajan valikoiman eri moottorinohjaustoimintoja, joten laitteelle voidaan tarvittaessa suunnitella useampia erilaisia harjoitustöitä.

21 LÄHTEET ABB kuvapankki 2017. Saatavissa: http://www.abb.fi/cawp/fiabb254/761dc8bcd1d44caac125775b0027eece.aspx. Viitattu 15.10.2017. ABB taloustieto 2015. Saatavissa: http://www.abb.fi/cawp/seitp202/ac0d6003f1f1f73bc1257f4e0025a8f2.aspx Viitattu 15.10.2017. ABB UMC100.3 käyttöohje 2015. Saatavissa: https://library.e.abb.com/public/00c5e886fce94931a3a2f18627421813/2cdc135032d020 3.pdf Viitattu 15.10.2017. ABB Suomi 2017. Saatavissa: http://new.abb.com/fi/abb-lyhyesti Viitattu 15.10.2017. Mäkynen A. 2012. ABB UMC100 toiminnallisuus. Opinnäytetyö. Vaasa: Vaasan ammattikorkeakoulu. Saatavissa: https://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/40755/umc100_toiminnallisuus_fi nal_theseus.pdf?sequence=3 Viitattu 15.10.2017.