Omron- Julian 2005

UNIVERSIDAD DE SALAMANCAE.T.S. DE INGENIERA INDUSTRIAL DE BEJAR

Departamento de Informtica y Automtica

CONTROL VECTORIAL DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA MEDIANTE UN

CONVERTIDOR DE FRECUENCIA OMRON

AUTOR: JULIN CARRILLO MELO

TUTOR: SEBASTIN MARCOS BEJAR, OCTUBRE 2005

1. Omron electronics

2. Fundamentos de variadores de frecuencia

3. Variadores Omron

4. Control de un motor c.a mediante un variador

Multinacional cuyas oficinas centrales estn en Kyoto, (Japn) fundada en 1933 por Kazuma Tateisi

Es una de las empresas lderes mundiales en el campo de la automatizacin.

Dirigida en la actualidad por Yoshio Tateishi

1.1. OMRON ELECTRONICS1.1. OMRON ELECTRONICSEVOLUCIEVOLUCIN DE LA EMPRESAN DE LA EMPRESA

Omron tiene ms de 25.000 empleados en ms de 35 pases trabajando para proporcionar productos y servicios en varios campos

En Hoofddorp, Amsterdam se encuentran las oficinas centrales Europeas

1.1. OMRON ELECTRONICS1.1. OMRON ELECTRONICSEVOLUCIEVOLUCIN DE LA EMPRESAN DE LA EMPRESA

Sector de la Automatizacin industrial

Sector de produccin de componentes electrnicos

Sector de la electrnica del automvil

Sector de automatizacin no industrial

Sector de lectores de tarjeta

Sector de la electromedicina

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTORES DE ACTIVIDADSECTORES DE ACTIVIDAD

Fabricacin y distribucin de equipos de automatizacin industrial tales como variadores de frecuencia, elementos de proteccin (magnetotrmicos, diferenciales), temporizadores, sensores, contadores, clulas de deteccin, terminales tctiles.

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE LA AUTOMATIZACISECTOR DE LA AUTOMATIZACIN INDUSTRIALN INDUSTRIAL

Fabricacin de componentes electrnicos, rels de estado slido, memorias flash, rom, eprom, microcontroladores, microprocesadores, multiplexadores, contadores.

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE PRODUCCISECTOR DE PRODUCCIN DE COMPONENTES ELECTRN DE COMPONENTES ELECTRNICOSNICOS

Fabricacin de reguladores, sensores, interruptores y otros componentes electrnicos montados en los vehculos, para proporcionar seguridad y comodidad a los ocupantes

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE LA ELECTRSECTOR DE LA ELECTRNICA DEL AUTOMOVIL NICA DEL AUTOMOVIL

Desarrollo de otros elementos de automatizacin no industrial tales como barreras de estacin de trenes, puertas automticas, equipos para control de trfico, barreras de paso a nivel, mquinas expendedoras, porteros automticos.

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE LA AUTOMATIZACISECTOR DE LA AUTOMATIZACIN NO INDUSTRIALN NO INDUSTRIAL

Desarrollo de lectores de tarjeta, utilizado en mltiples sectores tales como la banca electrnica , mquinas lectoras, fichadores

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE LECTORES DE TARJETASSECTOR DE LECTORES DE TARJETAS

Omron tambin tiene una lnea de productos de electromedicina con medidores de tensin, mquinas de anlisis de sangre, productos de electroestimulacin, mquinas de rayos X, termmetros

1.2. OMRON ELECTRONICS1.2. OMRON ELECTRONICSSECTOR DE LA ELECTROMEDICINASECTOR DE LA ELECTROMEDICINA

Estudiar equipos de automatizacin y sistemas de control

Adquirir una primera experiencia laboral en el mbito de la automatizacin.

Colaboracin en desarrollo de aplicaciones reales.

Objetivos

1.3. OMRON ELECTRONICS1.3. OMRON ELECTRONICSEL ALUMNO EN LA EMPRESAEL ALUMNO EN LA EMPRESA

Estudio de equipos de motion

Traduccin y preparacin de documentacin

Asistencia tcnica

Desarrollo y docencia de cursos

Colaboracin en el desarrollo de proyectos

Supervisin, asistencia tcnica y colaboracin en procesos de fabricacin de maquinarias

1.3. OMRON ELECTRONICS1.3. OMRON ELECTRONICSEL ALUMNO EN LA EMPRESAEL ALUMNO EN LA EMPRESA

Actividades desarrolladas



3. Variadores Omron


Motor de corriente continua Motor de corriente alterna

Motores sncronos Motor asncrono

Motor asncrono jaula de ardilla

2.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAMOTORES EN LA INDUSTRIAMOTORES EN LA INDUSTRIA

2 1

321

3

El rotor y el campo magntico giran a velocidades distintas.

La formula que proporciona la velocidad del rotor es la siguiente:

)1(600 spfn =

f : Frecuenciap : Pares de poloss : Deslizamiento

Nmerode polos

Deslizamiento Frecuencia

Hay 3 formas de variar la velocidad

Rotor Tensin del esttor

Resistenciarotrica

Acoplamientoen cascada

2.2. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.2. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIACONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES ASCONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES ASNCRONOSNCRONOS

Motor

50 HzAlimentacin fija

Alimentacinvariable

Variador

SALIDAVELOCIDADVARIABLE

50 Hz

80 Hz

2.2. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.2. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIACONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES ASCONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES ASNCRONOSNCRONOS

Mejora de la calidad

Ahorro energtico

Mejora del proceso

Mejora el entorno de trabajo

Menor mantenimiento

ptima utilizacin del circuito magntico

Minimizacin de prdidas en el rotor

2.3. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.3. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAVENTAJA DEL USO DE VARIADORESVENTAJA DEL USO DE VARIADORES

Proteccin de la mecnica

El convertidor de frecuencia se puede dividir en cuatro partes diferenciadas:

Rectificador Circuito intermedio Inversor

Placa de control

2.4. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAESTRUCTURA INTERNA DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIAESTRUCTURA INTERNA DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA

3 ACC

+

-

C

2.4. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAESTRUCTURA INTERNA DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIAESTRUCTURA INTERNA DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA

Esquema bsico de un variador de frecuencia

Rectificador Circuito intermedio Inversor

2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAETAPA RECTIFICADORAETAPA RECTIFICADORA

Transforma la alimentacin de c.a. de la red en una alimentacin de c.c.

Regulados (controlados)No regulados (no controlados).

Media onda Onda completa Media onda Onda completa

Rectificadores

Estn formados por diodos y por tanto no se puede seleccionar el paso de conduccin a corte

Media onda Onda completa

2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAETAPA RECTIFICADORA: RECTIFICADOR NO REGULADOETAPA RECTIFICADORA: RECTIFICADOR NO REGULADO

Se emplean total o parcialmente semiconductores controlables, como pueden ser tiristores, pudiendo retrasar el ngulo de disparo y por tanto el valor medio de la salida

Rectificador regulado de onda completa

2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.1. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAETAPA RECTIFICADORA: RECTIFICADOR REGULADOETAPA RECTIFICADORA: RECTIFICADOR REGULADO

Circuito intermedio de continua o bus de continua, segn la disposicin que se adopte funciona en fuente de tensin o de intensidad para la etapa final, ondulador o inversor.

Fuente de tensin : circuito capacitivo entre los terminales del Bus c.c.

Fuente de corriente : circuito inductivo en el terminal del Bus c.c.

2.4.2 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.2 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIACIRCUITO INTERMEDIOCIRCUITO INTERMEDIO

Realiza la funcin contraria al rectificador, transforma la seal contnuaobtenida tras la rectificacin en alterna de la frecuencia deseada.

En funcin de la perfeccin del sistema de conmutacin, la corriente de salida se acercarn ms o menos a un onda senoidal.

2.4.3 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.3 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAETAPA INVERSORA O ONDULADORETAPA INVERSORA O ONDULADOR

Para que la salida se aproxime lo ms posible a un sistema senoidal se suele usar el sistema de modulacin PWM donde se conmuta cada IGBT varias veces por ciclo.

2.4.3 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.3 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAETAPA INVERSORA O ONDULADORETAPA INVERSORA O ONDULADOR

Se encarga de mandar las ordenes de conmutacin a los diversos semiconductores controlados

En la actualidad los variadores de frecuencia incluyen multitud de funciones adicionales como la posibilidad de elegir entre diversos programas en funcin de la aplicacin en que sea usado, as como visualizacin de estados, entradas y salidas digitales y analgica

2.4.4 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.4.4 FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAPLACA DE CONTROLPLACA DE CONTROL

Bombeo de lquidos

Soplantes en depuradoras Aparatos elevadores

2.5. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.5. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAAPLICACIONESAPLICACIONES

BobinadorasTejedoras

Traccin elctrica

Tneles de viento

2.5. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIA2.5. FUNDAMENTOS DE VARIADORES DE FRECUENCIAAPLICACIONESAPLICACIONES



3. Variadores Omron


Omron Electronics posee una amplia variedad de equipos englobados en 5 familias.

Propsito general

CIMR-J7AZ 3G3MV CIMR-E7Z CIMR-F7Z

3. 3. VARIADORES OMRONVARIADORES OMRON

CIMR-L7Z

Especfico ascensores

3. 3. VARIADORES OMRONVARIADORES OMRON

Modificacin F7Z

Funciones especficas de elevacin

Gama de potencias especficas para ascensor.

Firmware actualizable

Parmetros de configuracin

Proteccin del motor

Entradas y salidas digitales

Entradas y salidas analgicas

Funcin de comunicaciones

Control PID

CARACTERSTICAS COMUNES

Consola frontal

3.1 3.1 VARIADORES OMRONVARIADORES OMRONCARACTERCARACTERSTICAS COMUNESSTICAS COMUNES

Filtros EMC

Tarjetas PLC

Conversores de puertos Unidades de frenado

Resistencia de frenado Tarjeta de encoder

3.2. 3.2. VARIADORES OMRONVARIADORES OMRONACCESORIOSACCESORIOS

Modelo CIMR-J7AZ 3G3MV CIMR-E7Z CIMR-L7Z(Esp. Elevacin) CIMR-F7Z

Gama de potencias en kW 0.1 4.0 0.1 7.5 0.55 300 3.7 55 0.4 300

Sobrecarga (%, t) 150% 1min 150% 1min 120% 1min 150% 30seg 150% 1min

Frecuencia de salida (Hz) 0.1 - 400 0.1 - 400 0.1 200 0.01 - 120 0.01 - 400

Autoidentificacin parmetros del motor No No Si Si Si

V/f Si Si Si Si Si

Vectorial No Si No Si Si

Vectorial lazo cerrado No No No Si Si

Precisin de velocidad (%) 3% 0,2% 3% 0,02 (vectorial) 0,02% (vectorial)Control de par (S/No) No No No No Si

Par mximo a velocidad 0 (%) 100% a 3 Hz 150% a 1 Hz (Vectorial) 100% a 3Hz150% a 3 Hz(vectorial)

150% a 0.3Hz (Vectorial)

Ride-through (S/No) Si Si Si Si Si

ComunicacionesOpcional:

RS-232C/485 Modbus

De serie:RS-232C

RS-485/422 ModbusOpcional:DeviceNet

Profibus-DPCANOpen

Mechatrolink II

De serie:RS-232C

RS-485/422 ModbusMetasys-N2Opcional:DeviceNet

Profibus-DPCANOpenLonworks

De serie:RS-232C

RS-485/422Modbus

Opcional:DeviceNet

Profibus-DPCANOpen

De serie:RS-232C

RS-485/422Modbus

Opcional:DeviceNet

Profibus-DPCANOpen

Mechatrolink II

Capacidades tipo autmata programable No Tarjeta PLC Opcional

Tarjeta PLCOpcional

Tarjeta PLC Opcional

Tarjeta PLC Opcional

MTODO DE

CONTROL

3.3. 3.3. VARIADORES OMRONVARIADORES OMRONCOMPARATIVACOMPARATIVA



3. Variadores Omron


4.1. 4.1. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORMAQUETAMAQUETA

Autmata programable Variador de frecuencia

Terminal tctil Motor

4.1. 4.1. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORMAQUETAMAQUETA

Terminal tctil Autmata programable Variador defrecuencia

Motor

NS7-SV00B CS1H-CPU64 3G3MV

Terminal tctil NS7-SV00B

Actuar como interface hombre-mquina

Estructura adecuada para entornos FA

Respuesta de alta velocidad (CPU 133MHz)

Dos puertos para comunicaciones serie

Pantalla LCD de 7,7 pulgadas256 colores VGAResolucin de 640 x 480

4.2. 4.2. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMPONENTES: TERMINAL TCOMPONENTES: TERMINAL TCTILCTIL

Programable en lenguaje no informtico

Autmata programable CS1H-CPU64

Microprocesador RISC de alta velocidad

Programacin por tareas

Capacidad de Programa: Mx. 250 k pasos

32 Tareas de programa (cclicas)

2 Puertos (perifricos y comunicaciones)

Actuar como el ncleo central de la aplicacin, en el estar el programa principal que gobernar la aplicacin y actuar sobre el variador

4.2. 4.2. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMPONENTES: AUTCOMPONENTES: AUTMATA PROGRAMABLEMATA PROGRAMABLE

Mximo de 5120 puntos de E/S

4096 Temporizadores y 4096 contadores

Tarjeta de comunicaciones CS1W-SCB41

Posibilita las comunicaciones entre el PLC y el variador de frecuencia

2 puertos, un puerto RS-232C y un puerto RS-422A/485

Genera interrupciones en la CPU cuando se reciben datos

Aumenta el nmero de puertos sin usar huecos de E/S

Posibilidad de programar macros

Modo de comunicacin Host link, NT Link (1:N)

4.2. 4.2. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMPONENTES: TARJETA DE COMUNICACIONESCOMPONENTES: TARJETA DE COMUNICACIONES

Actuar sobre el motor para conseguir el funcionamiento requerido por la aplicacin

Variador de frecuenciaSYSDRIVE 3G3MV

Control vectorial de lazo abierto

Rango de frecuencia de salida 0,1..400 Hz

Sobrecarga del 150% / 60 seg

Par al 100% a partir de 0,5 Hz

7 entradas digitales de programacin libre

Operador digital estndar con funcin de copia

Opciones de bus de campo: DeviceNet, PROFIBUS...

4.2. 4.2. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMPONENTES: VARIADOR DE FRECUENCIASCOMPONENTES: VARIADOR DE FRECUENCIAS

Equipo actuador de la aplicacin.

Alimentacin Trifsica c.a

4 polos

Velocidad nominal 1500 r.p.m (50 Hz)

Rotor jaula de ardilla

Motor trifsico

Capacidad 1.2 kW

Corriente nominal 2,84 A

4.2. 4.2. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMPONENTES: MOTOR JAULA DE ARDILLACOMPONENTES: MOTOR JAULA DE ARDILLA

4.3. 4.3. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMUNICACICOMUNICACINN

Terminal tctil Autmata programableVariador de

frecuencia Motor


NT Link 1:1 Modbus Cable trifsico

Puerto A (RS-232C)

Comunicacin Bidireccional

Protocolo Omron

Comunicacin transparente

Velocidad transmisin 115200

7 bit de datos

2 bit de stop

Paridad par

4.3. 4.3. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMUNICACICOMUNICACIN: PANTALLA TN: PANTALLA TCTIL Y AUTCTIL Y AUTMATAMATA

Terminal tctil NS7-SV00B

NT Link 1:1

Puerto comunicaciones (RS-232C)



Terminales (RS422A/485 )

Protocolo de AEG

No integrado en el PLC

Velocidad 9600

8 bit de datos

1 bit de stop

Sin paridad

4.3. 4.3. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMUNICACICOMUNICACIN: AUTN: AUTMATA Y VARIADOR DE FRECUENCIAMATA Y VARIADOR DE FRECUENCIA

Variador de frecuencia 3G3MV

Tarjeta de comunicacionesCS1W-SCB41

Modbus

Puerto B (RS422A/485)

4.3. 4.3. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORCOMUNICACICOMUNICACIN: VARIADOR DE FRECUENCIA Y MOTORN: VARIADOR DE FRECUENCIA Y MOTOR

Variador de frecuencia 3G3MV-AB007Motor trifsico de corriente altena

Asincrono (jaula de ardilla)

Cable trifasico

Bornas de salida trifsica

Bornas de alimentacin trifsica

Conexin en triangulo

Programa BasePrograma Interface

Terminal tctil Autmata programableVariador de

frecuencia Motor


Programacin a dos niveles, interface(pantalla) y programa base (autmata)

4.4. 4.4. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORSOFTWARESOFTWARE


Programa Base

Programacin en diagramas de contactos

PLC

Tarea principal

Configuracin del Variador

Banco de pruebas

Control de velocidad Control de par

Lectura de velocidad


Configuracin

del Variador

Lectura de velocidad


Control de velocidad Control de par

Banco de pruebas

Tarea principal

Programa Interface


Programacin grfica

4.5. 4.5. CONTROL DE UN MOTOR CONTROL DE UN MOTOR C.AC.A MEDIANTE UN VARIADORMEDIANTE UN VARIADORFUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIFUNCIONAMIENTO DE LA APLICACINN

Aumentar y disminuir la frecuencia

Medidor analgico y teclado numrico de referencia de frecuencia

Para el motor

Grfica de variables del conjunto motor variador tales como: Tensin, frecuencia, par

Volver al menprincipal



Parar la simulacin


Botones de llamada

Posicin del carro

Posicin de parada

Velocidad de desplazamiento


Pone en marcha la simulacin

Para la simulacin

Se selecciona el nivel

mximo de par


Posicin de roscado

FIN DE LA PRESENTACIFIN DE LA PRESENTACINN

AUTOR: JULIN CARRILLO MELO

TUTOR: SEBASTIN MARCOS BEJAR, OCTUBRE 2005

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