درایو زیمنس به عنوان یکی از پیشرفتهترین و قابل اطمینانترین تجهیزات در حوزه اتوماسیون صنعتی شناخته میشوند. این محصولات که با برند SINAMICS در بازار عرضه میگردند، نقشی حیاتی در کنترل سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی ایفا میکنند.
امروزه درایوهای زیمنس در طیف گستردهای از صنایع از جمله نفت و گاز، آب و فاضلاب، معدن، سیمان، فولاد، نساجی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرند.
این راهنمای جامع به بررسی کامل ویژگیها، مزایا و کاربردهای درایوهای زیمنس میپردازد و اطلاعات ضروری برای انتخاب، نصب و نگهداری این تجهیزات را ارائه میدهد.
شرکت زیمنس آلمان با بیش از ۱۷۰ سال سابقه در صنعت برق و اتوماسیون، همواره پیشگام در توسعه فناوریهای کنترل حرکت بوده است.
اولین درایوهای تولید شده توسط این شرکت به دهههای میانی قرن بیستم بازمیگردد که مبتنی بر تکنولوژیهای نسبتاً ساده مکانیکی و الکترومکانیکی بودند.
با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی نیمههادیها، زیمنس سریهای مختلفی از درایوها را طراحی و به بازار عرضه کرد. معرفی خانواده SINAMICS در اوایل قرن بیست و یکم نقطه عطفی در تاریخچه درایوهای این شرکت محسوب میشود.
این پلتفرم یکپارچه امکان کنترل انواع موتورهای AC، DC و سروو را فراهم میآورد و با معماری ماژولاریته بالا، انعطاف پذیری بینظیری را به کاربران ارائه میدهد.
تکامل درایوهای زیمنس همواره در راستای افزایش بازده انرژی، بهبود دقت کنترل، کاهش ابعاد فیزیکی و تسهیل یکپارچهسازی با سیستمهای اتوماسیون سطح بالا بوده است.
آخرین نسل از این درایوها با بهرهگیری از فناوریهای دیجیتال پیشرفته، نه تنها عملکرد موتور را کنترل میکنند، بلکه به عنوان گرههای هوشمند در شبکههای صنعتی عمل کرده و دادههای ارزشمندی برای آنالیز و بهینهسازی فرآیندها تولید مینمایند.
درایو های زیمنس از معماری فنی پیشرفتهای بهره میبرند که در سه بخش اصلی قابل بررسی است.
بخش یکسوساز که برق AC شبکه را به DC تبدیل میکند، در مدلهای پیشرفته از نوع یکسوساز فعال (AFE) است که علاوه بر کاهش هارمونیک، امکان بازگرداندن انرژی ترمز به شبکه را فراهم میآورد.
بخش میانی یا لینک DC شامل بانک خازنی است که انرژی را ذخیره و یکپارچه میکند. بخش اینورتر که هسته اصلی درایو محسوب میشود، با استفاده از تکنولوژی IGBT ولتاژ DC را به AC با فرکانس و دامنه متغیر تبدیل مینماید.
الگوریتمهای کنترل پیشرفتهای مانند کنترل بردار بدون سنسور و کنترل مستقیم گشتاور (DTC) در این درایوها به کار رفتهاند که دقت کنترل سرعت را تا ۰٫۰۱٪ و پاسخ گشتاور را در حد میلیثانیه ممکن میسازند.
واحد پردازش مرکزی این درایوها بر پایه پردازندههای دیجیتال سیگنال طراحی شده و قابلیت اجرای الگوریتمهای پیچیده کنترل را در زمان واقعی دارا میباشد.
سیستم خنککنندگی در این درایوها نیز متنوع است و شامل روشهای هوا خنک، آب خنک و هیبریدی میشود که بر اساس توان و شرایط محیطی انتخاب میگردند.
درایوهای SINAMICS زیمنس در خانوادههای مختلفی طراحی و تولید شدهاند که هر یک برای محدوده خاصی از توان و کاربرد بهینهسازی شدهاند.
خانواده SINAMICS G۱۲۰ به عنوان پرکاربردترین درایو低压 (ولتاژ پایین) شناخته میشود که در رنج توان ۰٫۳۷ تا ۹۰ کیلووات و در انواع کامپکت و ماژولار عرضه میگردد.
این درایوها برای کاربردهای عمومی صنعتی مناسب بوده و نصب و پارامترسازی آسانی دارند. خانواده SINAMICS S۱۲۰ درایوهای ماژولار و高性能 هستند که قابلیت کنترل چند محور همزمان را دارا میباشند و برای ماشینآلات پیچیده و سیستمهای اتوماسیون پیشرفته طراحی شدهاند.
SINAMICS V۹۰ درایوهای سرووی اقتصادی هستند که با موتورهای سرووی SIMOTICS ترکیب شده و راهحلی بهینه برای کاربردهای موقعیتیابی دقیق ارائه میدهند.
برای توانهای بالاتر، خانواده SINAMICS S۱۵۰ و S۱۲۰ درایوهای متوسط ولتاژ قرار دارند که تا توان چندین مگاوات را پوشش میدهند. همچنین خانواده SINAMICS DCM مخصوص کنترل موتورهای DC بوده و در صنایعی مانند نورد فولاد و سیمان کاربرد گستردهای دارد.
استفاده از درایوهای زیمنس مزایای متعددی را برای صنایع مختلف به همراه دارد. مهمترین مزیت این درایوها، صرفهجویی قابل توجه در مصرف انرژی است که معمولاً بین ۲۰ تا ۶۰٪ بسته به نوع کاربرد متغیر میباشد.
این صرفهجویی از طریق کنترل هوشمند سرعت موتور مطابق با نیاز واقعی بار حاصل میشود.
قابلیت اطمینان بالا و طول عمر طولانی از دیگر مزایای این محصولات است که با طراحی مستحکم، استفاده از قطعات با کیفیت و تستهای گسترده تضمین میشود.
یکپارچگی کامل با پلتفرم TIA Portal زیمنس، پارامترسازی، عیبیابی و نگهداری درایو را بسیار ساده و کارآمد نموده است. پشتیبانی از پروتکلهای ارتباطی متنوع شامل PROFINET، PROFIBUS، EtherNet/IP، Modbus TCP و EtherCAT امکان اتصال به انواع کنترلرها و شبکههای صنعتی را فراهم میآورد.
قابلیتهای دیجیتالی مانند پورتال وب داخلی، اتصال به ابر از طریق MindSphere و تحلیل دادههای وضعیت، این درایوها را برای تحول دیجیتال و صنعت ۴٫۰ آماده میسازد.
عملکرد نرم در راهاندازی و توقف، کاهش تنشهای مکانیکی و الکتریکی روی موتور و افزایش عمر تجهیزات از مزایای دیگر این درایوها محسوب میشود.
درایو زیمنس در صنایع مختلف کاربردهای گسترده و متنوعی دارند. در صنایع آب و فاضلاب برای کنترل پمپهای آب، فنهای هوادهی و میکسرها مورد استفاده قرار میگیرند که منجر به کاهش مصرف انرژی و کنترل دقیق فشار و دبی میشود.
در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای کنترل کمپرسورها، پمپهای انتقال مواد و میکسرهای راکتورها به کار میروند که قابلیت اطمینان بالا در محیطهای قابل انفجار از ضروریات آن است.
در صنایع سیمان و معدن برای کنترل سنگشکنها، نوار نقالهها، آسیابها و فنهای بزرگ مورد استفاده قرار میگیرند که استحکام مکانیکی و تحمل شرایط سخت عملیاتی از ویژگیهای کلیدی است.
در صنایع غذایی و دارویی برای کنترل میکسرها، پمپهای دوزینگ، نوار نقالهها و سیستمهای بستهبندی به کار میروند که در این موارد اغلب نیاز به درایوهایی با درجه حفاظت بالا و قابلیت شستشو میباشد.
در صنایع تولیدی و ماشینسازی برای کنترل محورهای سروو، سیستمهای تغذیه مواد، دستگاههای برش و سیستمهای موقعیتیابی دقیق استفاده میشوند که در این کاربردها دینامیک بالا و دقت حرکت از اهمیت ویژهای برخوردار است.
انتخاب درایو مناسب از خانواده SINAMICS نیازمند توجه به چندین فاکتور کلیدی است. اولین قدم تعیین نوع موتور و مشخصات الکتریکی آن شامل ولتاژ، جریان نامی، توان و سرعت نامی میباشد.
سپس باید شرایط کاری شامل نوع بار (ثابت گشتاور، متغیر گشتاور، توان ثابت)، چرخه کاری، تعداد راهاندازی در ساعت و گشتاور مورد نیاز در سرعتهای مختلف مشخص گردد.
محیط نصب از نظر دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا، میزان رطوبت و وجود مواد خورنده یا قابل انفجار بر انتخاب درجه حفاظت (IP) و نوع خنککنندگی تأثیر مستقیم دارد.
نیازمندیهای کنترلی مانند دقت سرعت، پاسخ دینامیکی، نیاز به موقعیتیابی یا همزمانسازی چند موتور، خانواده درایو و ماژولهای اضافه مورد نیاز را تعیین میکند.
پروتکل ارتباطی مورد استفاده در سیستم اتوماسیون نیز باید در نظر گرفته شود تا کارت ارتباطی مناسب انتخاب گردد. برای کاربردهای خاص مانند کنترل پمپ و فن، درایوهای SINAMICS G۱۲۰ با ماژول Application Pump یا Fan پیشنهاد میشوند که دارای الگوریتمهای بهینهسازی انرژی مخصوص این کاربردها میباشند.
همچنین در انتخاب باید به فضای فیزیکی موجود برای نصب و امکان توسعه سیستم در آینده توجه نمود.
نصب صحیح درایوهای زیمنس تأثیر مستقیمی بر عملکرد و طول عمر آن دارد. ابتدا باید محل نصب از نظر استحکام مکانیکی، دسترسی برای نگهداری و تهویه مناسب بررسی شود.
فاصله استاندارد از دیوارها و سایر تجهیزات (معمولاً حداقل ۱۰۰ میلیمتر از بالا و پهلوها) برای گردش هوای کافی باید رعایت گردد.
اتصالات قدرت شامل کابلکشی ورودی و خروجی باید مطابق با مقررات و با سطح مقطع مناسب انجام شود.
استفاده از فیوزهای حفاظتی توصیه شده توسط سازنده و کلید قطع بار برای ایمنی ضروری است.
اتصال زمین صحیح با مقاومت کمتر از ۱۰ اهم از ایجاد نویز و مشکلات ایمنی جلوگیری میکند. در مرحله پارامترسازی، با استفاده از نرمافزار TIA Portal یا پانل عملیاتی درایو (BOP)، پارامترهای اصلی مانند مشخصات موتور، منحنی V/f یا پارامترهای کنترل بردار، زمانهای شتاب و کاهش شتاب، و محدودیتهای جریان و ولتاژ تنظیم میگردند.
برای کاربردهای خاص، پارامترهای پیشرفتهتری مانند PID کنترلر، توابع منطقی یا ارتباط با شبکه نیز باید پیکربندی شوند.
پس از پارامترسازی اولیه، تست بدون بار و سپس تست با بار سبک انجام میشود و در صورت نیاز تنظیمات نهایی انجام میگیرد.
نگهداری پیشگیرانه منظم، قابلیت اطمینان و طول عمر درایوهای زیمنس را تضمین میکند. بازرسی دورهای شامل بررسی ظاهری برای اطمینان از عدم وجود گرد و غبار Excessive، سفت بودن ترمینالهای قدرت و کنترل، و عملکرد صحیح فنهای خنککننده میباشد.
تمیز کردن فیلترهای هوا در مدلهای مجهز به فن اجباری باید بر اساس شرایط محیطی و معمولاً هر ۳ تا ۶ ماه انجام شود. کنترل دمای هیتسینک و ثبت آن به صورت دورهای کمک میکند تا قبل از بروز مشکل، کاهش کارایی سیستم خنککنندگی تشخیص داده شود.
در درایوهایی که تحت بارهای سنگین کار میکنند، بررسی دورهی سالمبودن بانک خازنهای لینک DC اهمیت ویژهای دارد. نرمافزار TIA Portal با قابلیتهای پیشرفته عیبیابی، امکان مانیتورینگ پارامترهای واقعی، ثبت روند تغییرات و تشخیص خطاها را فراهم میآورد.
بیشتر درایوهای SINAMICS دارای حافظه داخلی برای ثبت آخرین خطاها و شرایط عملیاتی قبل از خطا هستند که در تشخیص علل ریشهای بسیار کمککننده میباشد.
خطاهای رایج معمولاً مربوط به اضافه جریان، اضافه ولتاژ، کمولتاژ، اضافه دما یا خطای ارتباطی هستند که راهحلهای مشخصی در دفترچه راهنمای درایو ارائه شدهاست.
در صورت بروز خطاهای پیچیدهتر، پشتیبانی فنی زیمنس از طریق مراکز خدمات معتبر در دسترس میباشد.
جهتگیری آینده درایوهای زیمنس بر سه محور اصلی تمرکز دارد: افزایش بازده انرژی، یکپارچگی بیشتر در فضای دیجیتال و سادهسازی engineering. توسعه الگوریتمهای بهینهسازی انرژی هوشمندتر که قادر به یادگیری الگوی کاری و پیشبینی بار باشند، از اولویتهای تحقیقاتی است.
یکپارچهسازی عمیقتر با سیستمهای ابری و پلتفرمهای تحلیل داده مانند MindSphere امکان ارائه سرویسهای ارزشافزوده مانند مانیتورینگ وضعیت از راه دور، پیشبینی خرابی و بهینهسازی مصرف انرژی را فراهم میآورد.
سادهسازی فرآیندهای مهندسی از طریق پیشرفتهای نرمافزاری، کاهش زمانهای کامیسیونینگ و عیبیابی را هدف قرار دادهاست. توسعه درایوهای همهکارهتر که قابلیت پشتیبانی از انواع موتورها و توپولوژیهای مختلف را داشته باشند نیز در دست بررسی است.
همگام با تحولات صنعت ۴٫۰، درایوهای آینده زیمنس نقش فعالتری در شبکههای تولید هوشمند خواهند داشت و نه تنها دستورات را اجرا میکنند، بلکه در تصمیمگیریهای بهینهسازی نیز مشارکت خواهند نمود. همچنین تمرکز بر توسعه درایوهای با ابعاد فشردهتر و وزن کمتر برای صرفهجویی در فضای نصب ادامه خواهد یافت.
درایوهای زیمنس با برند SINAMICS نمونهای موفق از تلفیق مهندسی دقیق، نوآوری تکنولوژیک و درک عمیق از نیازهای صنعت هستند.
انتخاب این درایوها نه تنها راهحلی مطمئن برای کنترل موتورهای الکتریکی ارائه میدهد، بلکه گامی به سوی بهینهسازی مصرف انرژی، افزایش قابلیت اطمینان سیستم و آمادهسازی زیرساخت برای تحول دیجیتال محسوب میشود.
موفقیت در به کارگیری این تجهیزات در گرو انتخاب مناسب بر اساس نیاز واقعی کاربرد، نصب صحیح مطابق با دستورالعملهای سازنده، پارامترسازی بهینه و نگهداری دورهای منظم میباشد.
با توجه به پشتیبانی گسترده فنی و خدمات پس از فروش زیمنس در سراسر جهان، سرمایهگذاری در این تجهیزات از دیدگاه اقتصادی نیز توجیهپذیر است. در نهایت، هماهنگی درایوهای زیمنس با اکوسیستم گسترده اتوماسیون این شرکت، امکان ایجاد سیستمهای یکپارچه، منعطف و کارآمد را فراهم میآورد که پاسخگوی چالشهای پیچیده صنایع امروز و فردا باشند.
شرکت تامین صنعت با بیش از دو دهه تجربه با هدف تامین و توزیع تجهیزات صنعتی شروع به فعالیت کرده است. این شرکت در تلاش است با ارائه اجناس اصلی با نازل ترین قیمت موجود در بازار تقدیم شما مصرف کنندگان عزیز نماید تا گامی هرچند اندک در رشد و تعالی کشور عزیزمان ایران برداشته باشد. تامین صنعت با فعالیت گسترده اقدام به واردات مستقیم تجهیزات اتوماسیون صنعتی و فشار ضعیف در ایران کرده است.
