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Variadores de Frecuencia

Variadores de Frecuencia

Reduzca al mínimo el tiempo de paro en variadores de frecuencia

Posted by Eduardo Suárez on 03/10/2018 01:35:30 PM
Los variadores de frecuencia son equipos muy utilizados en la industria por diversas razones: ajuste de velocidad de las líneas de producción, coordinación de ejes, ahorro energético, reducir picos de arranque, generación de trifásico, controlador el tiempo de frenado de un motor, entre otros. Entre sus aplicaciones podemos nombrar: sistemas de presión constante, control de bobinas, elevadores, bandas transportadoras, mezcladores, compresores, grúas, molinos, ventiladores, etcétera.

La puesta en marcha de un variador de frecuencia en general no es algo complicado, no obstante, debido a la gran cantidad de procesos con diferentes aplicaciones producen que el reemplazo o reconfiguración de un variador puede tomar minutos a horas, especialmente cuando el variador está enlazado en una red industrial en un controlador.

Por tanto, es necesario realizarnos la siguiente pregunta:

¿Cuál sería el escenario ideal?

En caso de que se desprograme o que se dañe variador, lo ideal sería contar con un sistema capaz de autoconfigurarse, que implique:

  1. Simplemente conectar los cables del equipo.
  2. Que no haya posibilidad de tener ningún contratiempo a la hora de descargar la programación, por ejemplo, incompatibilidad de firmware.
  3. No se requiera de ninguna alguna herramienta para poder descargar la programación (interfaz, computadora, entre otros).

 

Configuración Automática en variadores PowerFlex

Figura 1. Configuración Automática en variadores PowerFlex [1]

 

Esta solución ideal ya fue desarrollada por Rockwell Automation en los variadores PowerFlex 520 y PowerFlex 750 en redes EtherNet/IP con Controladores Logix. En el siguiente video se muestra un ejemplo en caso de un variador PowerFlex 525.

Como se indica en el video anterior el Controlador Logix es capaz de:

  1.  Ajustar automáticamente la programación del variador cuando la misma fue modificada por un tercero: para esto es simplemente necesario un ciclo de potencia (apagado y encendido del variador).
  2. Ajustar automáticamente la versión de firmware y descargar la parametrización de un variador: En caso de que en nuestra bodega contemos con un variador con una versión firmware o software diferente al instalado.

Cabe resaltar que para que el controlador pueda de realizar esto, se requiere que sea sustituido por el mismo número de catálogo y que posea la dirección IP asignada inicialmente  en el proyecto. La asignación de la dirección IP se puede realizar de manera automática, si se posee un Switch administrable con servidor de DHCP (Dinamic Host Configuration Protocol).

Por tanto, el proceso de autoconfiguración posee las siguientes etapas:

  1. Autoasignación de dirección IP  (es necesario cuando se reemplace por uno nuevo).
  2. Autoajuste de la versión de firmware (si es necesario cuando se reemplace por uno nuevo).
  3. Autodescarga de la configuración.

 

A continuación, explicaremos los requisitos y cómo configurar cada una de estas etapas.

 

 

 

¿Cuáles son los requisitos?

1. Requisitos para la asignación automática de IP.

  1. Adquiera un Switch administrable con capacidad de brindar el servicio de DHCP, habilitar el mismo y asignar direcciones fijas a los puertos. En este caso estaremos mostrando el Stratix 5700.
  2. Configure el módulo o puerto de EtherNet/IP del variador para que acepte la dirección IP brindada mediante servidor DHCP. En la siguiente tabla se muestra el parámetro a revisar en cada variador o módulo opcional. 
Los variadores vienen de fábrica predefinidos para aceptar la dirección IP desde un servidor DHCP, este paso es sólo necesario si el variador o módulo fue utilizado en otra aplicación utilizando una IP fija mediante parámetros o switches rotativos del módulo.

Tabla 1. Parámetros a revisar para que el DHCP asigne la IP al variador PowerFlex 520/750.

Parámetros a revisar para que el DHCP asigne la IP al variador PowerFlex 520 750

  1. Configure su Switch: con el servicio de DHCP y asigne las direcciones IP fijas a los puertos, esto se explicará en la siguiente sección sobre configuración.

Para más información consulte el manual de usuario de los Puertos/módulos de EtherNet/IP:

Notas importantes:

  1. El puerto embebido de los variadores PowerFlex 525 y PowerFlex 755 soportan sólo BOOTP (no DHCP), la mayoría de servidores de DHCP funcionan también como servidor BOOTP. En caso de que la aplicación posea un Switch que no soporte el BOOTP se deberá adicionar el módulo opcional 25-COMM-E2P en los variadores PowerFlex 525 y 20-750-ENETR en los variadores PowerFlex 755. Todos los switches Stratix soportan BOOTP. [2]
  2. El servicio de DHCP puede ser habilitado en redes en anillo a nivel de dispositivo para versiones las siguientes de firmware: los Stratix 5700 (revisión 7.001 o superior) y Stratix 5400 (Revisión 3.001 o superior). [3]

 

 

2. Requisitos para el ajuste de la versión de firmw

are automático.

Los siguientes requisitos aplican tanto para la etapa 2 (autoajuste de firmware), como para la etapa 3 (autodescarga de parametrización):

  1. El Controlador debe ser CompactLogix o ControlLogix versión 20 o superior.
  2. Los variadores de frecuencia deberán ser alguno de los siguientes modelos con el puerto/módulo EtherNet/IP indicado en la siguiente tabla.

Tabla 2. Variadores de frecuencia capaces de realizar ADC.

Variadores de frecuencia capaces de realizar ADC

  1. El variador deberá ser sustituido por el mismo número de catálogo: potencia y tensión.
  2. El variador deberá poseer la misma dirección IP que fue asignada en el momento de la implementación del proyecto (DHCP o manualmente).

 

Específicamente para la función de autoajuste de firmware o “Firmware Supervisor”, se requiere lo siguiente:

  1. Verifique que en la sección llamada “Module Definition” del Add On Profile esté programado el Electronic Keying en Exact Match, esto exigirá que el proyecto sólo funcione con la revisión inicial que posea el variador al implementar el proyecto.

Configuración del Electronic Keying a Exact Match

Figura 2. Configuración del Electronic Keying a Exact Match.

 

  1. El Controlador hace el respaldo del kit de versión de firmware tomando una copia de este desde la computadora, por tanto se requiere que en la computadora esté instalado la versión de fimware a respaldar. Para verificar esto, utilice la opción de “inventario” de software del ControlFLASH, para confirmar los kits de versiones de firmware que han sido instalados en su computadora como se muestra en la siguiente imagen. El ControlFLASH que es el software para actualizar el firmware en los equipos de Allen Bradley manualmente.

Verificación de los kits de firmware instalados en nuestra computadora

Figura 3. Verificación de los kits de firmware instalados en nuestra computadora.

 

  1. Verifique que el Controlador Logix posea una tarjeta SD. Los kit de versiones de firmware son almacenados en esta memoria. En la siguiente imagen se muestra un Controlador con su tarjeta SD.

Compact Logix L18ERM con tarjeta SD

Figura 4. Compact Logix L18ERM con tarjeta SD.

  1. Descargue el programa al controlador y guarde el mismo.
  2. Por último, se debe realizar el respaldo de la versión de firmware en la tarjeta SD del Controlador Logix, lo cual se explicará en la sección de configuración.

 

3. Requisitos para la descarga automática de la configuración.

Entre los requisitos que se requieren para habilitar descarga automática de la parametrización del variador (ADC Automatic Device Configuration) se tienen: Los tres nombrados en la sección anterior:

  1. El Controlador debe ser CompactLogix o ControlLogix versión 20 o superior.
  2. Los variadores de frecuencia PowerFlex 520 o PowerFlex 750 con el puerto/módulo EtherNet/IP indicados en la tabla 2.
  3. El variador debe ser sustituido por el mismo número de catálogo: potencia y tensión.
  4. El variador debe poseer la misma dirección IP que se le asignó a ese nodo en el momento de implementar el proyecto.

Adicionalmente se requiere:                                                                                                                                                    

  1. El variador posea la misma versión de firmware, en caso de que el Electronic Keying esté en “Exact Match” o “Compatible Match”. Si el Electronic Keying está configurado en la opción de “Disable Keying” podría ser que se logre la descarga de la parametrización sin necesidad de requerir la misma reversión de firmware con la que se implementó el proyecto, por razones de seguridad esta última opción no es recomendable.
  2. Habilitar el ADC o Configuración Automática del Dispositivo, lo cual se demostrará en la próxima sección sobre configuración.

 

¿Cómo configuro o habilito las tres funciones: DHCP, Firmware Supervisor y ADC?

1. Configuración del DHCP en Switch Stratix 5700.

Una vez que el Switch Stratix 5700 posea una dirección IP, lo  podemos acceder por medio de la Página Web (DeviceManager) o el Studio 5000. Los pasos para la configuración del DHCP en un Switch son los siguientes:

  1. Definir el rango de direcciones IP (DHCP Pool) con las que contará el Switch para asignar a los hosts (variadores, controladores, etc). En la siguiente imagen se muestra el Device Manager o Página Web para configurar un Switch Stratix administrable y cómo configurar el Pool de DHCP.

Interfaz para configurar el DHCP en el Device Manager

Figura 5. Interfaz para configurar el DHCP en el Device Manager.

 

2. Definir que direcciones IP deseamos que cada puerto asigne a los hots (DHCP Persistence): para esto  nos debemos direccionar a la pestaña de DHCP Persistence. Primero en la sección llamada “Pool Name” se selecciona el Pool creado en el paso anterior; seguidamente se configura la IP deseada en cada puerto. 

En el ejemplo se le asignó al Puerto 3 (Fa1/3)  la dirección 192.168.1.10 y al Puerto 4 (Fa1/4)  la dirección 192.168.1.25.

. Asignación de direcciones IP mediante DeviceManager

Figura 6. Asignación de direcciones IP mediante DeviceManager.

 

3.Por último, se recomienda habilitar la función SmartPort, y configurarlo como equipo de automatización. El configurar el puerto como Smart Port permitirá reducir el tiempo en el que el Switch asigna la dirección IP al variador, esta función es conocida como Calidad de Servicio (QoS Quality of Service) lo que implica que el tráfico de información de estos puertos tendrá prioridad sobre los otros. En la figura 7 se muestra cómo habilitar el SmartPort.

En caso de que esté trabajando con un PowerFlex 753 o PowerFlex 523 con tarjeta de puerto dual y estemos utilizando sus dos puertos se debe configurar como “Multiport Automation Device”.

Configuración de SmartPorts

Figura 7.  Configuración de SmartPorts.

 

En el siguiente video se demuestra cómo realizar la puesta marcha básica de un Stratix 5700:

 

2. Configuración del Firmware Supervisor en el Studio 5000.

Una vez que cumplamos con los requisitos indicados anteriormente,  se deberán realizar los siguientes pasos para habilitar la actualización de la revisión de firmware.:

  1. Cambiar a modo “Programa” el controlador.
  2. Seguidamente ingresar a las propiedades del Controlador.

Cambio a modo programa, ingresar a las propiedades del controlador

Figura 8. Cambio a modo programa, ingresar a las propiedades del controlador.

 

  1. En las Propiedades del Controlador diríjase a la pestaña “Nonvolatile Memory”, verifique que no está habilitada la opción “Inhibit Automatic Firmware Update”, presione el botón “Load/Store”, en la ventana Emergente seleccione “Enable and Store Files to Image” y seguidamente presione “<-- Store”

Habilitación del Firmware Supervisor

Figura 9. Habilitación del Firmware Supervisor.

  1. En las próximas dos ventanas emergentes seleccione “Yes”, seguidamente deberá aparecer un mensaje que se está realizando el respaldo y otro indicando que el controlador se reiniciará, por tanto se perderá conexión con el Studio 5000. Con esto finaliza el proceso de respaldo y activación de la actualización automática del firmware.

Respaldo de la revisión de firmware para un variador PowerFlex 525

Figura 10. Respaldo de la revisión de firmware para un variador PowerFlex 525.

 

3. Configuración de la Configuración Automática del Dispositivo.

En el Add-On Profile o interfaz de cada variador en la pestaña de Drive seleccione el ícono ADC (Automatic Device Configuration), la cual se muestra en la siguiente figura. Una vez que presione "aplicar" el controlador realizará un ciclo de la descarga de la configuración del variador, en donde, por ejemplo en un PowerFlex 525 el display del variador mostrará: F048 esta falla indica que el variador se ha enviado a valores de fábrica, seguidamente que estará realizando la secuencia de arranque (BOOT), el estado del Add-On Profile debe indicar “Configuring”, el proceso puede durar unos dos minutos, cuando el Add On Profile indique “Running” implica que el proceso ya ha terminado.

Habilitación del ADC en el Studio 5000-1

Figura 11.  Habilitación del ADC en el Studio 5000.

 

En el siguiente video de nuestro Canal de YouTube, podrá un webinar con el paso a paso sobre cómo integrar un PowerFlex 525 en una red EtherNet/IP con controlador CompactLogix, habilitar el Firmware Supervisor y ADC:

 

 

 

Para más información consulte la Nota técnica 504187: “Optimize PowerFlex Drive Management - Automatic Device Configuration o escríbanos a mercadeo@elvatron.com

 

 

Bibliografía.

 [1] Guía de selección de variadores PowerFlex, Publicación PFLEX-SG002, Rockwell Automation, agosto 2017, disponible en:

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sg/pflex-sg002_-es-p.pdf

[2] Nota técnica # 504187 del Knowlegdebase: Optimize PowerFlex Management- Automatic Device Configuration, Rockwell Automation, Octubre 2012. Disponible en:

https://rockwellautomation.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/504187


 [3] Nota técnica 948563 del Knowlegdebase: Stratrix 5700/54x0 DHCP not working as expected, Rockwell Automation, Octubre 2012, Disponible en:

https://rockwellautomation.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/948563

 

 

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