Frequenzumrichter Weg mit allem, was überflüssig ist

Autor / Redakteur: Bernd Müller / Ute Drescher

Die neuen Frequenzumrichter der Reihe I-500 reduziert Lenze vor allem auf eines – auf das Wesentliche

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I-500 – der innovative Inverter aus dem Hause Lenze zeichnet sich besonders durch seine kompakte Bauweise aus
I-500 – der innovative Inverter aus dem Hause Lenze zeichnet sich besonders durch seine kompakte Bauweise aus
(Bild: Lenze)

Das muss rein. Und das auch. Und das ebenfalls. Alles rein an Funktionen, die man irgendwann gebrauchen kann – vielleicht. Vielleicht aber auch nicht und bestimmt nicht von allem. Bei allem Streben nach mehr Standardisierung im Maschinen- und Anlagenbau muss „das Gerät mit allem drin“ nicht für jeden Kunden das richtige Produkt sein. Jedes Plus an Eigenschaften treibt nämlich sowohl den Preis als auch die Komplexität nach oben. Die neue Frequenzumrichterreihe I-500 hat der Spezialist für Motion Centric Automation, Lenze, deshalb auf eines reduziert – auf das Wesentliche. Das sind vor allem Kompaktheit, Modularität und einfache Inbetriebnahme.

Der I-500 ist mehr als das Facelift einer bestehenden Reglerfamilie, sondern wurde von Lenze von Grund auf neu entwickelt. Der Erfolg der Arbeit spiegelt sich unter anderem wider in der kompakten Baugröße, den sehr guten Möglichkeiten, die Geräte modular –und damit wirklich bedarfsgerecht– zusammenzustellen und das Ganze auch noch mit Bedienerfreundlichkeit zu kombinieren. „Wir haben dafür bei allen verwendeten Komponenten stringent die neuesten verfügbaren verwendet“, unterstreicht Bernd Müller, Produktmanager Inverter. Hierzu zählen unter anderem neueste IGBT-Technik, der stufenlos geregelte Lüfter sowie die aktive Zwischenkreissymmetrierung, welche dazu beitragen, den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten.

Schlankes, platzsparendes Design

Für Maschinenbauer interessant ist die gesteigerte Leistungsdichte, weil die Geräte damit bei gleicher Leistung kleiner geworden sind. Die Gehäusetiefe der I-500 eröffnen neue Möglichkeiten, Schaltschränke smarter zu projektieren. Die I-500-Reihe passt bis 11 kW Leistung in die beliebten, flachen „150er“-Schaltschränke. Maschinenbauer bekommen so die Möglichkeit, ihre Produkte kleiner zu bauen – was mit Blick auf den sparsamen Umgang mit Produktionsfläche die Wettbewerbsfähigkeit steigert. In Zahlen ausgedrückt sind die Geräte bis Baugröße 3 nur 60 mm schmal und messen selbst mit 11 kW nur eine Tiefe von 130 mm. Das Platzsparen im Schaltschrank geht auch dahingehend weiter, dass die I-500 dank ihres ausgeklügelten Kühlkonzepts Schulter an Schulter im Schaltschrank einbaubar sind. Ober- und unterhalb des Umrichters ist nur sehr wenig Kühlabstand notwendig. Der international geforderte C1/C2 EMV-Filter ist bereits im Umrichter integriert.

Apropos Energieeffizienz: Die neuen Geräte unterstützen die von Lenze entwickelte VFC Eco-Funktion, mit der die Verluste im Teillastbereich sinken. Zudem können sie wirkungsgradstarke Synchronmotoren antreiben und lassen sich in einem Achsverbund über einen gemeinsamen DC-Verbund versorgen. Damit braucht keine generatorische Energie beim Bremsen mehr verschwendet zu werden. Wie sparsam der I-500 insgesamt mit Ressourcen umgeht, belegt die höchstmögliche Effizienzeinstufung der Geräte nach der neuen Eco-Design-Norm DIN EN 50598 IE2. „Das schafft für unsere Maschinenbauer von heute an Zukunftssicherheit für ihre Maschinen von morgen“, unterstreicht Müller.

Skalierbarkeit konsequent gedacht

Platzsparende, energieeffiziente und modulare Antriebstechnik lässt sich am effektivsten erschließen, wenn sie bezahlbar und leicht einsetzbar ist. Mit dem neuen Frequenzumrichter I-500 bringt Lenze eine Baureihe auf den Markt, die sich funktional und leistungsmäßig in allen Belangen auf den jeweiligen Bedarf zuschneiden lässt. Für ein deutliches Plus bei der funktionalen Skalierbarkeit trennt Lenze zum Beispiel das Leistungsteil des I-500 konstruktiv von der so genannten Control-Unit. Diese wird auf das Leistungsteil geschnappt und beinhaltet unterschiedliche Möglichkeiten der Feldbuskommunikation von klassischen Feldbussen zu leistungsstarken Ethernet basierten Kommunikationsbussen, variable I/O-Schnittstellen sowie Aufsteckmöglichkeiten für ein Diagnoseadapter wie Keypad, USB-Interface oder auch ein WLAN-Modul. Diese drei steckbaren Interfaces stehen optional zur Inbetriebnahme, Parametrierung oder Diagnose zur Verfügung und können jeweils für mehrere Umrichter verwendet werden. Das reduziert Kosten und hilft dabei, ungewollte Manipulationen zu vermeiden. Das WLAN-Modul kommuniziert drahtlos mit dem PC oder alternativ auch mit der Lenze-Smartkeypad-App auf dem Smartphone. Der konstruktive Aufbau ist bewusst so gewählt, dass sich ein I-500 präzise mit genau der Ausstattung bestellen lässt, die der Kunde auch wirklich benötigt.

Dieses Detail kann in der Praxis durchaus dazu führen, dass Maschinenbauer für eine konkrete Anwendung mehr Leistungsteile als Control-Units kaufen, nur so viele Sicherheitsmodule beziehen, wie wirklich benötigt werden und auch gerade mal so viele Diagnosesschnittstellen zur Lieferung gehören, wie gewünscht. Vor diesem Hintergrund liefert Lenze den I-500 entweder fertig konfektioniert oder aus den genannten einzelnen Komponenten, die der OEM erst dann miteinander kombiniert, wenn er sie einbauen will. Dieses Detail senkt in der Praxis auf komfortable Weise die Variantenbevorratung und macht es während eines Projektes auch leichter, Antriebe noch zu verändern – ohne einen neuen Typ bestellen zu müssen.

Anwenderfreundlich von Anfang an

Montieren lassen sich die I-500 Frequenzumrichter in wenigen Minuten dank Schlüssellochhalterungen, das Anschließen erfolgt einfach durch Federzugklemmen für die Steueranschlüsse und steckbaren Leistungsanschlüssen. Die komplette Installation hat Lenze so komfortabel konzipiert, dass auch ungeübte Mitarbeiter ohne Schwierigkeiten den Antrieb zum Laufen bringen.

Dieser Anspruch der Einfachheit setzt sich in der Parametrierung und Inbetriebnahme des Umrichters fort. Drei aufsteckbare Module stehen als interaktive Schnittstelle für die Parametrierung des Umrichters zur Verfügung: Das Keypad zur direkten Parametrierung per Tasten, das USB-Modul, mit dem man die Programmierung komfortabel am Schreibtisch über den PC machen kann, und das WLAN-Modul für die Parametrierung mit einem Smartphone über die Lenze-Smartkeypad-App. Alle drei Module überzeugen durch Struktur und einfache Diagnose und führen sicher und schnell zum Ergebnis. Geht es um wenige Grundparameter wie Hoch- und Ablaufzeiten, dann ist das Keypad das Mittel der Wahl. Sind Funktionen wie PID-Prozessregler oder Feldbusschnittstellen einzustellen, so erfolgt das am besten mit dem Engineering-Tool Easy Starter. Die Smartkeypad-App punktet bei der Anpassung an eine einfache Anwendung, wie z.B. ein Förderband. Vor allem das WLAN-Modul kann sich in der Praxis zu einem echten Zeitsparer entwickeln – spätestens dann, wenn Schaltschränke an schlecht zugänglichen Stellen platziert sind und die Arbeit mit einem Kabel zwischen Frequenzumrichter und Laptop nur schwerlich möglich ist.

Überzeugend ist zudem die anwenderorientierte Vor-Parametrierung: Eine Lenze-interne Analyse hat ergeben, dass im Vergleich zur Werkseinstellung häufig weniger als 5 Parameter geändert werden. Dieses Know-how für eine hochwertige Voreinstellung hat Lenze für den I-500 genutzt. So sind nur wenige Parameter einzustellen, wie Festdrehzahlen über Digitaleingänge oder die Hoch- und Ablaufzeit. Eine einfache Vorabparametrierung ist ohne externe Netzspannung z.B. am Schreibtisch oder in der Produktion möglich. Einfach das USB-Modul auf den Umrichter stecken, mit dem PC verbinden und den Umrichter parametrieren. Mit dem steckbaren Memory Modul (EMP) lassen sich einmal erstellte Parameter schnell auf andere Umrichter kopieren, was die Inbetriebnahme in Serie vereinfacht - ein echter Zeitvorteil vor allem im Serienmaschinenbau.

Die Firmware wurde für eine komfortable und gut strukturierte Anwender-Erfahrung entwickelt. Das führt zu geringerem Aufwand während der Inbetriebnahme, ganz nach der Lenze Easy Engineering Philosophie. Die intuitive Struktur führt zum leichten Zugriff auf die Umrichter-Parameter. Der Aufbau ist so gestaltet, dass auch unerfahrene Anwender Basis-Funktionen einstellen und erfahrene Nutzer auch komplexe Einstellungen parametrieren können. Die Parameterebenen sind dafür nach Schnellinbetriebnahme und umfangreichen Dialogen für jede Detailfunktion strukturiert.

Dank der Einhaltung des CiA402-Standards, kann der I-500 zudem einfach in Maschinensteuerungen integriert werden. Lenze bietet zusätzlich Makros zur nahtlosen Systemintegration in die Lenze Controllerwelt aber auch die Anbindung an typische Fremdsteuerungen an.

Fazit: I-500 – der Frequenzumrichter für alle Fälle

Beim Engineering mündet der Anspruch von Lenze, dem Maschinenbauer das Leben so einfach wie nur möglich zu machen, in zusätzlichen Interaktionsmöglichkeiten mit denen sich neue Bestzeiten bei der Inbetriebnahme erzielen lassen. Im Rahmen der Entwicklung des I-500 bestand eine wesentliche Aufgabe darin, durchdachte Strukturen und einfache Dialoge zu erarbeiten, die Zeit sparen und die Bedienerfreundlichkeit verbessern. Mit den neuen Frequenzumrichtern der Reihe I-500 hat Lenze eine Gerätefamilie entwickelt, die dank ihrer kompakten Maße und der hohen Leistungsdichte neue Möglichkeiten schafft, Maschinen kleiner zu projektieren. Darüber hinaus macht der modulare Aufbau den Weg frei, Geräte auf eine Weise zu konfigurieren, die exakt zur jeweiligen Applikation passen – ohne unnötigen funktionalen „Schnickschnack“, der die Komplexität unnötig in die Höhe treibt. Folglich steht der I-500 für einen Frequenzumrichter, der das Leben für Maschinenbauer auf alle Fälle deutlich leichter macht. (ud)

SPS IPC Drives 2015: Halle 1, Stand 360

* Bernd Müller ist Produktmanager Inverter bei Lenze

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