Společnost Pöttinger, jako rodinná společnost s dnes již celosvětovou působností, se zapsala v oblasti zemědělského průmyslu už v roce 1871 výrobou řezaček krmiva. Jedná se o rodinnou společnost sídlící v Grieskirchenu v horním Rakousku. O tom, že se do České republiky, tedy konkrétně do Vodňan, přesune výroba některých zemědělských strojů značky Pöttinger, se rozhodlo 10.2.1995 podpisem zakládací listiny firmy A. Pöttinger spol. s r.o., Vodňany. Kdo by si myslel, že se ve Vodňanech stroje pouze montují, je na omylu, stroje se tu vyrábějí. Jedná se o plnohodnotný výrobní závod včetně lakovny. Výrobní program vodňanského závodu zahrnuje výrobu pluhů, talířových a radličkových podmítačů a rotačních bran. Závod zaměstnává okolo 500 zaměstnanců.
Společná historie vodňanského závodu a společnosti Danfoss se začala psát před více jak deseti lety, a to prostřednictvím našeho autorizovaného partnera společnosti Unireg spol. s.r.o. z Českých Budějovic. Za tu dobu je vztah obou společností velmi přátelský, a tak když se společnost Pöttinger rozhodla modernizovat výstupní kontrolu svých produktů, oslovila jako první společnost Unireg a konkrétně pana Ing. Václava Šilhavého.
Nutno dodat, že společnost Danfoss také není na trhu žádným nováčkem. Historie rodinné firmy se začala psát v roce 1933 výrobou termostatického expanzního ventilu. Výrobek, který významně urychlil proces výstupní kontroly ve společnosti Pöttinger, se v portfoliu Danfossu objevil v roce 1968 pod názvem VLT® 5. Jednalo se o měnič kmitočtu, velice jednoduchý, ale rozvíjel se a dnes je to jeden z prvků, který dal vzniknout i tomuto článku.
Na počátku níže popsané akce se jednalo o prostou výměnu původního měniče kmitočtu od již neexistujícího výrobce. Vše se zdálo být běžnou výměnou kus za kus až do chvíle, kdy se rozhořela diskuse na téma, co všechno by měl nový měnič obsahovat a umět. Výhodou měničů kmitočtu Danfoss je, že jsou tzv. modulární, takže pokud na začátku vyhovuje základní výbava, ale s rozšiřujícími požadavky zákazníka je třeba cokoliv doplnit (např. komunikaci, karty pro různá měření vnějších veličin apod.) Lze to udělat velmi snadno doobjednáním komponentu a při zapojení do měniče vše funguje na principu Plug&Play (žádné instalace, žádné složité nastavování – vložíte doplněk, ten si měnič načte a zpřístupní parametrizaci).
Původní měnič společně s elektromotorem sloužil jako náhrada kardanového hřídele traktoru pro provádění výstupní zkoušky s rotačními bránami LION, které slouží pro zpracování půdy a setí, a to v plném rozsahu výroby (od 2,5m do 6m). Původní měnič uměl během zkoušky pouze rozběhnout motor při stálé kontrole obsluhy, a řízeně stroj po zkoušce zastavit. Toto bylo při výměně měniče za nový shledáno jako již nevyhovující řešení. Začala se rodit myšlenka, že by bylo ideální, kdyby stroj s měničem na konci výroby dokázal zpracovat celou výstupní kontrolu a závěrečnou zkoušku. K tomuto závěru se dospělo i proto, že se vždy může v závěrečných zkouškách projevit něco, co není pro daný stroj standardem.
“V listopadu 2023 se na nás obrátil Ing. Mag. Bohumír Bouška s poptávkou na návrh technického řešení rekonstrukce regulovaného pohonu testovacího standu LION. Na základě této poptávky jsme provedli prvotní prohlídku stroje, za účelem seznámení se s jeho principem a současnými parametry. Jedná se o jednoúčelové zařízení, které je využíváno na konci výrobní linky k testování vyrobených točivých zemědělských strojů, v podstatě o rotační kultivátor. Vyrobené stroje jsou pomocí výstupní hřídele, opatřené kardanovým nástavcem, roztočeny na požadované otáčky. Tato operace je součástí výstupní kontroly strojů. Stávající stav neumožňoval žádné měření kroutícího momentu na kardanové hřídeli. Dynamický test tak spočíval v podstatě pouze ve vizuální, a poslechové kontrole roztočeného stroje, prováděné pracovníkem z výrobní linky. Protokol o provedeném testu výrobku neobsahoval žádné objektivně porovnatelné hodnoty, a výsledek byl silně ovlivněn subjektivním vlivem pracovníka, který test prováděl.„
Abychom si udělali konkrétní představu, tak se pojďme podívat na některé důležité technické parametry soustrojí. Původní stav sestával z měniče a motoru, kde motor byl o výkonu 8 kW (380V/50Hz/1450rpm) a k němu připojené převodovky o výkonu 42,6 kW/1400 rpm s převodovým poměrem 2,55. Měnič kmitočtu již neznámého výrobce s parametry výstupního proudu do 30 A, výstupní kmitočet/frekvence neznámá, stejně tak jako rozsah otáček výstupní hřídele a maximální kroutící moment na výstupní hřídeli.
Parametry, které by měl mít pohon po retrofitu byly nejprve zadány takto:
Rozsah otáček výstupní hřídele: 0 – 1000 rpm/Max. kroutící moment na výstupní hřídeli: 250 Nm
Dosažení parametrů pohonu na výstupní hřídeli, požadovaných v prvotním zadání, by znamenalo nutnost výměny původního motoru za nový se štítkovými údaji: P: 18,5 kW; U: 3 x 220 V; 50 Hz; I: 69 A, a osazení měniče Danfoss VLT® FC-302P30KT5; P: 30 kW; U: 3 x 400 V; f: 0 - 87 Hz; I: 73 A do nového, většího rozvaděče.
Toto řešení se ukázalo realizačně i finančně značně náročné, proto projekční oddělení investora upravilo původní požadované parametry na redukované zadání:
Rozsah otáček výstupní hřídele: 0–500 ot/min s maximálním kroutícím moment na výstupní hřídeli: 230 Nm. Upuštění od původního zadání znamenalo výrazné zjednodušení realizace a samozřejmě zlevnění celého projektu.
Ve finálním řešení se tedy ponechal stávající motor, i převodová skříň, a byla provedena náhrada původního neznámého měniče novým přístrojem Danfoss FC302P15K; P: 15 kW; U: 3 x 400 V; f: 0 - 87 Hz; I: 37,5 A: Výhodou je, že měnič je instalován do uvolněného prostoru po původním měniči ve stávajícím rozvaděči.
Zadávání veškerých parametrů jednotlivých výstupních zkoušek bran LION, i ovládání stroje, je realizováno pomocí HMI operátorského dotykového 7" panelu BEIJER, který je osazen do výřezu ve volné ploše na horní stěně rozvaděče. Tento HMI panel vytváří záznamy časového průběhu krouticího momentu během zkoušky. Databázové soubory se záznamy provedených zkoušek jsou ukládány na USB Flash disk, a po přenesení do PC jsou nebo mohou být dále zpracovány do požadovaného formátu, ale zejména slouží k archivaci dat, která dříve nebyla realizována 100%. Veškerý přenos signálů mezi měničem FC 302 a HMI panelem je postaven na datové sběrnice MODBUS RTU.
Součástí elektrické výzbroje rozvaděče jsou silové, a ovládací obvody pomocného pohonu zdvihu hřídele. V původním zapojení se polohování výšky hřídele ovládalo pomocí tlačítek zabudovaných v ovládacím pultu / horní stěna rozvaděče/. V rámci provedené rekonstrukce byla ovládací tlačítka pro polohování hřídele demontována, a ovládání pohonu zdvihu hřídele bylo integrováno do virtuálního prostředí HMI panelu, kde má tato funkce vyhrazenu zvláštní obrazovku. Protože HMI panel není vybaven žádnými binárními, ani reléovými výstupy, byly pro ovládání stykačů pro pohyb hřídele nahoru/dolů s výhodou využity volné binární I/O signály měniče /“27“; “29“/. Aktivování příslušného binárního výstupu měniče je zajištěno pomocí modifikovaného řídícího slova, posílaného do FC z programu v HMI panelu po komunikační sběrnici Modbus RTU.
Digitální vstup měniče svorka 37 s integrovanou funkcí STO je využit pro bezpečné zastavení stroje pomocí nouzového STOP tlačítka (viz. výše). Tento provozní stav je v HMI panelu indikován ze stavového slova měniče, a program v HMI se přepne do příslušného režimu s přiřazenou STO obrazovkou. Koncepce technického řešení tak s výhodou využívá měnič zároveň jako modul distribuovaných vstupů a výstupů.
Díky výše uvedeným změnám má dnes společnost Pöttinger k dispozici datové soubory, které ukládá do interního systému společně podklady a s dalšími dokumenty o výrobcích, čímž si vytváří databázi kompletních informací o vyrobených strojích.
„Údaje z měniče kmitočtu převádíme snadno a rychle do našeho SAP systému. Cena celého retrofitu zařízení nebyla vysoká, a celé řešení je pro nás ekonomicky a technicky velmi výhodné.“
Po kompletním testování nového zařízení a uvedení do plného provozu si obě strany chválí přínos. Z pohledu společnosti Danfoss s.r.o. a Unireg spol. s.r.o. jde o perfektní využití měniče kmitočtu řady FC-302 AutomationDrive pro speciální aplikaci v kombinaci s použitým HMI rozhraním a komunikací po sériové lince. Z pohledu koncového uživatele a aplikace jsou výhody zřejmé – zejména tedy zlepšení řízení momentu motoru, plynulá regulace otáček – oproti původním dvěma rychlostem a nesporná úspora času obsluhy. Ta se, díky tomuto vylepšení, může věnovat dalším důležitým věcem ve výrobním procesu, což vede k celkovému zrychlení taktu výstupní kontroly vyráběných strojů.
Finální řešení s sebou nese i ekonomické výhody pro společnost Pöttinger, která navíc získala navýšení výkonu testovací stolice, a tím i rozšíření velikosti testovaných strojů a kompletní zautomatizování výstupního procesu kontroly. Jsme rádi, že řešení s měniči Danfoss ve spolupráci s našimi dlouholetými partnery v oblasti automatizace a pohonů přinášejí radost, ekonomické úspory a zjednodušení procesů koncovým uživatelům. Nezbývá než si přát, aby tomu bylo tak i do budoucna. Pevně věříme, že navázaná spolupráce Danfoss –> Unireg –> Pöttinger bude i nadále pokračovat.
