ALTIVAR 320

Altivar 320 : variateur de vitesse

L’ATV320 de Schneider Electric est un variateur de vitesse pour les moteurs triphasés asynchrones et synchrones de 0,18 à 15 kW et intègre des fonctions appropriées pour la plupart des applications courantes, comme :
> L’emballage.
> Le traitement des matériaux.
> Le textile.
> Le travail des matériaux.
> Les actionneurs mécaniques.
> Le levage.
> …

La série Altivar ATV320 se concentre sur l’intégration facilité pour des machines simples et complexes avec un contrôle moteur et une connectivité éprouvés.
L’ATV 320 peut être utilisé pour des applications moteurs en boucle ouverte, offrant simplicité pour les moteurs asynchrones et synchrones, même à vitesse réduite, et précision dynamique lors des démarrages et arrêts.

Il offre des capacités améliorées d’automatisation et de performance pour les machines industrielles :
> Un contrôle efficace des moteurs asynchrones et à aimants permanents.
> Intégration complète dans toute l’architecture du système (Ethernet, CANopen, Profibus, etc.).
> Format compact et book pour l’intégration dans une variété différentes de types d’armoires.
> Fonction de sécurité intégrée.
> Résistance accrue aux atmosphères polluées.

Il dispose de plus de 150 fonctions. Il est robuste, facile à installer, et conforme à la directive Machines 2006/42 / CE.

Généralités

Les solutions de MachineStruxure de Schneider Electric fournissent de nombreuses bibliothèques prêtes à l’emploi, conformes à PLCopen.
SoMachine peut être utilisé pour développer, configurer et mettre en place une machine entière dans un environnement logiciel unique.
Grâce à la technologie FDT / DTM, il est possible de configurer, contrôler et diagnostiquer l’ATV320 directement dans SoMachine et avec le logiciel SoMove au moyen de la même brique logicielle (DTM).

Avec une intégration transparente dans cette plate-forme, l’ATV320 bénéficie de l’avantage d’un temps plus court d’ingénierie et de conception.
La capacité de communication Ethernetbased en option, permet l’accès aux données de production en temps réel à tous les niveaux du système d’automatisation via un serveur Web.

Modèles

Il y a 2 formats différents pour les produits : book et compact :
> Le format de book (45 ou 60 mm de largeur) est conçu pour être montés côte à côte pour économiser l’espace significatif sur l’encombrement de l’équipement.
> Le format compact est conçu pour être intégré dans des armoires électriques compactes (200 mm de profondeur) ou monté directement sur le châssis de la machine.

La connectivité avancée permet à l’ATV320 de fonctionner avec les architectures d’automatisation communément utilisées :
> Ethernet, Modbus TCP, EtherNet / IP, Profinet, EtherCAT.
> Série, CANOpen (daisy chain), ProfibusDP.

Les ATV320 peuvent fonctionner en environnement sévère :
La conception est robuste avec des cartes de circuits imprimés revêtues IEC 60721-3-3 classe 3C3 et 3S2 pour une disponibilité accrue des machines dans des environnements difficiles.
> Jusqu’à 50 ° C sans déclassement.
> Jusqu’à 60 ° C avec un déclassement sans la nécessité d’un ventilateur supplémentaire.

Fonctions sécurité

Les fonctions de sécurité intégrées comprennent le Safe Torque Off (STO) pour les besoins simples, ainsi que des fonctions telles que Safely-Limited Speed (SLS), Safe Maximum Speed (SMS), Guard Door Locking (GDL) et Safe Stop 1 (SS1).

> La fonction de sécurité Absence sûre du couple (Safe Torque Off – STO) est conforme à la norme CEI 61800-5-2.
Elle permet de verrouiller la sortie du variateur de sorte que celui-ci ne transmette aucun couple au moteur.

> La fonction Safely-Limited Speed (SLS) permet de limiter la vitesse d’un moteur de façon sure.
Il existe 6 types de fonction SLS :
SLS type 1 : limite la vitesse du moteur à la vitesse actuelle.
SLS type 2 : limite la vitesse du moteur à une valeur définie à l’aide d’un paramètre.
SLS type 3 : identique au type 2 avec un comportement spécifique si la vitesse du moteur est supérieure à une valeur seuil définie à l’aide d’un paramètre.
SLS type 4 : limite la vitesse du moteur à une valeur définie à l’aide d’un paramètre. Le sens de rotation peut être modifié pendant que la fonction de sécurité est active.
SLS type 5 : identique au type 4 avec un comportement spécifique si la vitesse du moteur est supérieure à une valeur seuil définie à l’aide d’un paramètre.
SLS type 6 : identique au type 4 avec un comportement spécifique si la vitesse du moteur est supérieure à une valeur seuil définie à l’aide d’un paramètre.

> La fonction Safe Maximum Speed (SMS) fournit un signal en retour sûr (actif à l’état haut) lorsque la vitesse de l’entraînement descend en dessous d’une limite paramétrable.
Par exemple , un protecteur peut être déverrouillé avec le signal SMS une fois qu’une vitesse non dangereuse est atteinte.

> La fonction Guard Door Locking (GDL) permet de débloquer le verrou de porte à l’expiration d’une temporisation spécifiée lorsque le moteur est arrêté. La porte avant de la machine peut être ouverte uniquement après que le moteur est arrêté ; cette fonction permet d’assurer la sécurité de l’opérateur de la machine.

> La fonction Safe Stop 1 (SS1 – Stop sûr 1) surveille la décélération en fonction de la rampe de décélération et stoppe le couple de manière sécurisée une fois que le seuil d’arrêt est atteint.
Lorsque la fonction de sécurité SS1 est déclenchée, elle prévaut sur toutes les autres fonctions (à l’exception de la fonction STO prioritaire) et opérations dans tous les modes.

ATV Logic

ATV Logic est utilisé pour adapter l’ATV320 des applications spécifiques à la machine au moyen de fonctions de système de contrôle intégrés personnalisables.
ATV Logic est programmé via le logiciel de configuration de SoMove et fournit l’accès aux fonctions suivantes :
> Opérations arithmétiques, opérateurs booléens, compteurs, minuteries, etc.
> Programmation jusqu’à 50 fonctions par séquence automatisée.
> Accès aux variables internes du variateur.

Fonctions dédiées aux moteurs synchrones

Les ATV320 intègrent de nouvelles fonctions pour les moteurs synchrones qui conviennent à la majorité des moteurs disponibles dans le commerce.
> Réglage simplifié en raison du nombre réduit de paramètres de configuration (4 maximum).
> Autoréglage pour la combinaison variateur/moteur.
> Injection à haute fréquence pour la performance en mode boucle ouverte.

Fonctions d’application

Les variateurs ATV320 comportent 150 fonctions dont :
> Configurations : standard ou personnalisable.
> Fonctions spécifiques à l’application pour la manutention des matériaux, textiles, levage, vérins mécaniques…
> Fréquence de commutation réglable (courant du moteur ajusté, le bruit du moteur réduit).
> Fonction de surveillance réglable.
> Possibilité de télécharger la configurations avant la mise en service du variateur.

L’offre

La gamme Altivar ATV320 couvre les puissances moteur à partir de 0,18 kW à 15 kW avec 2 types d’alimentation dans le format book et compact :
> 200 V … 240 V monophasé, 0,18 kW à 2,2 kW.
> 380 V … 500 V triphasé, 0,37 kW à 15 kW.

Le variateur ATV320 intègre la communication Modbus et CANopen.
Les deux protocoles peuvent être accessibles via le connecteur RJ45 sur la face avant du variateur.
Pour simplifier la connexion de l’ATV320 à CANopen, 3 modules de communication dédiés sont disponibles avec différents connecteurs :
(1) Module CANopen Daisy chain avec 2 connecteurs de type RJ 45.
(2) Module CANopen avec connecteur de type SUB-D 9 contacts.
(3) Module CANopen avec bornier 5 contacts.

En plus protocoles standards, l’ATV320 peut être connecté à d’autres réseaux de communication industriels en ajoutant un module :
(1) Modbus / TCP – Ethernet / IP.
(2) PROFIBUS DP V1.
(3) DeviceNet.
(4) EtherCAT.
(5) POWERLINK.
(6) ProfiNet.

Options externes

> Résistances de freinage.
> Inductances de ligne.
> Inductances moteur.
> Filtres CEM additionnels d’entrée.
> Boitier d’extension adaptateur pour module supplémentaire.
> Carte de contrôle de vitesse.
Outils de dialogue et de configuration
Interface Homme-Machine
L’affichage à 4 chiffres (1) permet d’afficher les états, les codes d’erreur et les valeurs des paramètres.
Le bouton de navigation (2) est utilisé pour naviguer dans les menus, modifier les valeurs, et changer la vitesse du moteur en mode local.
Terminaux de dialogue
Le variateur ATV320 peut être raccordé à un terminal déporté (4) ou à un terminal graphique déporté (3), disponibles en option.

Le terminal d’affichage à distance peut être monté sur une porte d’enveloppe avec un degré de protection IP 54 ou IP 65. Il permet d’accéder aux mêmes fonctions que l’interface homme-machine.
Le terminal graphique à distance, avec son affichage de texte dans la langue de l’utilisateur, fournit une interface conviviale pour la configuration, le débogage, ou de maintenance.
Il peut également être monté sur une porte d’enveloppe avec un degré de protection IP 54 ou IP 65.

Logiciel de mise en service SoMove
Le logiciel de mise en service SoMove permet de configurer, de régler, d’effectuer la mise au point avec la fonction “Oscilloscope” ainsi que la maintenance du variateur.

Outils de configuration “Simple Loader” et “Multi-Loader”
L’outil “Simple Loader” (6) permet de dupliquer la configuration d’un variateur sous tension vers un autre variateur sous tension.
L’outil “Multi-Loader” (5) permet de copier des configurations à partir d’un PC ou d’un variateur et de les dupliquer vers un autre variateur ; les variateurs peuvent être hors tension.

Description

(1) Bornier de puissance d’alimentation.

(2) Capot de protection pour bloquer l’accès aux bornes d’alimentation (1) lorsqu’il est fermé.

(3) Port de communication RJ45 pour l’accès aux protocoles intégrés : liaison série Modbus et bus machine CANopen.

(4) Capot de protection pour l’accès aux bornes de commande (comprend également une étiquette avec un schéma de câblage).

(5) Bornier de commande pour la connexion d’E/S :
– 6 entrées numériques :
> 4 configurable pour entrée positive numérique (Sink) ou entrée numérique négative (Source).
> 1 entrée configurable comme entrée de sonde PTC.
> 1 x 20 kHz entrée de commande d’impulsion, 24 V DC, impédance de 3,5 kΩ, temps d’échantillonnage 8 ms.
– 1 sortie numérique :
> 24 V DC, le temps d’échantillonnage est de 2 ms, tension maximale de 30 V, courant maximal de 100 mA.
– 3 entrées analogiques :
> 1 entrée analogique en courant, en programmant X et Y entre 0 et 20 mA, impédance 250 Ω.
> 1 entrée analogique différentielle ± 10 V, impédance 30 Ω.
> 1 entrée analogique ± 10 V, impédance 30 Ω, le temps d’échantillonnage est de 2 ms.
– 1 sortie analogique configurable :
> Sortie analogique en tension 0 … 10 V DC, impédance de charge minimale de 470 Ω.
> Sortie analogique en courant 0 … 20 mA, impédance de charge maximale de 800 Ω.
– 2 sorties à relais :
> 1 contact NC et 1 contact NO avec point commun, capacité de commutation minimum 5 mA pour 24 V DC, la capacité maximale de commutation 3 A sur charge résistive, 2 A sur charge inductive pour 250 V AC ou 30 V DC.
> 1 contact, capacité de commutation maximale 5 A sur charge résistive.

(6) Bornier de puissance du moteur (permet un débranchement et rebranchement rapide des câbles du moteur lors des opérations de maintenance).

(7) CEM plaque de montage (partie intégrante de la puissance du bloc de bornes du moteur 6). Cette plaque est fourni avec un support de guidage de câble, qui peut être utilisé si nécessaire.

Terminaux de dialogue

Le variateur ATV320 peut être raccordé à un terminal déporté ou à un terminal graphique déporté, disponibles en option.

Description
(1) Afficheur 4 digits.
(2) Touches de navigation , et de sélection ENT, ESC.
(3) Touches de commande locale du moteur :
– RUN : mise en marche du moteur.
– FWD/REV : inversion du sens de rotation du moteur.
– STOP/RESET : arrêt du moteur/effacement des défauts détectés du variateur.
(4) Touche de sélection du mode de fonctionnement MODE.
(5) Cache permettant de gérer l’accès aux touches de commande locale du moteur.
(6) Afficheur graphique :
– 8 lignes de 24 caractères, 240 x 160 pixels, affichage de gros digits.
(7) Touches de fonctions.
(8) Bouton de navigation :
– Rotation ± : passe à la ligne suivante/précédente, incrémente/décrémente la valeur
– Appui : enregistre la valeur en cours (ENT).
Touche ESC : abandon d’une valeur, d’un paramètre ou d’un menu pour revenir au choix précédent.
(9) Touches de commande locale du moteur :
– RUN : mise en marche du moteur.
– STOP/RESET : arrêt du moteur/effacement des défauts détectés du variateur.
– FWD/REV : inversion du sens de rotation du moteur.

Le terminal déporté peut être monté sur une porte d’enveloppe avec un degré de protection IP 54 ou IP 65. Il donne accès aux mêmes fonctions que l’interface Homme-Machine.
Le terminal graphique déporté offre un confort d’utilisation pour les phases de configuration, de mise au point ou de maintenance. Il peut également être monté sur une porte d’enveloppe avec un degré de protection IP 54 ou IP 65.

Description
(1) Terminal graphique déporté.
(2) Cordons pour déport.
(3) Adaptateur RJ45 femelle/femelle.
(4) Kit de déport : Pour montage sur porte d’enveloppe avec degré de protection IP 54.
(5) Porte : Permet de porter le degré de protection du kit de déport à IP 65.

Exemple d’un raccordement multipoint

L’ensemble des éléments présentés dans cette page permettent le raccordement multipoint d’un terminal graphique avec plusieurs variateurs. Ce raccordement multipoint utilise la prise de type RJ45 du port de communication Modbus/CANopen.

(2) Cordons pour déport.
(4) Kit de déport.
(6) Répartiteur Modbus : 10 connecteurs de type RJ45 et 1 bornier à vis.
(7) Tés de dérivation Modbus.
(8) Adaptation de fin de ligne Modbus.
(9) Cordons pour liaison série Modbus équipés de 2 connecteurs de type RJ45.

Résistances de freinage

La résistance de freinage permet le fonctionnement du variateur ATV320 en freinage d’arrêt ou en marche freinée, en dissipant l’énergie de freinage. Elle permet un couple maximal de freinage transitoire.
Selon le calibre, deux types de résistances sont disponibles :
– Modèle sous boîtier IP 20 conçu pour être conforme à la norme CEM et protégé par un thermo-contact ou par un relais thermique.
– Modèle sous boîtier IP 65 avec cordon de raccordement, pour les variateurs.

Inductances de ligne

Les inductances de ligne permettent d’assurer une meilleure protection contre les surtensions du réseau et de réduire les harmoniques de courant produits par le variateur.
Les inductances recommandées permettent de limiter le courant de ligne.

Elles sont développées en correspondance avec la norme IEC 61800-5-1 (VDE 0160 niveau 1 surtensions de fortes énergies sur le réseau d’alimentation).
Les valeurs des inductances sont définies pour une chute de tension comprise entre 3 et 5 % de la tension nominale du réseau. Une valeur plus importante entraîne une perte de couple.

L’utilisation d’inductances de ligne est particulièrement recommandée dans les cas suivants :
– Réseau fortement perturbé par d’autres récepteurs (parasites, surtensions).
– Réseau d’alimentation avec un déséquilibre de tension entre phases > 1,8 % de la tension nominale.
– Variateur alimenté par une ligne très peu impédante (à proximité de transformateur de puissance supérieure à 10 fois le calibre du variateur).
– Installation d’un grand nombre de convertisseurs de fréquence sur la même ligne.
– Réduction de la surcharge des condensateurs de relèvement du cos φ, si l’installation comporte une batterie de compensation du facteur de puissance.

Inductances moteur

Les inductances moteur peuvent être insérées entre le variateur ATV320 et le moteur pour :
– Limiter le dv/dt aux bornes du moteur (500 à 1500 V/µs), pour les câbles de longueur supérieure à 50 m.
– Filtrer les perturbations causées par l’ouverture d’un contacteur placé entre le filtre et le moteur.
– Diminuer le courant de fuite à la terre du moteur.
– Minimiser l’onde de courant réduisant ainsi les bruits moteur.

Filtres CEM intégrés et filtres CEM additionnels d’entrée

Filtres intégrés
Le variateur ATV320 intègre les filtres d’entrée atténuateurs de radio-perturbations pour répondre à la norme CEM de “produits” des entraînements électriques de puissance à vitesse variable IEC 61800-3 catégorie C2 des variateurs de vitesse et pour être conforme à la directive européenne sur la CEM (compatibilité électromagnétique).

Les filtres CEM intégrés sont conformes à la norme 61800-3 pour une longueur maximale de câble moteur de 10 mètres avec les variateurs de vitesse ATV320…M2. et de 5 mètres avec les variateurs de vitesse ATV320…N4..

Filtres CEM additionnels d’entrée
Les filtres CEM additionnels d’entrée permettent de répondre à des exigences plus sévères ; ils sont destinés à réduire les émissions conduites sur le réseau en-dessous des limites de la norme IEC 61800-3 catégorie C1 ou C2.

Selon le modèle, les filtres CEM additionnels se montent à côté ou sous le variateur.
Montage du filtre à côté du variateur :
(1) Variateurs ATV320H…M2B, ATV320H037N4B…HU40N4B.
(2) Filtres CEM additionnels d’entrée.
Montage du filtre sous le variateur :
(3) Variateurs ATV320U55N4B…U75N4B and ATV320D11N4B…D15N4B.
(4) Filtres CEM additionnels d’entrée.

Module adaptateur

L’adaptateur VW3A3600 est nécessaire pour connecter un module de communication ou un module de surveillance de la vitesse sur le modèle compact.

(1) Adaptateur.
(2) Emplacement pour le module de communication ou de surveillance de la vitesse.
(3) Module de communication.

L’ ATV320 au format book a été conçus pour simplifier les connexions aux bus et réseaux de communication :
(4) Port de communication RJ45 intégré pour Modbus / CANopen sur devant du variateur.
(5) Emplacement pour le module de communication.
(6) Module de communication.

Carte de contrôle de vitesse

La carte de contrôle de vitesse VW3A3620 est recommandée pour les applications de levage.
Elle est capable de détecter un problème de chargement dans une application de levage telle qu’une grue grâce à sa fonction de détection d’erreur de chargement. Quand un problème est détecté, la carte de contrôle de vitesse active le frein.

Une erreur est détectée en comparant la rampe de sortie avec le retour vitesse de l’encodeur. Lorsqu’un défaut est détecté, le variateur se met en roue libre. Si la fonction de contrôle logique de freinage a été configurée, la commande du freinage sera désactivée.
Les erreurs sont détectées quand :
– La différence entre le retour vitesse et la fréquence de sortie est supérieure à un certain pourcentage de la fréquence nominale du moteur.
Seules les différences positives peuvent être contrôlées. En direction descendante (vitesse négative) la charge ne peut pas être déplacée plus vite que la vitesse de référence.
– La direction de l’encodeur est différente de la direction de référence.

Bus et réseaux de communication

Le variateur ATV320 est conçu pour répondre aux configurations rencontrées dans les principales installations industrielles communicantes.
Il intègre en standard les protocoles de communication Modbus et CANopen.

Ces derniers sont directement accessibles via le port de communication de type RJ45 situé en face avant.
Le variateur ATV320 peut également se connecter sur d’autres bus et réseaux de communication industriels en utilisant l’une des cartes de communication proposées en option. Les cartes de communication sont fournies sous format “cassette” permettant un montage/démontage aisé.

Liaison série Modbus
La liaison série Modbus est dédiée au raccordement d’outils de dialogue ou de configuration :
– Terminal de dialogue et d’exploitation Magelis.
– Terminal déporté, terminal graphique déporté.
– Logiciel de mise en service en SoMove, outils de configuration “Simple Loader”, “Multi-loader”.

Toutes les fonctions d’entraînement de l’ATV320 sont accessibles via les bus et réseaux de communication :
> Contrôle.
> Surveillance.
> Ajustement.
> Configuration.

La référence de vitesse et les commandes peuvent provenir de différentes sources :
– Bornes d’E/S entrée analogique ou numérique.
– Du bus de communication ou d’un réseau.
– Des terminaux d’affichage à distance.

Les fonctions avancées de l’ATV320 peuvent être utilisés pour gérer la commutation de ces sources de commande d’entraînement selon les besoins de l’application.
L’affectation de données E/S de communication périodique peut être sélectionné à l’aide du logiciel de configuration du réseau.
L’ ATV320 peut être contrôlé :
> Selon le profil natif CiA 402.
> Selon le profil d’E/S.

La communication est contrôlée en fonction de critères spécifiques à chaque protocole.
Indépendamment du type de protocole, la réaction de l’entraînement suite à une interruption de communication détectée peut être configuré comme suit :
> Arrêt roue libre, arrêt sur rampe, arrêt rapide ou arrêt freiné.
> Maintien du dernier ordre reçu.
> Position de repli à une vitesse prédéfinie.
> Ignorer le défaut détecté.

Canopen

Le bus Canopen peut être utilisé avec les contrôleurs M241, M251 et les servo moteurs Lexium 32.

Afin de simplifier la mise en œuvre du variateur ATV320, 3 cartes de communication dédiées CANopen sont proposées en fonction du raccordement et de la connectique :
> Carte CANopen Daisy chain avec 2 connecteurs RJ 45 offrant une solution optimisée pour le raccordement par chaînage sur bus machine CANopen.
> Carte CANopen pour raccordement au bus par connecteur de type SUB-D 9 contacts.
> Carte CANopen pour raccordement au bus par bornier.
L’utilisation d’une des cartes de communication CANopen permet également de réduire l’encombrement de l’installation par rapport à l’utilisation des boîtiers de dérivation VW3CANTAP2 et TSXCANTDM4.

Exemple de montage direct GV2/ATV 320 en enveloppe

Vidéo de présentation (en anglais)