Hart im Nehmen 1

Das in Steinbrüchen gewonnene Gestein muss aufbereitet werden. Förderbänder, Steinbrecher und -mühlen leisten hier Schwerstarbeit. Mit den Frequenzumrichtern der Baureihen SJ700 und X200 bietet Hitachi die passenden Partner für die Drehzahl- beziehungsweise Drehmomentregulierung der dort eingesetzten Motoren.

Wer sich in einem Steinbruch umschaut, kann zunächst kaum glauben, dass Platz hier ein Problem sein könnte. Erst auf den zweiten Blick erkennt man, wie eng es beispielsweise auf einem mobilen Steinbrecher zugeht und wie begrenzt der für die Installation der Antriebstechnik zur Verfügung stehende Raum ist. Die Frequenzumrichter der High-End-Baureihe SJ700 von Hitachi tragen dieser Tatsache Rechnung.

Die im Outdoor-Einsatz geforderten hohen und vor allem konstanten Drehmomente erreichen die Umrichter trotz der kompakten Bauweise mühelos. Der SJ 700 ist zudem als einer von wenigen Umrichtern seiner Klasse neben der klassischen Spannungs-/Frequenzsteuerung mit einer auswählbaren Vektorregelung ausgestattet. Dank Advanced Sensorless Vector-Control (ASLV) erreichen die Umrichter mit normalen Asynchronmotoren eine Dynamik und Regelgüte, die bisher hochwertigen Gleichstrom- oder Servoantrieben vorbehalten war.

Durch das Startmoment von 200 Prozent und einem sehr hohen Losbrechmoment eignen sich die Frequenzumrichter SJ700 besonders für den schwerindustriellen Einsatz mit großen und häufig wechselnden Lasten. Bei Förderbändern oder in Steinbrechern und -mühlen ist die Drehmomentsteuerung über Frequenzumrichter eine energieeffieziente und wirtschaftliche Alternative zum permanenten Volllastbetrieb unter Verwendung von Drosseln oder Bypass-Einrichtungen. Die Energie, die dort nutzlos als Wärme abgegeben wird, lässt sich durch Einsatz moderner Umrichter mit hohem Wirkungsgrad sparen.

Die Prozesse in modernen Steinbrüchen laufen heute weitgehend automatisiert ab. Das im Steinbruch gewonnene, verwertbare Gestein wird in der Regel direkt vor Ort zu Baustoffen wie Kies, Split, Schotter oder mehrfach gebrochenem Edelsplit für den Straßenbau oder die Betonproduktion verarbeitet. Dies geschieht mit Hilfe von Steinbrechern und Steinmühlen, die das Rohmaterial zerkleinern, bevor es über Siebe oder Sichter in unterschiedliche Produktklassen sortiert wird.

Im Zuge der Automatisierung der Prozesse erfolgt der Transport zwischen den einzelnen Prozessstationen häufig mittels moderner Fördertechnik. Neben intelligenten Leitsystemen spielen dabei, wie auch in den Brechern und Mühlen, flexible und zuverlässige Antriebslösungen eine entscheidende Rolle für den automatisierten Betrieb.

Einfache Bedienung geschätzt
Hitachis Serie SJ700 deckt in diesen Anwendungen den Leistungsbereich zwischen 0,75 und 400 kW ab. Die meisten Anwender schätzen neben der hohen Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Frequenzumrichter besonders die einfache Bedienung. Die Geräte sind standardmäßig mit der an die Hitachi-Servoantriebe angelehnten Positionssteuerung Easy Sequence ausgerüstet. Damit wird der Frequenzumrichter zu einer intelligenten Komponente innerhalb der Steuerung, der die SPS entlasten und teilweise sogar ersetzen kann.

Mit Easy Sequence lassen sich die komplette E/A-Ebene sowie alle Parameter des Umrichters komfortabel und anwenderfreundlich konfigurieren. Dies kann entweder über das eingebaute Bedienfeld oder mit der Software Pro-Drive und einem an die integrierte USB- oder RS-232-Schnittstelle angeschlossenen PC erfolgen.
Die Pro-Drive-Software wird einheitlich für die Parametrierung aller Hitachi-Frequenzumrichter eingesetzt und bietet eine zusätzliche Inbetriebnahme-Unterstützung mit allen erforderlichen Tools zum schnellen und einfachen Einstellen, Überprüfen, Speichern und Archivieren sämtlicher Parameter. Unterschiedlich definierbare Benutzerebenen mit Passwortschutz bieten dabei ein besonders hohes Maß an Sicherheit.

Durch einen eingebauten EMV-Funkenstörfilter ist der Antrieb sofort einsatzbereit. Darüber hinaus verfügen die Umrichter der Baureihe SJ700 neben der Geschwindigkeits-, Positions- und Drehmomentsteuerung über eine Vielzahl weiterer Funktionen wie verschiedene Referenzierungen, Timer oder Subroutinen.

Automatischer Energiesparmodus
Den unteren Leistungsbereich von 0,2 bis 7,5 kW deckt Hitachi mit der Geräteserie X200 ab. Für den Einsatz in rauer Umgebung – und dazu zählt der Outdoor-Betrieb in einem staubigen Steinbruch ohne Frage – bieten sich besonders die Typen L/SJ200 in der Schutzklasse IP66 an. Der staubdichte und vor kurzzeitiger Überflutung geschützte Umrichter ist absolut wartungsfrei und kann direkt ohne weitere Schutzmaßnahmen an Steinbrechern oder Förderbändern mit hoher Staubbelastung aufgestellt werden.

Obwohl der Schwerpunkt der Serie X200 auf dem wirtschaftlichen Einsatz in Standardanwendungen liegt, wurde die Baureihe serienmäßig mit hochwertigen Ausstattungsmerkmalen wie eingebauten EMV-Filtern ausgestattet. Für einfache Vernetzungsaufgaben steht eine RS-485 Schnittstelle mit Modbus-RTU-Protokoll zur Verfügung. Als Motorschutz dient ein digitaler Thermistor-Eingang, für den Betrieb des Umrichters genügt ein Start- oder Stopp-Impuls (3-Draht-Steuerung).

Zur Verbesserung der Energieeffizienz sind die Frequenzumrichter der Serie X200 mit einem automatischen Energiesparmodus ausgestattet, der es erlaubt, den angeschlossenen Antrieb immer mit dem optimalen Auslastungspunkt zu betreiben. Bei Geräten mit eingebautem Ventilator wird dessen Drehzahl automatisch an die jeweilige Umgebungstemperatur angepasst.

Das Herz der Frequenzumrichter beider Baureihen bildet das Hitachi-Inverter-System-Power-Module (ISPM). Dieses sehr kompakte Modul enthält alle notwendigen Komponenten zur optimalen Regelung drehzahlverstellbarer Antriebe. Auf engstem Raum wurden dabei Stromversorgung, Antriebs- und Schutzschaltkreise, ein Mikroprozessor sowie eine sehr schnelle Schnittstelle integriert.

Die Vektorregelung ASLV sorgt für maximale Startmomente und höchste Dynamik – auch unter den wechselnden Lastbedingungen, die im harten Outdoor-Einsatz in Steinbrüchen oder im Kohletagebau typischerweise auftreten. Auf diese Weise lassen sich selbst mit Standardantrieben maximale Leistungen erzielen. Und das bei hoher Zuverlässigkeit und zu günstigen Kosten.