Moottoriohjaus prosessiteollisuudessa

Abstract

Insinöörityö esittelee prosessiteollisuuden yleisimmän moottorityypin, kolmivaiheisen oikosulkumoottorin ohjausta, sen yhdistystä automaatiojärjestelmään sekä luo katsauksen moottoriohjauksen suunnitteluun.

Opinnäytetyön ensimmäisenä päämääränä oli luoda tutkielma, joka perehdyttää sekä kirjoittajansa että lukijansa edellä mainittuihin aihealueisiin. Tämän ohella erityisesti työssä suoritetulla kenttäväylä- ja teollisuus-Ethernet -tutkimuksella haluttiin tehostaa työn tilaajan, Sweco Industryn, kykyä palvella asiakkaitaan tulevaisuudessa.

Tutkielma on kirjoitettu perehtymällä alan kirjallisuuteen, laitevalmistajien aineistoihin sekä erilaisiin teknisiin oppaisiin. Lukija kuulee tekstin rinnalla alan asiantuntijoiden äänen, sillä teoriaosuuksia ovat syventämässä työn aikana hankitut ammattilaisten kommentit ja haastattelut.

Työn rakenne etenee siten, että johdannon jälkeen luku kaksi aloitetaan selostamalla moottorin käynnistystapojen ja nopeuden säädön teoria sekä esittelemällä automaatiojärjestelmän perusteet. Sen jälkeen kolmannessa luvussa tutustutaan yleisessä käytössä oleviin ohjainlaitteisiin, kuten älykkääseen moottoriohjaimeen, pehmokäynnistimeen sekä taajuusmuuttajaan. Jokaisen laitteen kohdalla teoria siirretään myös oikeaan elämään havainnollistavilla esimerkkituotteilla. Moottoriohjaimien käsittelyn jälkeen kuvaillaan perinteinen johdotettu tiedonsiirto sekä viestintä nykyaikaisissa Profibus- ja Profinet-väylissä. Seuraavassa luvussa jatketaan siitä, miten työn esimerkkilaitteet yhdistetään automaatiojärjestelmään aiemmin kuvatuilla tiedonsiirtomenetelmillä. Lopulta viimeisessä luvussa käydään läpi vielä moottoriohjauksen suunnittelua.

Tuloksena on syntynyt teos, jota lukuisat eri tahot voivat käyttää perehtyessään suomalaisen prosessiteollisuuden nykyaikaiseen moottoriohjaukseen. Tämän ohella työssä suoritettu tutkimus on tuottanut arvokasta taitotietoa ja tilaaja pystyy käyttämään sitä konkreettisesti hyväkseen mm. moottoriohjauksen toteutussuunnittelussa.

This thesis introduces its reader to the control of the most common motor type in process industry – the three-phase induction motor. It also discusses how motor control devices are connected to automation system and how to plan the procedure in practice.

The first objective of the study was to familiarize both its author and readers to the keynotes mentioned in the first paragraph. The second objective was to reinforce its commissioner’s, Sweco Industry, ability to serve its customers in the future by conducting fieldbus and in-dustrial Ethernet research.

The study is based on technical literature, manufacturer manuals and technical guides along with comments and interviews gathered from the experts of their field during the writ-ing process.

After introduction, chapter two explains the basic theory behind motor starting and control techniques and takes overview on how automation system operates. The third chapter con-tinues to present the following motor control devices: intelligent motor starter, soft starter and frequency converter with example products. Next, communication methods, such as traditional I/O, Profibus and Profinet, are discussed in chapter four. The fifth chapter ex-plains how the motor controllers and automation system establish connection by methods described in the previous chapter. In the final chapter the reader is provided with an exam-ple case of practical motor control design.

As a final product, this report can be used by multiple different parties to acquaint them-selves with motor control in the Finnish process industry. In addition, the fieldbus study was successful, and the knowledge gained through it can thus be applied, for instance, in motor control design by the organization.