Napęd zintegrowany z pozycjonerem

SILNIKI KROKOWE A NAPĘDY EZI-SERVO

Silniki krokowe są szeroko stosowane w przemyśle, doskonale sprawdzając się w aplikacjach o małej prędkości obrotowej. W takich warunkach zapewniają maksymalny moment obrotowy oraz umożliwiają stosunkowo szybką zmianę kierunku obrotu, szybkie hamowanie i rozpędzanie. Nie są jednak pozbawione wad. Do najistotniejszych należą: znaczny spadek momentu przy większych prędkościach obrotowych, rezonans mechaniczny oraz możliwość utraty synchronizacji, tj. zgubienia kroku podczas chwilowych przeciążeń (np. przy szybkim ruszaniu, zatrzymywaniu czy nawrotach). Przy pracy z małą częstotliwością mogą też wystąpić problemy z nadmiernym hałasem.

Rys. 1. Sterowanie napędami
poprzez interfejs RS485

Stosując silnik krokowy, teoretycznie nie ma konieczności używania enkodera w sprzężeniu zwrotnym, ponieważ silnik zatrzymuje się w zadanej pozycji z dokładnością jednego kroku. Ponadto błąd pozycjonowania nie sumuje się. W praktyce praca w otwartej pętli oznacza jednak konieczność dobierania silników krokowych z zapasem momentu trzymającego od 20% do 50% w zależności od aplikacji. Istnieje możliwość uzbrojenia napędu krokowego w enkoderowe sprzężenie zwrotne, jednak problemy związane z drganiami, rezonansem i głośną pracą pozostaną. Oczywiście można w tej sytuacji rozważyć zastosowanie serwonapędów, aczkolwiek musimy pamiętać o dużo wyższym koszcie takiego rozwiązania. Ponadto, przy dynamicznej pracy i szybkich nawrotach serwonapędu istnieje niebezpieczeństwo kołysania wału.

Rozwiązaniem, które łączy w sobie zalety silnika krokowego i serwonapędu, jest napęd Ezi-Servo firmy Fastech, w którym wykorzystywane są silniki krokowe z zabudowanym enkoderem. Dzięki temu, pracujący w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego układ został całkowicie zabezpieczony przed utratą synchronizacji. Eliminuje to możliwość zgubienia kroku podczas nagłej zmiany obciążenia, co jest typowe dla zwykłych silników krokowych. W napędach Ezi-Servo występują dwa tryby sterowania: 1-pulsowe (krok, kierunek) i 2-pulsowe (kierunek +, kierunek -). Sterownik daje możliwość regulacji prędkości bez utraty synchronizacji w zakresie do 100% wartości obciążenia wynikającego z charakterystyki momentu silnika. Jest to znacząca przewaga nad tradycyjnymi sterownikami mikrokrokowymi, których stosowanie wymaga uwzględnienia tolerancji obciążenia.

Dzięki zastosowanej metodzie optymalizacji fazy prądu przepływającego przez silnik w odniesieniu do prędkości obrotowej, Ezi-Servo utrzymuje wysoki moment przy dużej prędkości. Dzięki ciągłej kontroli wektora prądu oraz złożonym algorytmom filtracji realizowanym przez procesor sygnałowy sterownika, udało się uzyskać całkowicie płynne obroty wału silnika (od 0,2 rpm), a co za tym idzie wyeliminowano problemy związane z występowaniem rezonansu i głośną pracą.

SYSTEMY SERWOKROKOWE Z WBUDOWANYM POZYCJONEREM

Rys. 2. Przykładowe okna programu Ezi-Motion - służące do testowania najazdów oraz sekwencji pozycji

Wbudowany pozycjoner umożliwia zapisanie w pamięci sterownika 256 wierszy danych, tj. informacji o ruchu. W każdym wierszu, oprócz pozycji docelowej i prędkości najazdu, znajdują się też takie informacje, jak czas przyspieszania i zwalniania, numer wiersza, który ma być wykonany w następnej kolejności, rozkazy skoków czy licznik powtórzeń umożliwiający realizację pętli. Funkcje te pozwalają na indywidualne zaprogramowanie napędu i pracę z wykorzystaniem programowalnych wejść i wyjść cyfrowych. Sterowanie silnikiem jest możliwe dzięki bezpośredniemu zadaniu numeru wiersza w tabeli pozycji, podaniu sygnału Start/Stop, sygnału aktywującego poszukiwanie bazy oraz innych sygnałów cyfrowych. Do dyspozycji mamy sygnały informujące o statusie napędu: potwierdzenie osiągnięcia pozycji, potwierdzenie znalezienia bazy, „w ruchu”, zatrzymanie, gotowość i inne.

Ezi-Servo Plus R to napęd, który może pracować samodzielnie. Nie wymaga stosowania generatora impulsów, zadajnika pozycji ani nadrzędnego systemu sterowania. Potrafirealizować zaprogramowaną sekwencję zgodnie z parametrami ruchu opisanymi w poszczególnych wierszach tabeli pozycji i zapisanych w nieulotnej pamięci Flash ROM.

Napędy serii Ezi-Servo Plus R są wyposażone również w interfejs RS485, za pomocą którego system nadrzędny (np. komputer lub sterownik PLC) może sterować pracą maksymalnie 16 jednostek w sposób ciągły. Wszystkie warunki pracy napędu są zadawane przez sieć i zapisywane w postaci parametrów w pamięci Flash ROM.

Sterownik silnika został wyposażony w przełączniku adresu ID i wyboru prędkości transmisji. Na obudowie umieszczono również cztery diody statusu. Oprogramowanie narzędziowe Ezi-Motion umożliwia parametryzację i kontrolę pracy napędu. Istnieje również możliwość stworzenia własnej aplikacji sterującej, działającej w środowisku Windows 2000/ XP. Potrzebne do tego celu biblioteki DLL są dostarczane przez producenta wraz z napędem.

EZI-MOTION - GRAFICZNY INTERFEJS UŻYTKOWNIKA

Napędy Ezi-Servo Plus R są dostarczane wraz z oprogramowaniem narzędziowym Ezi-Motion służącym do konfiguracji napędu. Po jego uruchomieniu pojawia się okno, w którym konfigurujemy połączenie ze sterownikiem silnika, wybierając odpowiedni port oraz prędkość transmisji. Po nawiązaniu połączenia wyświetlane jest okno z listą wykrytych napędów (Board List). Dostęp do wszystkich funkcji programu jest możliwy z poziomu menu obrazkowego u góry ekranu lub z poziomu okna Board List. Zaliczyć do nich można:

• Motion T est (testowanie najazdów),
• Parameter List (lista parametrów),
• Axis Parameter (parametry osi),
• Repeat Test (test sekwencji pozycji),
• I/O Monitor oraz I/O Setting (status wejść/wyjść oraz ich konfiguracja),
• Position Table (tabela pozycji).

PODSUMOWANIE

Ezi-Servo Plus R to zaawansowany napęd serwokrokowy dający możliwość zaprogramowania całych sekwencji ruchu w postaci tabeli pozycji. Dostępne funkcje (np. pętle, skoki i inne) powodują, że w aplikacjach o niezbyt dużym stopniu skomplikowania możliwa jest praca bez nadrzędnego sterownika, co otwiera przed nim nowe obszary zastosowań w przemyśle.

Tomasz Haliniak

tel. 77 442 04 04, tel./faks 77 453 22 59
fastech@fastech.pl
www.fastech.pl, www.eldar.biz

Zapraszamy do odwiedzenia naszego stoiska K17 w hali III na targach Automaticon.