Serwonapędy i serwomotory LSIS. Serwonapędy z serii L7 - nowa jakość sterowania zapewniona przez protokół EtherCAT

SERWONAPĘDY

Fot. 1. Serwomotory LSIS

Serwonapędy z serii L7 przeznaczone są do pracy z serwomotorami produkcji LSIS oraz LS Mecapion. Zakres mocy nowych serwonapędów wynosi od 0,1 kW do 3,5 kW.

Serię L7 można podzielić na dwa podstawowe typy: serwonapędy L7S sterowane impulsowo oraz serwonapędy L7N sterowane przez protokół EtherCAT. Nowe serwonapędy wizualnie prezentują się lepiej niż napędy poprzedniej serii. Zmniejszono wymiary serwonapędu, a przyciski interfejsu użytkownika schowano pod otwieraną klapką. Również obsługa i parametryzacja napędu z poziomu interfejsu użytkownika została uproszczona. Nadal do dyspozycji jest 6-cyfrowy wyświetlacz i 4 przyciski, jednak menu ustawień zostało poprawione i uproszczone. Złącze RS-232 znane z poprzedniej serii i służące do komunikacji z komputerem PC zostało zastąpione złączem Mini USB, dzięki czemu parametryzacja napędu z poziomu komputera PC stała się dużo łatwiejsza.

Oprócz zmian wizualnych wprowadzono również zmiany funkcjonalne. Pierwszą zmianą jest obecność wbudowanego rezystora hamowania we wszystkich napędach. O ile jest on wystarczający w większości aplikacji, o tyle w przypadku, gdy konieczne jest użycie innego rezystora hamowania, możliwe jest odłączenie tego wbudowanego i podłączenie zewnętrznego bez konieczności ingerowania w napęd.

Drugą zmianą jest udoskonalenie układu zasilającego serwonapęd. Napęd zyskał odporność na chwilowe zaniki napięcia. Nie ma ryzyka uszkodzenia napędu spowodowanego impulsem napięcia powstałym w momencie krótkotrwałego zaniku napięcia.

Fot. 2. Sterownik PLC serii XGT

Kolejną zmianą jest dodanie do interfejsu użytkownika informacji o aktualnym stanie serwonapędu. Na 6-cyfrowym wyświetlaczu pokazany jest tryb pracy napędu, gotowość napędu do pracy, praca napędu. W przypadku braku gotowości do pracy wyświetlany jest kod ostrzeżenia, umożliwiając łatwą identyfikację problemu.

W nowych serwonapędach bez zmian pozostały tryby pracy napędu. Dostępne są trzy podstawowe tryby sterowania: pozycyjny, prędkościowy, momentowy oraz trzy tryby łączone: pozycyjny/prędkościowy, pozycyjny/momentowy, prędkościowy/momentowy. Nadal dostępna jest też funkcja autotuningu, umożliwiająca ustawienie momentu bezwładności obciążenia, wzmocnienia oraz stałej czasowej układu regulacji na podstawie biegu testowego.

Użytkownicy mogą korzystać również z funkcji tłumienia drgań układu mechanicznego. Funkcja realizowana jest przez filtr w gałęzi regulacji prędkości. Ustawienie stałej czasowej filtra pozwala na uniknięcie drgań układu mechanicznego podczas ruszania i hamowania silnika, chroniąc silnik przed uszkodzeniem. W nowych serwonapędach pozostała również obsługa hamulca. W przypadku zaniku napięcia następuje wysterowanie hamulca, a w efekcie natychmiastowe zatrzymanie maszyny, zabezpieczające przed jej uszkodzeniem.

ETHERCAT

Fot. 3. Serwonapęd serii L7N

Nowością wprowadzoną w ubiegłym roku jest serwonapęd sterowany z wykorzystaniem protokołu EtherCAT. Jest on przemysłową odmianą protokołu Ethernet i jest on obecnie najszybszym dostępnym przemysłowym protokołem komunikacyjnym. Jego przeznaczeniem jest sterowanie szybkimi procesami, przez co idealnie nadaje się do sterowania serwonapędami. Przykładowo EtherCAT bazujący na sieci Ethernet 100 Mb/s umożliwia odczyt i zapis parametrów do 100 serwonapędów z częstotliwością do 10 kHz.

Serwonapędy z serii L7N mają większą funkcjonalność niż napędy sterowane impulsowo serii L7S. W napędach sterowanych przez protokół EtherCAT dodana została obsługa serwomotoru z enkoderem absolutnym, dzięki czemu układ zapamiętuje pozycję nawet po zdjęciu zasilania.

Dodane zostało również wejście bezpieczeństwa Safety Stop. Napęd można włączyć w tor bezpieczeństwa maszyny, dzięki czemu w przypadku zatrzymania awaryjnego serwonapęd zatrzyma pracę silnika znacznie szybciej - a przede wszystkim bezpieczniej - niż w przypadku normalnego wyłączenia napięcia.

STEROWNIK PLC

Fot. 4. Serwonapędy serii L7S

Do sterowania serwonapędami stosowane są karty rozszerzeń do sterowników PLC. Każda rodzina sterowników firmy LSIS ma takie karty, nazywane modułami pozycjonowania. Moduły pozycjonowania dzieli się na dwa zasadnicze typy, w zależności od sposobu sterowania serwonapędu. Pierwszym typem są moduły z wyjściem impulsowym, drugim moduły z wyjściem EtherCAT. W zależności od typu modułu dostępna jest różna liczba osi, którymi możemy sterować z jednego modułu. W przypadku modułów z wyjściem impulsowym jest do 2-4 osi, w przypadku modułu z wyjściem EtherCAT jest to 8 lub 32 osie.

Jeżeli chodzi o funkcjonalność, oba typy modułów z powodzeniem można zastosować do różnego rodzaju aplikacji. Moduły wyposażone są w funkcje pozycjonowania, jak m.in. synchronizacja prędkości i pozycji kilku osi, śledzenie pozycji, śledzenie prędkości, interpolacja liniowa i kołowa.

Pod względem wygody instalacji i rozbudowy układu sterowania przydatniejsze są moduły z wyjściem EtherCAT. W ich przypadku podłączenie serwonapędu wymaga jedynie połączenia przewodem Ethernet wyjścia modułu z napędem. Podłączenie kolejnego serwonapędu sprowadza się do połączenia przewodem Ethernet poprzedniego napędu z nowym. W ten sposób wszystkie serwonapędy połączone są ze sobą szeregowo. Daje to istotną funkcjonalność modułu z wyjściem EtherCAT, której nie ma moduł z wyjściem impulsowym. Dzięki szeregowemu połączeniu serwonapędów, wszystkie problemy z funkcjonowaniem napędów oraz z komunikacją pomiędzy modułem pozycjonowania a serwonapędami są natychmiast rejestrowane przez moduł. Takie rozwiązanie daje dużą niezawodność działania całego układu kilku serwonapędów.

Z końcem bieżącego roku na rynek polski wprowadzone zostaną nowe sterowniki PLC serii XGB-U. Pod względem funkcjonalności łączyły będą one cechy i wygodę konfiguracji sterowników z serii XGB z mocą obliczeniową i wydajnością serii XGT. W nowej serii sterowników dostępne będą oba typu modułów pozycjonowania. Dodatkowo dostępny będzie sterownik do pozycjonowania, z wbudowanym modułem z wyjściami impulsowymi dla 4 osi. W przypadku modułu z wyjściem EtherCAT możliwe będzie podłączenie dwóch kart o łącznej liczbie 16 obsługiwanych osi.

PODSUMOWANIE

Serwomotory i serwonapędy LSIS, dzięki wysokiej dynamice i wydajności pracy, zwartej budowie, prostej i intuicyjnej obsłudze, zastosowaniu nowoczesnych algorytmów sterowania i systemów zabezpieczeń oraz atrakcyjnej cenie stanowią ciekawą propozycję dla wszystkich osób poszukujących prostego w obsłudze a jednocześnie precyzyjnego, wydajnego i niezawodnego układu serwo.

W ciągu poprzednich dwóch lat serwonapędy serii L7 zarówno z wejściem impulsowym, jak i EtherCAT zostały z powodzeniem zastosowane w kilkunastu aplikacjach, potwierdzając swoje możliwości.

Rafał Kmieciak
ANIRO Sp. z o.o.
www.aniro.pl