Systemy wielonapędowe w sieci CAN

W przeciwieństwie do protokołu Modbus CAN, pozwala na osiągnięcie założeń czasu rzeczywistego. Transmisja po magistrali odbywa się metodą rozgłoszeniową w konfiguracji multimaster bez jednostki nadrzędnej. Oznacza to, że każdy węzeł ma takie same możliwości i prawa przy inicjowaniu transmisji. Zapewnia też transmisję wiadomości z uwzględnieniem jej priorytetu. W odróżnieniu od Ethernetu, mechanizm ten zapobiega utracie informacji w przypadku kolizji na magistrali. Sieć charakteryzuje się dużą odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne oraz wysokim bezpieczeństwem transmisji, dzięki rozbudowanym systemom wykrywania błędów i retransmisji danych.

SILNIKI BLDC W LINII W PRODUKCJI SPOŻYWCZEJ

Fot. 1. Silniki BG95, BG75 oraz BGA22

Firma WObit proponuje wykorzystanie omawianego protokołu w zarządzaniu napędami całej linii produkcyjnej bądź w maszynach wieloosiowych pracujących w czasie rzeczywistym. Dobrym przykładem jest linia produkcji spożywczej, gdzie produkcja w dużym uproszczeniu rozpoczyna się od przetworzenia półproduktów, np. owoców, które są płukane, następnie sortowane i gotowane. Z przetworzonych owoców powstaje produkt finalny - np. dżem, którym napełniane są opakowania, następnie są one pasteryzowane i pakowane do opakowań zbiorczych. W każdym z węzłów takiej linii produkcyjnej można zastosować silniki bezszczotkowe prądu stałego z serii BG ze zintegrowanym sterowaniem o różnych funkcjach i możliwościach, wyposażone w interfejs CAN (modele od BG 45 do BG75).

Silniki bezszczotkowe z serii BG wyróżniają się bardzo długą żywotnością, wysoką wydajnością, a także wyższą dynamiką. Charakteryzuje je również szeroki zakres prędkości, wysoki stosunek mocy do rozmiarów, solidna obudowa, niski moment bezwładności oraz wysoki stopień ochrony aż do IP65. Silniki te mają zintegrowane czujniki Halla, wykonane są w oparciu o magnesy neodymowe, nie wymagają też ciągłej konserwacji. Elektronicznie komutowane silniki prądu stałego mogą być zintegrowane z elektroniką sterującą, przekładniami planetarnymi i ślimakowymi, a także enkoderami w modularne systemy, tworząc elastyczne, adaptowalne rozwiązania. Wykonywane są na napięcia pracy od 24 do 325 V, prędkości obrotowe od 500 do 10000 obr./min, osiągając moment znamionowy od 2 do 290 Ncm. Zakres dostępnych mocy wynosi od 5 W do 1 kW.

W omawianym przypadku najlepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie napędów ze zintegrowanym kontrolerem ruchu z funkcją Master. Pozwala on na budowę stacjonarnej sieci bez sterownika nadrzędnego typu PLC. Silnik wyposażony jest w dwa złącza do podłączenia interfejsu sieciowego, stopnia mocy i logiki, uwzględniając definiowane przez użytkownika cyfrowe We/Wy. Komunikacja pomiędzy kilkoma sterownikami jest możliwa poprzez We/Wy oraz interfejs CANopen. Wykorzystując interfejs CANopen z poziomu operatora, można m.in. zmieniać najważniejsze parametry trajektorii, jak pozycja, prędkość oraz wartości przyspieszeń w czasie rzeczywistym.

APLIKACJE SERWONAPĘDOWE

Fot. 2. Serwosilniki SMH130 - SMH180

Alternatywnie zamiast silników BLDC można zastosować serwonapędy, zwłaszcza w układach wymagających mocy powyżej 1 kW. WObit proponuje siedem serii silników serwo o rozmiarach kołnierza od 40 do 180 mm. Zakres znamionowego momentu obrotowego wynosi od 0,64 aż do 28 Nm. Wszystkie silniki serwo mają wbudowany enkoder inkrementalny o rozdzielczości 2500 imp./obrót. Dostępna moc silnika, w zależności od serii, wynosi od 200 W do 4,4 kW. Istotną cechą charakteryzującą serwonapędy Kinco jest również wysoka klasa wykonania izolacji termicznej F, umożliwiająca swobodną pracę napędów do 155°C. Dodatkowo wszystkie serwosilniki Kinco mogą być wyposażone w hamulec elektromagnetyczny.

Do kontroli trójfazowych silników serwo, zasilanych prądem przemiennym, w wielu aplikacjach optymalnym rozwiązaniem są sterowniki z serii FD Kinco. Sterowniki komunikują się przez interfejs RS-232, RS-485 (Modbus RTU) oraz CANopen, dzięki czemu mogą komunikować się ze sterownikiem PLC czy z panelem operatorskim. Sterowniki mogą pracować w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników krokowych), kontroli prędkości, momentu, pozycji, dojazdu do zadanej pozycji krańcowej. Czasy rozpędzania i hamowania serwonapędów tej serii są na poziomie 10 ms.

CZYM STEROWAĆ?

Do zarządzania wieloma napędami można wykorzystać panel operatorski z serii MT5000 wyposażony w interfejs CANopen, np. model MT5323T-CAN. Panel ten może pracować w temperaturze od -10 do +70°C i jest wyposażony w ekran dotykowy 5,7" TFT o rozdzielczości 320×240 pikseli. Z poziomu panelu operatorskiego można sterować wszystkimi napędami w sieci oraz podglądać ich parametry.

Fot. 3. Panel operatorski Kinco M T5323T-CAN

Panele dotykowe z serii MT5000 osiągają dużą wydajność dzięki procesorowi Marvell PXA5000 oraz wbudowanemu Linux OS. Poza interfejsem CANopen dostępne są też modele z interfejsami Profibus-DP, Ethernet oraz MPI ze wsparciem konfiguracji sieci zgodnej z MPI. Ponadto panele operatorskie mają zaimplementowane porty USB do komunikacji z takimi urządzeniami, jak mysz, klawiatura, drukarka, czytnik kodów kreskowych, czujniki RFID lub dysk USB. MT5000 posiada wbudowane wejście wideo i wyjście audio (złącze 3,5 mm) do aplikacji multimedialnych. Dzięki swojej funkcjonalności panele te mogą być zastosowane w różnorodnych aplikacjach, nawet tych wymagających od urządzeń odporności na czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura czy wilgotność.

Do programowania paneli HMI firmy Kinco służy darmowe oprogramowanie HMIware, które pozwala m.in. na obsługę makr w języku C. HMIware umożliwia również import obrazów w formacie JPEG, GIF oraz BMP. Dzięki temu wizualizacja na panelu HMI jest jeszcze bardziej przyjazna użytkownikowi. Oprogramowanie wraz z instrukcją w języku polskim można pobrać ze strony www.kinco.com.pl.

Zamiast panela można wykorzystać również komputer PC, który daje możliwość porównywania parametrów, zapisywania ich do pliku czy przedstawiania danych na wykresie. Więcej informacji dotyczących napędów oraz paneli operatorskich i ich zastosowań można znaleźć na stronie www.wobit.com.pl.

P.P.H. WObit E.K.J. Ober s.c.