Czy zawsze musimy stosować serwonapędy?
| Prezentacje firmowe Silniki i napędyW XXI wieku wymagamy od maszyn przemysłowych bardzo dużo. Elastyczność konfiguracji, precyzja działania, niezawodność i łatwość obsługi to tylko niektóre z warunków stawianych przez użytkowników. Producenci robotów przemysłowych wskazali kierunek, w którym podążają aktualnie wytwórcy maszyn, tworząc elastyczne rozwiązania produkcyjne. Nie byłoby to możliwe bez precyzyjnych i szybkich napędów.
Serwonapędy pozwalają na precyzyjne kontrolowanie pozycji, trajektorii ruchu oraz tworzenie wieloosiowych układów synchronicznych. Szerokie portfolio dostępnych rozwiązań umożliwia dopasowanie odpowiedniego silnika, przekładni oraz kontrolera z wymaganym protokołem komunikacyjnym. W nowo projektowanych maszynach nie spotyka się już jednostek ze sterowaniem impulsowym – niemal wyłącznie stosowana jest komunikacja poprzez sieć przemysłową. Zaawansowane środowiska programistyczne i wydajne procesory pozwalają projektować zaawansowane urządzenia sterowane wprost z PLC. Układy Motion Control są w stanie precyzyjnie sterować nawet kilkudziesięcioma synchronicznymi napędami.
Zamiast ideału
Oceniając zalety serwonapędów w porównaniu do innych typów silników, możemy stwierdzić, że są to urządzenia niemal pozbawione wad. Niestety, za ideał trzeba zapłacić. Koszt serwonapędu jest kilkakrotnie wyższy niż zbliżone rozwiązania z wykorzystaniem silnika klatkowego czy też prądu stałego.
W niektórych przypadkach można pokusić się o chyba najtańszą alternatywę – silniki krokowe. Ich prosta budowa i łatwość sterowania sprawiły, że są stosowane w niezliczonej ilości aplikacji. Tyle tylko że głównie poza przemysłem.
Co przeszkadza w stosowaniu napędów opartych na silnikach krokowych w aplikacjach przemysłowych? Ograniczeń jest wiele. Przede wszystkim mniejsza dynamika napędu, niski dostępny moment, nieprecyzyjne sterowanie – gubienie kroków, typoszereg dostępnych silników nie zawiera jednostek dużej mocy.
Skoro jest tak wiele ograniczeń, czy warto stosować silniki krokowe? Tak.
Na co dzień możemy spotkać silniki krokowe w sprzęcie AGD, drukarkach, samochodach. Są one wykorzystywane w różnorakich aplikacjach. Najprawdopodobniej największym rynkiem który stosuje silniki krokowe do jednostkowych zastosowań jest DIY – drukarki 3D, frezarki, roboty. Na rynku dostępne są gotowe zestawy np. do Arduino, czy też kontrolery pozwalające w prosty sposób za pomocą impulsów sterować silnikiem krokowym.
Nowatorska opcja dla przemysłu
Niewiele jest natomiast rozwiązań pozwalających w łatwy sposób integrować silniki krokowe do maszyn przemysłowych. Bardzo interesujące urządzenie stanowi kontroler silnika krokowego produkowany przez polską firmę Sitaniec Electronics. Jest on jednym z elementów rodziny System10.
Nowatorską konstrukcję opracowano do zastosowań przemysłowych. Wszystkie urządzenia pomyślane zostały jako niezależne lub przeznaczone do łączenia w systemy. Rodzina Systemu10 produkowanego przez Sitaniec Electronics to moduły wejść i wyjść cyfrowych oraz analogowych, a także moduł wagowy i switch 6-cio portowy. Każdy moduł z rodziny System10 ma wbudowany serwer www do konfiguracji oraz komunikację poprzez Modbus TCP.
Kontroler silnika krokowego dostępny jest w dwóch wersjach: 10SM0111 – jako niezależne urządzenie wyposażone w gniazdo RJ45, oraz 10SM0101 – przeznaczone do łączenia z innymi modułami. Do komunikacji niezbędne jest wówczas użycie 6-portowego switcha Ethernet 10SC0601.
Możliwe jest sterowanie czteroprzewodowymi silnikami krokowymi o maksymalnym prądzie 6A i napięciu zasilania 10‒50 VDC. Konfiguracja pozwala na sterowanie przez wbudowane wejścia i wyjścia lub komunikację Modbus TCP. Poprzez parametryzację da się skonfigurować parametry silnika, ramp przyspieszania, hamowania, prędkości ruchu. Do zwiększenia dokładności pozycjonowania możliwe jest dołączenie enkodera inkrementalnego TTL i praca w zamkniętej pętli sterowania oraz tryb pracy z mikrokrokami. Czujniki krańcowe, pozycjonujące mogą być dołączone bezpośrednio do wejść kontrolera.
Taki układ jest w stanie zastąpić pozycjonowanie za pomocą serwomechanizmów w wybranych układach mechanicznych, jak również może być używany z powodzeniem w wielu przypadkach, gdzie zwykle używane są siłowniki pneumatyczne.
Sitaniec Electronics
www.sitaniec.pl
