Serwonapędy i trzy serie sterowników od firmy WObit

Sobota, 21 stycznia 2023 | Prezentacje firmowe Silniki i napędy

Od napędów pracujących w układach wykonawczych oczekuje się wysokiej prędkości, precyzji, a także dużej mocy przy zachowaniu kompaktowych wymiarów. Te wymogi doskonale spełniają serwonapędy, dlatego cieszą się popularnością w automatyce przemysłowej i robotyce.

Serwonapędy i trzy serie sterowników od firmy WObit

Serwomotor jest specyficznym rodzajem silników elektrycznych, który pozwala na regulację położenia kątowego wału silnika, prędkości obrotowej oraz przyspieszenia. Składa się z silnika, dodatkowo wyposażonego w enkoder do jego pozycjonowania. Określona pozycja obrotowa wału silnika, wyznaczana przez czujnik, jest przesyłana w sposób ciągły do sterownika, montowanego zwykle na zewnątrz silnika. Kontroler serwo steruje ruchem silnika według jednego lub więcej regulowanych punktów docelowych – np. docelowa pozycja kątowa wału lub ustawiona prędkość obrotowa – w pętli sterującej.

Bogata oferta

W ofercie WObit dostępne są m.in. serwonapędy firmy Kinco. Są to bezszczotkowe silniki synchroniczne prądu przemiennego z magnesami trwałymi zamontowanymi na wirniku. Napędy te charakteryzują się wysoką sprawnością, która pozostaje stała w dużym zakresie obciążenia, mogą też osiągać duże przyspieszenie kątowe wirnika. Cechują się dobrymi właściwościami dynamicznymi i regulacyjnymi, gdyż dla silników z magnesami trwałymi właściwa jest szybka reakcja na polecenia układu sterowania, wynikająca ze stosunkowo małego momentu bezwładności.

Fot. 1. Silnik serwo z serii SMH

WObit proponuje silniki serwo o rozmiarach kołnierza od 40 do 180 mm. Zakres znamionowego momentu obrotowego wynosi od 0,16 Nm aż do 48 Nm. Standardowo wszystkie silniki serwo mają wbudowany enkoder inkrementalny o rozdzielczości 2500 imp./obr. Dużą popularnością cieszy się seria silników wyposażona w enkoder absolutny jednoobrotowy lub wieloobrotowy (zapewniający pamięć zarówno kąta obrotu, jak i liczby obrotów). Jest ona stosowana wszędzie tam, gdzie wyłączenie zasilania byłoby szkodliwe dla układu. Enkoder absolutny pamięta pozycję, w przypadku wyłączenia zasilania, a serwonapęd może kontynuować pracę bez konieczności bazowania, co sprawdza się we wszelkich układach z więcej niż jedną osią. Dostępna moc silnika, w zależności od serii, wynosi od 50 W do 7,5 kW z enkoderem inkrementalnym lub do 3 kW z enkoderem absolutnym. Co istotne, szczególnie w osiach pionowych, serwosilniki Kinco mogą być wyposażone w elektromagnetyczny hamulec bezpieczeństwa.

Fot. 2. Silnik serwo SMH60S z hamulcem

Nieodłączną i bardzo istotną częścią składową serwonapędu, oprócz silnika, jest sterownik serwo. Umożliwia on uzyskanie pożądanego rezultatu, np. odpowiedniej pozycji, liczby obrotów czy prędkości. Kinco oferuje trzy serie sterowników o szerokich możliwościach i atrakcyjnej cenie.

Podstawowa seria, CD, pozwala na kontrolę trójfazowych silników serwo zasilanych prądem przemiennym. Sterowniki komunikują się poprzez interfejs RS232 i mogą pracować w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników krokowych), kontroli prędkości, momentu, pozycji, dojazdu do zadanej pozycji krańcowej.

Fot. 3. Kontroler serwo seria CD

Najpopularniejsza seria, FD, wyposażona jest dodatkowo w interfejs RS-485 (Modbus RTU) oraz CANopen, dzięki czemu może współpracować ze sterownikiem PLC czy z panelem operatorskim. Sterowniki pozwalają również na komunikację analogową i impulsowe sterowanie pracą napędów. Interesująca jest wersja kontrolera przygotowana do współpracy z silnikami wyposażonymi w enkoder absolutny oraz możliwość wyboru sterownika z interfejsem EtherCAT. Protokół ten bazuje na warstwie fizycznej sieci Ethernet, która dzięki wysokiej prędkości przesyłu danych i dużemu zasięgowi, umożliwiającym budowę oddalonych i rozproszonych węzłów jest jednym z popularniejszych standardów komunikacyjnych w przemyśle. Większa liczba interfejsów komunikacyjnych do wyboru, a także możliwość współpracy z silnikiem wyposażonym w enkoder absolutny, znacznie zwiększa liczbę zastosowań dla napędów z tym kontrolerem.

Fot. 4. Kontroler serwo seria FD

Najbardziej zaawansowana seria, JD, pozwala na synchronizację pracę wielu osi, a także na pełną kontrolę w pętli zamkniętej. Sterowniki te mogą się komunikować poprzez interfejsy RS-232, RS-485 oraz CANopen. Wyposażone są także w funkcję STO (Safe Torque Off), która zapewnia większe bezpieczeństwo pracy poprzez wprowadzenie stanu blokady momentu silnika (bezpieczne wyłączenie momentu) w celu zatrzymania napędu. Urządzenia te są odporne na zakłócenia zewnętrzne oraz mają izolację interfejsów komunikacyjnych.

Dla wszystkich serii sterowników serwo firmy Kinco dostępny jest program na PC zawierający funkcję oscyloskopu, który umożliwia kontrolę takich parametrów, jak prędkość, pozycja oraz prąd – i prezentację ich na komputerze PC

Do sterowania układów wieloosiowych, WObit proponuje programowalny kontroler MIC488 własnej produkcji. Umożliwia on sterowanie do czterech napędów krokowych lub serwonapędów w trybie krok/kierunek. Kontroler pozwala także na podłączenie enkoderów inkrementalnych do nadrzędnej kontroli pozycji.

Fot. 5. Kontroler serwo seria JD

Oprócz uniwersalnych wejść/wyjść oraz dwóch wejść 0‒10 V dostępne są także porty komunikacyjne (RS-232, RS-485) pracujące w protokole Modbus (slave), pozwalające na komunikację np. z panelami HMI. Darmowe oprogramowanie umożliwia w prosty sposób konfigurację trajektorii ruchu napędów oraz tworzenie programów sterujących napędami, wyjściami oraz reagowanie na stany wejść lub wartości zmiennych komunikacyjnych. Tworzenie programów ruchu odbywa się w intuicyjnym środowisku poprzez komendy tekstowe.

MIC488 może zastąpić tradycyjny sterownik programowalny PLC wszędzie tam, gdzie konieczna jest precyzyjna kontrola kilku napędów.

Szerokie spektrum zastosowań

Serwonapędy wykorzystywane są w wielu procesach, w których istotne jest zapewnienie właściwych pozycji przyjmowanych przez mechanizmy, takie jak sterowanie stołem obrotowym, aplikacje przenoszenia i układania produktów czy utrzymywanie stałego naprężenia rozwijanego lub zwijanego materiału. Stosując napędy serwo, możliwe jest precyzyjne sterowanie pracą osi poprzez kontrolę pozycji, prędkości oraz momentu.

Ze względu na precyzyjne pozycjonowanie, duże możliwości regulacyjne oraz pracę zarówno z dużymi, jak i małymi prędkościami serwonapędy są elementem składowym obrabiarek CNC oraz robotów przemysłowych. Firma WObit stosuje silniki serwo w układach napędowych robotów mobilnych własnej marki MOBOT.