dr inż. Marek Łęc

Lenze Polska

• Jakie są powody, dla których odbiorcy, w szczególności producenci maszyn, sięgają po serwonapędy?

Od kilku dekad, wraz z rozwojem tranzystorowych elementów energoelektronicznych, obserwujemy równolegle proces rozwoju przemienników częstotliwości. Wersje oparte na nowoczesnych komponentach zainicjowały proces wypierania starszych konstrukcji – tyrystorowych układów regulacji silników prądu stałego. Równolegle następował rozwój układów mikroelektronicznych umożliwiających praktyczną realizację bardziej zawansowanych metod sterowania silnikami elektrycznymi. W efekcie na rynku zaczęły pojawiać się przemienniki częstotliwości przeznaczone do współpracy z silnikami serwo. Początkowo koszt takich rozwiązań był dużo wyższy niż powszechnie stosowanych wersji standardowych. Dalszy rozwój tej gałęzi doprowadził do obniżania ceny, a co tym idzie różnica pomiędzy "zwykłym" przemiennikiem częstotliwości, a wersją serwo zaczęła maleć.

Z drugiej strony rynek maszynowy przeżywa ogromny rozwój, następuje nieustanne zwiększanie wydajności maszyn z naciskiem na zachowanie dokładności produkcyjnych. Rozwój ten jest motywowany oczekiwaniami odbiorców co do wydajności i precyzji działania systemów technologicznych. Takie wymagania powodują, że do budowy maszyn nie da się już korzystać z prostych rozwiązań – konieczne staje się stosowanie układów napędowych o dużej wydajności, przeciążalności i dokładności pracy, a zatem systemów opartych na przemiennikach serwo. Wymagania te powodują również, że producenci maszyn coraz powszechnej stosują nie tylko pojedyncze przemienniki serwo, ale całe grupy przemienników serwo.

Przykładem dzisiejszego zaawansowanego rozwiązania jest w pełni programowalny, zintegrowany ze sterownikiem PLC przemiennik serwo Lenze i950. Dzięki zastosowaniu tego innowacyjnego podejścia producenci maszyn zyskali uniwersalne rozwiązanie, a produkowane przez nich maszyny – niespotykaną dotąd elastyczność w zakresie asortymentu, który może być produkowany na jednej i tej samej maszynie.

• Jakie są cechy charakterystyczne serwonapędów? Co zmienia się w technologiach tych urządzeń?

Przez ostatnią dekadę mogliśmy obserwować szybki rozwój przemienników serwo. Było to możliwe dzięki wspomnianej ewolucji techniki mikroprocesorowej, która pozwoliła na implementowanie coraz bardziej zawansowanego sterowania silnikami serwo. Zwiększanie wydajności obliczeniowej pozwoliło konstruktorom na skracanie czasów obróbki istniejących w każdym przemienniku serwo zamkniętych pętli regulacji prądu, prędkości oraz pozycji. Została również zwiększona rozdzielczość sygnałów. We współczesnym przemienniku wszystkie sygnału są 32-bitowe, zaś pętle regulacji pracują na poziome kilkudziesięciu mikrosekund.

Możliwa stała się również rozbudowa przemienników do tego stopnia, że współczesne urządzenie poza częścią napędową zawiera w sobie również sterownik swobodnie programowalny. Przy takim podejściu możliwości serwonapędów stały się praktycznie nieograniczone. Mając do dyspozycji PLC w przemienniku, możliwe stało się korzystanie z niego jako gotowego "klocka" w większych systemach napędowych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom odbiorców, zostały opracowane i wdrożone gotowe bloki technologiczne funkcjonalne pod skróconą nazwą FAST. Biblioteka zawiera między innymi bloki wału elektrycznego, nawijaka, latającej piły, rejestru, ucinacza, pozycjonowania tabelarycznego i inne. Dzięki niej producenci maszyn mogą zaoszczędzić nawet 80% czasu potrzebnego na prace inżynierskie!

Omawiane bloki technologiczne zostały zaimplementowane chociażby we wspomnianych przemiennikach częstotliwości z serii i950. Dzięki takiemu zabiegowi zyskały one "inteligencję" funkcjonalną, gdzie każdy przemiennik częstotliwości realizuje określoną blokiem technologicznym funkcję napędową, jednocześnie bazując na tej samej platformie systemowej.