Wydajny i łatwy w uruchomieniu system napędowy

Podstawowy system serwo występuje w dwóch wariatach: trójfazowym 400V z silnikami synchronicznymi serwo Simotics S-1FL6 o wysokim momencie bezwładności ("High Inertia"/HI) oraz jednofazowym 230 V z silnikami o niskim momencie bezwładności ("Low Inertia"/LI). Dostępne silniki występują w siedmiu wielkościach mechanicznych i pokrywają zakres mocy od 0,05 kW do 7 kW.

WYSOKA DYNAMIKA I PŁYNNA PRACA

Moment bezwładności silnika Simotics S-1FL6 Low Inertia (LI) jest od 6 do 14 razy niższy niż silników w wersji High Inertia o podobnej mocy znamionowej. Oznacza to dużo lepsze właściwości dynamiczne (skrócenie czasu przyspieszania i hamowania), a tym samym obniżenie czasów cykli maszyny, w której są zainstalowane. Silniki te są bardzo kompaktowe (najmniejszy silnik ma zalewie 86 mm długości), co czyni je dobrym rozwiązaniem dla niewielkich maszyn.

Silniki o niskim momencie bezwładności są przeznaczone do aplikacji typu montaż powierzchniowy PCB, plotery, maszyny drukarskie, maszyny pakujące oraz niewielkie przenośniki.

Silniki o wysokim momencie bezwładności Simotics S-1FL6 High Inertia (HI) są przeznaczone do aplikacji, w których wymagany jest wysoki moment obrotowy na wale - nawet do 33,4 Nm. Charakteryzują się niskimi tętnieniami prędkości obrotowej oraz dużą dokładnością momentu.

Simotics S-1FL6 HI nadają się do aplikacji typu nawijaki, maszyny formowania metalu, drukarki sitodrukowe, nawijaki/odwijaki, systemy wysokiego składowania.

NIEZWYKLE PROSTE URUCHOMIENIE I INTEGRACJA W ŚRODOWISKU AUTOMATYKI

Podstawowe aplikacje wymagające napędów serwo mogą być szybko i bardzo łatwo implementowane. Ekspresowe uruchomienie napędu jest możliwe dzięki prostemu w obsłudze, bezpłatnemu programowi narzędziowemu Sinamics V-Assistant, który można pobrać ze strony www.siemens.com/sinamics-v-assistant.

Po zainstalowaniu programu na komputerze intuicyjne maski graficzne w szybki sposób przeprowadzą użytkownika przez proces uruchomienia (rys. 1). V-Assistant umożliwia swobodny dostęp do poszczególnych parametrów, sprawdzenie statusów napędu oraz rejestrację zmiennych w formie przebiegów czasowych (w celach diagnostycznych). Połączenie komputera z napędem jest możliwe przy wykorzystaniu standardowego przewodu ze złączem miniUSB.

Alternatywnie napęd V90 może być bezpośrednio i niezależnie parametryzowany i uruchamiany za pomocą panelu obsługi Basic Operator Panel/BOP, zabudowanego bezpośrednio w urządzenia.

Pomimo bardzo kompaktowych rozmiarów w obudowie V90 wygospodarowano miejsce na gniazdo kart pamięci SD, co sprawia, że kopiowanie i przenoszenie parametrów pomiędzy urządzeniami staje się bardzo proste. Wykorzystanie kart pamięci upraszcza proces tworzenia kopii zapasowych lub uruchamiania wielu identycznych maszyn przy seryjnej produkcji.

Sinamics V90 ma zintegrowane wejścia typu impuls-kierunek (PTI), które wykorzystywane są do zadawania pozycji i prędkości. Napęd daje możliwość podłączenia zarówno sygnału bipolarnego 5 V (standard RS-422), jak i sygnału 24V. Takie rozwiązanie umożliwia proste połączenie nadrzędnego sterownika np. S7-1200 z napędem Sinamics V90, wykorzystując wyjścia tranzystorowe.

Omawiany napęd ma również zintegrowany port RS-485 do komunikacji cyfrowej Modbus RTU/USS. Dzięki temu zbudowanie sieci komunikacyjnej w celu wymiany informacji z napędem jest proste i ekonomiczne. Sterownik S7-1200 daje możliwość współpracy z 32 osiami napędowymi/przekształtnikami. Przykłady aplikacyjne opisujące konfigurację połączenia pomiędzy PLC Simatic i V90 są dostępne na stronie internetowej www.siemens.com/sinamics-applications.

System kablowy Motion-Connect MC300 zawiera w sobie konfekcjonowane przewody zasilające, enkoderowe oraz opcjonalny przewód sterowania hamulcem. Takie rozwiązanie daje dużą swobodę łączenia silnika z przekształtnikiem. Obrotowe złącza umożliwiają precyzyjne dopasowanie przewodów do konkretnej maszyny lub linii produkcyjnej. Przewody enkodera oraz hamulca wyposażone są w szybkozłącza, które znacząco przyspieszają ich montaż.

OPTYMALNA WYDAJNOŚĆ SERWO

Sinamics V90 wyposażony jest w funkcję autotuningu w czasie rzeczywistym, którą wykorzystać można podczas dostrajania parametrów regulatora w procesie uruchomienia, ale również podczas normalnej pracy, gdy parametry obciążenia ulegną zmianie. Po aktywacji funkcji napęd automatycznie analizuje, jak zachowuje się napędzana maszyna, i na tej podstawie dobiera odpowiednie współczynniki zamkniętej pętli regulacji. Takie rozwiązanie daje gwarancję gładkiej, dynamicznej, pozbawionej szarpnięć pracy układu napędowego.

Alternatywnie dostrajanie parametrów regulatora Sinamics V90 jest możliwe za pomocą nowej funkcji zwanej "autotuning jednym przyciskiem". Optymalizacja parametrów zamkniętej pętli regulacji jest aktywowana poprzez zdefiniowany wcześniej w napędzie sygnał. Funkcja ta ułatwia optymalizację układu regulacji do potrzeb konkretnej maszyny.

Silniki Simotics S-1FL6 mogą być wyposażone w 13-bitowe inkrementalne układy pomiarowe lub absolutne 20-bitowe enkodery (20 bitów/obr. i 12 bitów na zliczanie obrotów). W konsekwencji dopasowanie optymalnego układu pomiarowego do aplikacji nie stanowi problemu.

EKONOMICZNE ROZWIĄZANIE

Rys. 1.

Standardowo Sinamics V90 wyposażony jest w szereg trybów sterowania. Oprócz pozycjonowania, wykorzystującego wejście impulsowe i trybów regulacji prędkości lub momentu z zadawaniem analogowym, dostępna jest funkcja wewnętrznego pozycjonowania (IPos). Funkcja ta umożliwia zdefiniowanie bezpośrednio w napędzie tabeli przejazdów zawierającej informacje o pozycji wraz z wymaganymi prędkościami i przyspieszeniami.

Procedura bazowania osi napędowej jest również zdefiniowana wewnętrznie po wyborze trybu IPos. W trybie wewnętrznego pozycjonowania napęd niezależnie przeprowadza wymagane obliczenia, co powoduje, że nadrzędny sterownik nie musi być dodatkowo obciążany procesem regulacji pozycji. Wyzwalanie konkretnej pozycji z tabeli przejazdów jest możliwe przy wykorzystaniu wejścia cyfrowego lub interfejsu Modbus RTU/USS.

Wymienione funkcje znacząco ograniczają koszty całego systemu oraz czynią konfigurację bardziej elastyczną. Oprócz typowego sterowania w pętli zamkniętej napęd daje możliwość szybkiego przełączania pomiędzy poszczególnymi trybami regulacji pozycji, prędkości lub momentu. Ta funkcjonalność wykorzystywana jest często w maszynach pakujących i nie wymaga dodatkowych kosztów.

Praca cykliczna z wieloma sekwencjami start-stop jest typowa dla aplikacji wykorzystujących napędy serwo. Częste hamowanie wiąże się z koniecznością zamienienia energii kinetycznej na ciepło emitowane przez rezystory hamowania. Sinamics V90 zawiera zintegrowany rezystor hamowania, co eliminuje konieczność stosowania dodatkowych elementów i obniża tym samym koszty. W aplikacjach, które wymagają rozpraszania dużej ilości energii, możliwe jest podłączenie do napędu dodatkowego zewnętrznego rezystora.

NIEZAWODNOŚĆ Z FUNKCJĄ BEZPIECZEŃSTWA BEZ DODATKOWYCH KOSZTÓW

Wszystkie silniki Simotics S-1FL6 posiadają stopień ochrony IP65, dzięki czemu z powodzeniem mogą być wykorzystywane w trudnych warunkach środowiskowych. Wysoki stopień ochrony dotyczy również złączy kablowych oraz trzpienia wału mającego dodatkowy uszczelniacz.

Funkcja bezpieczeństwa Safe Torque Off (STO) jest zintegrowana w napędzie. STO w sposób pewny kontroluje, czy na wale silnika nie jest wytwarzany moment obrotowy. Funkcja nie wymaga żadnych dodatkowych zewnętrznych komponentów, gwarantuje tym samym, że napęd będzie w sposób bezpieczny wyłączony szybciej niż przy zastosowaniu tradycyjnych wyłączników elektromechanicznych. Funkcja bezpieczeństwa jest zgodna z Safety Integrity Level 2 (SIL2) według normy IEC 61508.

NIEZAWODNY, WYDAJNY I PROSTY W OBSŁUDZE

Dzięki nowej gamie napędów Siemens znacząco rozszerzył zakres aplikacji, których wymagania można spełnić, wykorzystując rodzinę urządzeń Sinamics.

Nowy system napędowy Sinamics V90 sprawia, że producenci maszyn mogą teraz szybko i wygodnie wdrażać aplikacje serwo, optymalizując jednocześnie koszty.

Siemens
www.automatyka.siemens.pl