Интегрированный сервопривод EMCA
В промышленной автоматизации все чаще и чаще появляются задачи изменения формата, перестройки на другой продукт, перемещения упоров. Традиционно такие задачи решались или с помощью ручной подстройки (например, колесо и винтовая передача), или с помощью двигателей постоянного тока. Однако ручные операции существенно снижают производительность и в настоящее время в автоматизированных линиях от них уходят, а двигатели постоянного тока обладают ограниченным ресурсом.
Именно для таких задач локальной автоматизации компания Festo разработала новый компактный сервопривод с интегрированным контроллером на базе бесколлекторного двигателя постоянного тока (BLDC), который лишен самого основного недостатка – щеток. Рассмотрим подробнее устройство, особенности нового сервопривода, а также основные области его применения.
Устройство и особенности сервопривода EMCA
EMCA построен по принципу интегрированного сервопривода: двигатель, энкодер, силовая и управляющая электроника расположены в едином конструктиве. В качестве двигателя используется компактная синхронная машина с постоянными магнитами. Бесколлекторная коммутация обмоток производится с помощью силовых ключей – МОП-транзисторов. Управление коммутацией, контурами обратной связи, задание траектории движения возложено на микропроцессорный контроллер, также расположенный в корпусе устройства.
Такое конструктивное решение позволяет избежать длинных силовых и энкодерных кабелей, а, как следствие, улучшить электромагнитную совместимость устройства. Также такое решение сокращает время на монтаж и ввод в эксплуатацию сервопривода.
Поскольку основной задачей EMCA является позиционирование – в базовую функциональность встроен генератор траекторий движения и таблица позиций на 64 записи. Т.е. в случае необходимости перехода в конкретную точку достаточно выбрать номер позиции и дать команду «старт».
Комплектация и опции EMCA
Сервопривод имеет один типоразмер и может быть выполнен в двух вариантах длины: S и M (короткая и средняя). Стандартно EMCA оснащается абсолютным магнитным энкодером на 12-бит для задач коммутации и позиционирования, однако в качестве опции можно установить электронный многооборотный абсолютный энкодер (с памятью позиций до 7 суток без источника питания).
Так как довольно часто задачи перемещения упоров носят вертикальный характер, то предусмотрена опция стояночного тормоза. Тормозом можно управлять и с помощью внешних сигналов.
Для управления устройством предусмотрен выбор из трех вариантов протокола: CANopen, EthernetIP и логические входы/выходы. Надо отметить, что интерфейс необходимо выбрать при заказе. Т.е. нельзя, например, заказать CANopen, а потом управлять через входы/выходы. Через CANopen помимо позиционирования возможно реализовать и взаимосвязанное управление сервоприводами. Для этого предусмотрен протокол DS-402.
Интегрированный сервопривод EMCA является самостоятельным устройством управляющим движением, поэтому для работы с ним предусмотрены функции, обеспечивающие безопасность – STO (Safe Torque Off – безопасное отключение крутящего момента).
В зависимости от зоны, где будет установлен сервопривод, можно выбрать степень защиты от воды и пыли: базовая IP54 или увеличенная IP65. Для такого рода двигателей степень защиты должна быть не ниже IP54, потому как установка и двигателя и электроники происходит прямо на линии без шкафа управления.
Для обеспечения необходимых параметров движения предусмотрены опциональные компактные планетарные редукторы с широким набором передаточных чисел, а также внешний тормозной резистор. Требования по активному теплоотводу не позволяют встроить тормозной резистор прямо в корпус EMCA.
Для монтажа сервопривода на электромеханических приводах Festo предусмотрены монтажные комплекты (фланцы, муфты). Таким образом, получается комплектное решение задачи перемещения.
Настройка и конфигурация привода проиcходит с помощью интуитивно понятного программного обеспечения FCT (Festo Configuration Tool) по сети Ethernet. В случае компоновки с электромеханическими приводами Festo настройка привода занимает считанные минуты.
Технические характеристики
Электрические характеристики
|
Размер
|
|
S
|
M
|
Номинальное напряжение
|
[В]
|
24 ±20%
|
Номинальный ток
|
[А]
|
6,9
|
7,2
|
Пиковый ток
|
[А]
|
10,2
|
10,3
|
Номинальная мощность
|
[Вт]
|
120
|
150
|
Пиковая мощность
|
[Вт]
|
158
|
200
|
Макс.ток, лог.выходы
|
[мА]
|
100
|
|
Логика переключения вх/вых
|
|
PNP
|
|
|
|
|
Тахнические данные, двигатель
|
Размер
|
|
S
|
M
|
Номинальная скорость
|
[об/мин]
|
3100
|
3150
|
Максимальная скорость
|
[об/мин]
|
3500
|
3300
|
Номинальный момент
|
[Нм]
|
0.37
|
0.45
|
Пиковый момент
|
[Нм]
|
0.85
|
0.91
|
Момент инерции ротора
|
[кг см2]
|
0.175
|
0.301
|
Допустимая нагрузка на вал
|
|
|
|
Осевая
|
[Н]
|
60
|
Радиальная
|
[Н]
|
100
|
Применения интегрированного сервопривода
Сервопривод EMCA может быть использован, как для перемещения упоров или изменения форматов, так и для задач локальной автоматизации (толкатели, делители потоков, поворотные столы). Машины печати и постпечатной подготовки, упаковочные и этикетировочные автоматы, деревообрабатывающее оборудование, текстильные машины, медицинские технологии, конвейеры, маркировка и изготовление электроники – все это области применения нового продукта от Festo – интегрированного сервопривода EMCA.