EN Новости приводной техники
и промышленной автоматизации
Всероссийский инженерный портал

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СЕРВОКОНТРОЛЛЕР AC-SERVO-200

Сервоконтроллер AC-Servo-200, предназначеннный для управления синхронными электродвигателями и BLDC, является свободно-программируемым устройством. Программирование выполняется в интегрированной среде MexBIOS Development StudioTM [1].

Встроенное программное обеспечение (ПО) может быть адаптировано потребителем не только на уровне параметров, но и вплоть до изменения структуры и алгоритмов управления. Коммуникация с верхним уровнем осуществляется по интерфейсу RS-485 (протокол ModBUS RTU). Основные технические характеристик приведены в таблице 1.

Рис. 1 – Изображение сервоконтроллера AC-Servo-200

Штатное программное обеспечение поддерживает следующие двигатели:

  • FL57BL04
  • FL86BLS98-48V-30440A
  • BLM57180-1000
  • ACM604V60-01-2500
  • Maxon motor EC 60 Ø60 mm, brushless, 400 Watt, with Hall sensors
  • 3ДБМ70
  • 3ДБМ120
  • ДБМ105
  • ДСМГ-0,04-50-1-Т-Д-У3 IM3681 IC49 17В (ЯИУШ.525376.002-02)
  • GR 63X55, Dunkermotoren
  • ECI-63.20 B00-EC75/2, Ebm pupst
  • МР70.2-15ШП, ООО «КБ МЕХАТРОНИКИ» г. Златоуст
  • МР112.80.2-20ШП, ООО «КБ МЕХАТРОНИКИ» г. Златоуст.

С целью поддержания наибольшего количества типов двигателей, как отечественного производства, так и зарубежного, сервоконтроллер поддерживает следующие типы датчиков обратной связи [2]:

1) инкрементальный энкодер – для получения сигнала скорости вращения с вала электродвигателя или выходного вала механизма

2) внешний абсолютный энкодер с интерфейсом SSI, который может быть установлен на выходном валу рабочего органа.

Сервоконтроллер имеет два уровня защит – на аппаратном и программном уровне. Аппаратные защиты:

  • защита силовых ключей инвертора от сквозного тока
  • защита от короткого замыкания – максимально-токовая.

Программные защиты:

  • от превышения тока нагрузки (время-токовая защита)
  • защита силовых ключей инвертора от перенапряжений в звене постоянного тока
  • защита силовых ключей инвертора от перегрева
  • защита от пониженного напряжения силового питания
  • от обрыва фаз силовой сети или чрезмерного понижения напряжения сети
  • от обрыва одной или нескольких фаз электродвигателя.

При использовании сервоконтроллера в динамичных режимах разгона/торможения одних аппаратно-программных защит становится недостаточно, так как возникает потребность в утилизации, генерируемой электродвигателем энергии. С целью утилизации излишков энергии предусмотрены следующие режимы:

  • поддержка использования аккумуляторных батарей для питания сервоконтроллера; генерируемая энергия в этом случае поглотится аккумулятором
  • использование встроенного тормозного резистора; этот вариант актуален при непродолжительных и редких режимах динамического торможения без отдачи энергии в бортовую сеть
  • использование внешнего тормозного резистора; при частых и продолжительных режимах динамического торможения необходимо вместо установленного тормозного резистора подключить более мощный тормозной резистор, подходящей мощности.

Аппаратно сервоконтроллер состоит из двух плат – процессорной (см. рис. 1) и силовой (см. рис.2). Процессорный модуль содержит периферию, необходимую для связи с верхним уровнем, интерфейс для программирования микроконтроллера, дискретные входы/выходы, каналы подключения внешних датчиков положения. Силовой модуль содержит силовые ключи с драйверами, источник питания собственных нужд, а также перечень разъёмов для подключения клемм электродвигателя к силовой части.

Рисунок 2 – Функциональная схема процессорной платы

Рисунок 3 – Функциональная схема силовой платы

 

Таблица 1 – Основные технические характеристики исполнения AC-Servo

Параметр

Описание

Питание

Исполнение

AC-Servo-200: 18-100 VDC

Исполнение

AC-Servo-900: 23-30 VDC

Основные типы двигателей

– Синхронный 3-фазный
– BLDC
– Двигатель постоянного тока

Допустимый выходной ток (действующее
значение)

Длительный: 12 А

Кратковременный:  25 А

Длительный: 30 А

Кратковременный:  50 А

Тормозной ключ

– есть

Интерфейс датчиков обратной связи

– Инкрементальный энкодер 5 В
– SSI (cинхронно – последовательный интерфейс)
– Датчики Холла 5В
– Синусно-косинусный энкодер

Количество дискретных входов
(гальванически развязанных)

– 4 шт.
– Тип: 24 В / сухой контакт
– Входной ток не более 10 мА

Количество дискретных входов
(гальванически не развязанных)

– 4 шт.
– Тип: цифровой 5 В

Количество дискретных выходов
(гальванически не развязанных)

– 4 шт. ОК, до 0.3 А, до 80 VDC
– 1 шт. ОК, до 2 А, до 80 VDC

Количество аналоговых входов

– 2 шт.
– Тип: дифференциальный 10 В*

Коммуникации

– RS-485, изолированный
– RS-485, неизолированный
– Ethernet
– CAN 2.0

Индикация

– 3 светодиода

Габариты, с кожухом, мм

– 160х120х42

Сервоконтроллер поддерживает все необходимые режимы работы для обеспечения контроля положения вала регулируемого электродвигателя, в частности – режим позиционирования, слежения и регулирования скорости.

Для отладки и настройки работы контуров регулирования программная среда MexBIOS Development StudioTM предоставляет возможность виртуального осциллографирования переходных процессов в контуре тока, скорости и положения.

Далее рассмотрим несколько типовых примеров применения сервоконтроллера на практике.

Сервоусилитель привода дверей транспортного средства

Современное транспортное средство в целях повышения безопасности и комфорта пассажиров и водителя оснащается большим количеством датчиков (освещенность, температура, пассажиропоток). Количество и тип датчиков может варьироваться, т.к. это в первую очередь определяется заказчиком. Все сигналы с датчиков обрабатываются в контроллере верхнего уровня, который, помимо сбора информации и передачи в главный компьютер, также ведет управление освещением, климатической установкой и электроприводом дверей.

Разделение задач, выполняемых ранее одним контроллером на задачи верхнего и нижнего уровней, позволяет уже в существующих и во вновь создающихся системах проводить гибкую настройку управления логикой работы верхнего уровня.

Такая структура автоматики требует от электропривода дверей наличия сервоконтроллера низкого уровня (драйвер мотора). От которого, на первый взгляд, требуется выполнения простейших операций: плавного открытия и закрытия дверей по командам, принятых по шине CAN от контроллера верхнего уровня. Но современные тенденции развития пассажирского транспорта требуют от подобных систем более глубокого функционала. Контроллер верхнего уровня в реальном времени задает режим работы электропривода: слежение, позиционирование, скорость или моментный режим. Это связано, во-первых, со сложной механической частью, профиль движения которой может варьироваться от типа транспортного средства, от погодных условий и от износа механических узлов и резиновых уплотнителей. Верхний уровень подстраивает систему автоматически, тем самым увеличиваются интервалы обслуживания транспортного средства.

Рисунок 4 – Функциональная схема системы управления приводом двери

Во-вторых, механизм открывания и закрывания дверей – это ответственный узел, обеспечивающий безопасность пассажиров. Электропривод на определенном участке должен закрывать двери с минимальным усилием на высокой скорости с возможностью обеспечить выявления зажима пассажира дверями – противозажим. На конечном участке дверь с малой скоростью должна закрываться с высоким усилием для плотного примыкания дверей и вхождения в зону замка.

Для возможности встраивания сервоконтроллера в текущие системы автоматики используется соответствующий профиль протокола CANopen. Таким образом, между сервоконтроллером и контроллером верхнего уровня происходит обмен большого объема данных для того, чтобы процесс открывания и закрывания дверей был плавным, безопасным, надежным и с максимальным быстродействием.

Интеллектуальный контроллер привода рулевой рейки беспилотного электромобиля – сегмент применения сервоконтроллеров, отличающийся не только наличием контура регулирования положения, но и подсистемой управления и синхронизации по CAN шине со вторым сервоконтроллером. В частности, в таких системах иногда применяется подход управления движением не только с помощью рулевой рейки, установленной на передней оси, но и второй рейкой, обеспечивающей регулирование по второй оси (рис. 5).

Рисунок 5 – Функциональная схема системы управления рулевыми рейками

Ведущий сервопривод рулевой рейки передней оси на базе электропривода AC-Servo-200 получает управляющее задание от блока управления шасси (БУШ) и при отработке заданного перемещения по углу поворота передних колёс одновременно выполняет формирование траектории для ведомого сервопривода поворота рулевой рейки задней оси. В данном случае, в зависимости от текущей линейной скорости, производится взаимная синхронизация сервоприводов с целью обеспечения оптимальной траектории движения беспилотного транспортного средства в поворотах с целью повышения устойчивости на больших скоростях и уменьшения радиуса поворота на малых.

При совместном применении сервопривода AC Servo 200 с абсолютными энкодерами появляется возможность для реализации режима перемещений, когда, вне зависимости от наличия питающего напряжения, рабочие оси рулевых реек постоянно привязаны к системам отсчёта абсолютных энкодеров и не требуют проведения процедуры начальной калибровки при каждом включении питания.

Как и на рисунке 4, в программном обеспечении присутствуют три контура регулирования – тока, скорости и положения, обеспечивающие требуемый закон регулирования координат. Принципиальное отличие в этом случае заключается в работе автоматики и логики вызова тех или иных функций.

Таким образом, мы видим, что современные сервоконтроллеры являются на сегодняшний день универсальным инструментом, обеспечивающем управление большим набором электродвигателей и обладающих возможностью конфигурировать логику его работы при настройке на частные задачи потребителя.  А наличие таких интерфейсов, как CAN, теперь уже является неотъемлемым требованием к аппаратной части современных сервоконтроллеров, применяемых в транспортных средствах.

Н.В.Гусев, С.В. Ланграф , И.Г.Однокопылов, М.А. Нечаев, С.В. Борисов
ООО «НПФ Мехатроника-Про», г. Томск

Теги

Комментарии
ujotaop
24 июня 2020 14:30
27  24
https://mewkid.net/when-is-rahava/ - Cialis Online <a href="https://mewkid.net/when-is-rahava/">Generic Cialis</a> jpd.gryv.privod.news.cro.mk https://mewkid.net/when-is-rahava/
misupeyonef
24 июня 2020 10:06
22  25
https://mewkid.net/when-is-rahava/ - Cialis Generic <a href="https://mewkid.net/when-is-rahava/">Cialis Generic</a> yor.kbdb.privod.news.raj.ff https://mewkid.net/when-is-rahava/
Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.