Введение
Применение сервосистем в линиях сложных автоматизированных производств, а также в станках среднего и малого уровня автоматизации становится характеристикой дальновидной политики предприятия. Всё более и более высокие требования к производительности и одновременно строжайший контроль качества (то есть точности) и гибкость производства продукции предъявляют в свою очередь очень высокие требования к функциональным характеристикам преобразовательной и микропроцессорной техники.
Определение сервопривода
Современные сервоприводы должны быть высокодинамичными, должны обеспечивать широкий диапазон регулирования по скорости, гарантировать перегрузочную способность, обеспечивать минимальную погрешность позиционирования, стабилизации скорости и момента вращения.
Данные требования продиктованы стремительно усложняющимися и в то же время ускоряющимися процессами.
Сервопривод – это система привода, которая в широком диапазоне регулирования скорости обеспечивает динамичные, высокоточные процессы и их хорошую повторяемость.
Достоинства серводвигателей (вентильных двигателей)
Вентильные двигатели с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов Nd-Fе-В в настоящее время остаются наиболее перспективными из всех типов электродвигателей, применяемых в современных регулируемых электроприводах малой и средней мощности. Это объясняется целым рядом конструктивных и технико-эксплуатационных преимуществ двигателя по сравнению с существующими типами электрических машин, к числу которых можно отнести:
-
бесконтактность и отсутствие узлов, требующих обслуживания;
-
высокое быстродействие;
-
большую перегрузочную способность по моменту (кратковременно кратность максимального момента может превышать 3);
-
практически неограниченный диапазон регулирования частоты вращения (1:10000 и более);
-
показатели кпд вентильных двигателей превышают 90% и очень мало меняются при изменении нагрузки двигателя по мощности и при колебаниях напряжения питающей сети, в то время как у асинхронных электродвигателей максимальный кпд не превышает 86% и зависит от изменений нагрузки;
-
низкий перегрев вентильного электродвигателя благодаря отсутствию обмоток на роторе двигателя, что существенно увеличивает срок службы двигателя, работающего в режиме частых перегрузок;
-
гораздо большую плотность момента на единицу массы электродвигателя.
Всем этим строгим требованиям отвечают современные сервосистемы. И это далеко не полный перечень преимуществ сервосистем перед приводами постоянного и переменного тока общепромышленного применения. Все перечисленные характеристики имеют огромное значение при модернизации старых технологических линий новыми электромеханическими узлами, а именно – сервосистемами.
Компания Schneider Electric представляет Lexium PAC (рис. 1) – готовые комбинации продуктов автоматизации и управления движением, позволяющие оперативно осуществлять разработку программного приложения всех функций управления движением для автоматизации машины с чрезвычайно конкурентоспособным соотношением «цена/качество». Lexium PAC гарантирует гибкость и точность системы.
Lexium PAC означает полный пакет, полное предложение по управлению движением, включающее как сами сервоприводы Lexium 05, Lexium 15, серводвигатели BSH и BDH, так и контроллер управления синхронными осями Lexium Motion Controller.
Предложение компании Schneider Electric включает следующие компоненты: сервопреобразователи Lexium 05 (0,4–6 кВт), Lexium 15 (1–42,5 кВт), контроллер позиционирования Lexium Motion Controller, серводвигатели BSH и BDH с различными типами датчиков и дополнительным оснащением, компактные приводы IcLa (привод встроен в двигатель), дополнительное оборудование (фильтры ЭМС, дроссели, тормозные сопротивления, кабели), редукторы, операторские панели, программное обеспечение для настройки и диагностики приводов Power Suite, программное обеспечение контроллера с библиотекой функциональных блоков типичных применений, таких как «Летучие ножницы», «Группировка/разгруппировка», «Дисковый нож», «Намотка/размотка», ПО для создания электронных кулачков, ПО для выбора системы «Преобразователь/двигатель» Lexium Sizer для конкретного применения (механической системы). Применение указанного ПО позволяет исключать ошибки в расчётах.
Контроллеры перемещения Lexium Motion Controller
Контроллеры перемещения Lexium Motion Controller (рис. 2) обеспечивают координацию и синхронизацию осей по полевой шине, при этом максимальное количество синхронизируемых осей может достигать восьми.
Структура построения систем на базе контроллера Lexium Motion Controller может включать до 8 реальных осей синхронизации (при этом синхронизация составляет 2 мс для четырех осей, 4 мс для восьми осей), виртуальные оси, кулачковые профили и свободно программируемую логику, «Электронный редуктор», 2D1/2 осевую линейную и круговую интерполяцию, внешний датчик положения Master Encoder. Lexium Motion Controller легко интегрируется в архитектуры автоматизации: он позволяет осуществлять удалённый доступ (Web-сервер встроен), а также поддерживает сети Modbus, Ethernet TCP/IP, Profibus-DP, DeviceNet, шины автоматизации CANopen, синхронизованную специализированную Motion-шину CANsynch.
Новый контроллер управления позиционированием Lexium Motion Controller обладает большими возможностями для управления сервоосями. Использование Lexium Motion Controller и его интегрированных решений обеспечивает полный контроль машины. Благодаря наличию библиотеки функциональных блоков типовых применений программирование становится максимально простым, а преднастроенные функциональные блоки упрощают настройку существующей машины и значительно сокращают время разработки и отладки приложений для всей установки. Это решение идеально подходит для компактных машин благодаря небольшим размерам.
Сервоприводы Lexium 05 и Lexium 15
Серия Lexium 05 (рис. 3) включает в себя функции и компоненты, традиционно считающиеся внешними и не входящие в состав подобных устройств, что обеспечивает компактность и облегчает интеграцию сервопреобразователя в шкафы управления или в машины.
Компактные размеры сервопреобразователей Lexium 15 (рис. 4) сочетаются с широким диапазоном напряжений питания и выходных мощностей, что делает их идеальным решением для применения во всех типах оборудования.
Серводвигатели типов BSH и BDH
Серводвигатели BSH отличаются хорошей динамикой и точностью. Пять размеров фланцев и несколько вариантов длины позволяют создавать решения, подходящие для большинства видов применения в диапазоне моментов от 0,42 до 90 Н·м и скоростей от 1250 до 8000 мин–1.
Благодаря передовым технологиям, использованным для создания серводвигателей BDH, на свет появились компактные и быстродействующие устройства, обеспечивающие одно из самых лучших среди представленных на рынке двигателей отношений «момент/объём». Семь размеров фланцев и различные варианты обмоток позволяют создать решение, подходящее для большинства видов применения в диапазоне моментов от 0,18 до 53 Н·м и скоростей от 1000 до 8000 мин–1.
Предлагаются следующие варианты исполнения серводвигателей BSH и BDH: со стояночным тормозом или без него; с резольвером, с одно- или многооборотным абсолютным датчиком положения ротора SinCos Hiperfase®, с гладким концом вала или со шпонкой, с установкой в соответствии с требованиями МЭК или NEMA.
Выводы
Schneider Electric выпускает продукцию, позволяющую реализовать сервосистемы любой сложности для различных отраслей промышленности. Компания предоставляет сервисное и гарантийное обслуживание в России и по всему миру, высокий уровень технической поддержки клиента на всех этапах, начиная от проектирования и заканчивая наладкой, а благодаря специальным библиотекам функциональных блоков типичных применений для контроллеров процедура программирования существенно упрощается. ●
Автор – сотрудник ЗАО «Шнейдер Электрик»
