SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Сервосистема Accurax G5. В сердце движения

Сервосистемы производства компании OMRON находят широкое применение на многих промышленных предприятиях по всему миру. В статье рассказано об элементной базе и функциональных возможностях сервоприводов и серводвигателей новой серии Accurax G5.

ООО «Омрон Электроникс», г. Москва

omron_site.gif


OMRON (Япония) – признанный во всем мире эксперт в области разработки и производства высокотехнологичных средств промышленной автоматизации. Более чем за 70 лет существования на рынке специалистами компании была создана обширнейшая база научных данных и накоплен уникальный опыт по решению прикладных задач разного уровня сложности в таких отраслях, как машиностроение, пищевая и перерабатывающая промышленность, энергетика, металлургия и многие другие.

Электроприводная техника – одно из направлений, в котором компания OMRON добилась значительных успехов и получила признание во всем мире. В текущем выпуске мы детально поговорим о сервоприводе серии Accurax G5 (рис. 1 и 2) и увидим, почему можно с уверенностью утверждать, что данный сервопривод в полной мере отвечает тенденциям современного машиностроения, и какие новые возможности он предоставляет машиностроителям для разработки оборудования будущего.

Ris.1.png

Рис. 1. Сервопривод и серводвигатель серии Accurax G5



Ris.2.png

Рис. 2. Сервопривод серии Accurax G5

Создание новой серии сервоприводов было непростой задачей, так как предыдущее поколение сервоприводов уже успело завоевать признание и любовь производителей станков, упаковочных машин и другого оборудования. Однако с учетом произведенных улучшений новое семейство Accurax G5 является их достойным преемником. Итак, какие преимущества получает пользователь, принимая решение использовать в своем оборудовании сервоприводы серии G5?


Элементная база

Улучшение элементной базы сервоприводов включает в себя новые высокопроизводительные микропроцессоры и специализированные микросхемы цифровой обработки сигналов (MPU и ASIC). Благодаря этому удалось увеличить производительность контуров позиции, скорости и тока.

Полоса пропускания контура скорости составляет 2 кГц, что является лучшим показателем среди всех изготовленных в настоящее время сервоприводов. За счет этого время стабилизации сократилось до 0…2 мс, что позволяет использовать привод в динамичных применениях с очень коротким циклом. Кроме того, в контуре управления тока добавлена положительная обратная связь, иными словами, упреждающее воздействие по моменту.

Размеры сервопривода снижены на 40 % по сравнению с изделиями предыдущей серии, также появилась возможность смонтировать несколько сервоприводов в одном шкафу стенкой к стенке, то есть без дополнительных воздушных зазоров. При этом не происходит снижения выходного тока. Благодаря этому по объему место, занимаемое сервоприводами в шкафу управления, уменьшилось в среднем в два раза.

Надежности используемых в конструкции компонентов было уделено дополнительное внимание (узким местом сервоприводов, как правило, являются конденсаторы и вентиляторы). В Accurax G5 применяются конденсаторы с увеличенным сроком службы, а срок службы самих сервоприводов составляет 100 тыс. часов в тяжелых промышленных условиях. Однофазные сервоприводы до 1 кВт не имеют вентилятора, что делает их работу бесшумной.


Функциональные возможности

Сервоприводы серии Accurax G5 отличаются широкой функциональностью (рис. 3). Они могут работать в семи режимах:
- управления по положению;
- управления по скорости;
- управления крутящим моментом;
- управления по положению и по скорости;
- управления крутящим моментом и по положению;
- управления крутящим моментом и по скорости;
- полностью замкнутого контура.

Ris.3.png

Рис. 3. Сервопривод серии Accurax G5: функциональные возможности

Желаемый режим привода выбирается в соответствии с тем, как проектировщик видит работу системы в целом.

Сервоприводы выпускаются в двух исполнениях: с аналоговым/импульсным управлением и управлением по сети. В первом случае сервопривод получает задание в виде аналогового сигнала и/или импульсной последовательности. Состояние привода передается в систему управления с помощью сигналов аналогового мониторинга. Более современным способом управления является подключение сервоприводов и других исполнительных устройств по высокоскоростной сети. В этом случае стоит использовать сервоприводы G5 со встроенными портами сетей EtherCAT и ML-II.

Сервопривод поддерживает функции автонастройки в режиме реального времени, фильтра для подавления вибраций нагрузки, а также функцию полосового заграждающего (режекторного) фильтра – автоматического и адаптивного. Это позволяет настроить сервопривод для разных типов систем точно и быстро.

Встроенный вход безопасности позволяет осуществить останов двигателя как путем выбега, так и с помощью контролируемого динамического торможения. Эксплуатационная гибкость системы на базе Accurax G5 выше благодаря возможности независимой регистрации двух положений по одной оси, что исключительно актуально, например, для оберточного узла упаковочных машин. Зная позицию ввода изделия и позицию метки на пленке, система может вносить в управление относительные поправки, что гарантирует высокую точность позиционирования и одновременно позволяет упростить конструкцию механизмов машины.

Accurax G5 имеет встроенный вход для подключения внешнего энкодера, что позволяет без применения опциональных плат реализовать управление с полностью замкнутым контуром в тех случаях, когда точность управления должна быть особенно высокой. Сигнал обратной связи от энкодера устранит ошибки, возникающие, например, из-за смещения материала.


Интуитивно понятное ПО для  настройки сервосистемы

Параметрирование привода осуществляется с помощью программного обеспечения CX-Drive, а подключение – через mini-USB-разъем, расположенный на лицевой панели привода. CX-Drive – это простой в использовании программный пакет от Omron для конфигурирования, пусконаладки и обслуживания сервоприводов и инверторов. Все его многочисленные функции, максимально упрощающие настройку и наладку сервоприводных систем, в полном объеме доступны и для Accurax G5. Среди них:
- мастер автонастройки;
- мониторинг и редактирование параметров;
- графики скорости и положения;
- функция быстрого преобразования Фурье;
- состояния входов/выходов и тревоги;
- протоколы данных в реальном времени.


Серводвигатели

Серводвигатели Accurax G5 (рис. 4) имеют степень защиты IP67 и вибропрочность 5G. Все подключения производятся с помощью разъемов. Это позволяет использовать Accurax G5 в самых суровых условиях.

Ris.4.png

Рис. 4. Серводвигатель Accurax G5

В конструкции двигателей применены новые компактные энкодеры: их размеры на 45 % меньше, чем у энкодеров предыдущих серий. Улучшенный процессор энкодера, снижающий нелинейные искажения, и 10‑полюсная конструкция позволяют минимизировать пульсацию крутящего момента, что очень важно при работе на низких частотах. Высокое разрешение (20 бит, или 1 048 576 импульсов/оборот) обеспечивает высокую точность позиционирования.

Ris.5.png

Рис. 5. Технические особенности серводвигателей Accurax G5 с разной скоростью вращения

Отдельно стоит упомянуть о запатентованной технологии PACK& CLAMP, примененной при создании серводвигателей данной серии. В отличие от двигателей предыдущего поколения, в которых пакет статора формировался из цельных пластин, пакет статора нового Accurax G5 состоит из модульных сегментов. Обычно главной проблемой при применении статора из цельных пластин является сложность плотной упаковки. В технологии PACK&CLAMP малые сегменты упаковываются (PACK) в один модуль, после чего зажимаются (CLAMP). Готовый модуль проходит технологическую операцию намотки и устанавливается в статор. Данная технология позволила снизить потери в сердечнике двигателя на 40 %, при этом вес двигателя уменьшился на 25 % по сравнению с предыдущими моделями, а размеры – на 40 %.

Типоряд серводвигателей включает в себя модели с номинальной скоростью вращения 3000, 2000, 1500, 1000 об/мин и номинальным моментом от 0,16 до 95,5 Нм.


Пример применения в приводе подач

Наличие входа для внешнего энкодера делает возможным управление в полностью замкнутом контуре. Сигнал от преобразователя линейных перемещений поступает на вход внешнего энкодера (рис. 6). Таким образом, сервопривод компенсирует люфты в шарико-винтовой передаче и редукторе.


Ris.6.png

Рис. 6. Применение сервосистемы Accurax G5 на приводе подачи


Заключение

Краткие технические характеристики сервосистемы Accurax G5
      • Модели сервоприводов EtherCAT, ML–II и аналоговых/импульсных сервоприводов
      • Соответствие безопасности ISO 13849-1 PL-d
      • Высокая частота пропускания 2 кГц
      • Высокое разрешение обеспечено 20‑битным энкодером
      • Программирование привода: встроенная функциональность позиционирования в аналоговых/импульсных моделях
      • Внешний вход энкодера для полной обратной связи
      • Автонастройка в реальном времени
      • Современные алгоритмы управления (функция подавления вибрации, упреждающее управление по моменту)
      • Пиковый момент – 300 % от номинального в течение 3 секунд и более в зависимости от модели
      • Высокое разрешение обеспечено 20‑битным энкодером
      • Степень защиты IP67 во всех моделях
      • Сверхмалый вес и компактный размер двигателя
      • Низкая погрешность скорости и момента благодаря низкой пульсации крутящего момента.
Сервосистемы Accurax G5 рассчитаны на 100 тыс. часов работы без технического обслуживания. Надежность, гарантируемая качеством OMRON, обеспечивает минимизацию расходов на ремонт и замену элементов сервосистемы. Обладая широкими функциональными возможностями, cервосистемы Accurax G5 находят широкое применение на многих промышленных предприятиях по всему миру – в упаковочных машинах, станках, полиграфическом оборудовании и т. д. И в этом нет ничего удивительного, ведь сервосистема Accurax G5 – это продукт от мирового лидера в области автоматизации промышленного оборудования.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(51)_2014

А.C. Бородин,
менеджер по продукции «Приводная техника»
ООО «Омрон Электроникс», г. Москва,
тел.: (495) 648-9450,