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.

Компактные приводы IDX компании maxon motor

Приводы maxon предназначены для робототехники, промышленной автоматики, медицинской, авиационной и космической техники и т. д. В статье подробно рассказано о характеристиках и возможностях компактных приводов IDX56, представленных публике в 2019 году, и применяющихся в них контроллерах EPOS4. О комплектации двигателей и других особенностях данного оборудования рассказывает О. С. Сергеев, инженер по технической поддержке компании «ИнноДрайв», которая является официальным дистрибьютором maxon motor в России.

ООО «ИнноДрайв», г. Санкт-Петербург

InnoDraiv.gif   Maxon_logo.png

скачать pdf >>

Швейцарская компания maxon motor AG (далее – просто maxon) занимается точными (прецизионными) двигателями постоянного тока с 1961 года, став к настоящему времени всемирным лидером в своей области. Даже в роботе Фёдоре, созданном НПО «Андроидная техника», используются коллекторные двигатели постоянного тока maxon. Более полувека отличительными характеристиками компании остаются высокое качество разработки и изготовления, постоянное внедрение инновационных технических решений, гибкая система формирования стандартных моделей и высокая степень модификации базовых моделей. Благодаря этому продукция maxon широко применяется в медицинской, авиационной и космической технике, промышленной автоматике, лабораторном оборудовании и, конечно, робототехнике, в том числе в роботах-компаньонах, коллаборативных и гуманоидных роботах.

Штат сотрудников maxon – примерно 3000 человек, из которых 1200 работают в г. Заксельн (Швейцария). Компания выпускает 12 тыс. вариантов изделий, общий объем выпуска доходит до 5 млн штук в год. В Российской Федерации продукцию maxon представляет компания ООО «ИнноДрайв».

Компактные приводы семейства IDX (рис. 1) со встроенными контроллерами позиционирования EPOS и в корпусах со степенью защиты IP65 впервые были показаны в ноябре 2019 года на выставке в Нюрнберге. Эта версия отличается не только небольшими габаритными размерами, но и привлекательной ценой и особенно подходит для применения в промышленных многоосевых роботах, где весьма важны ограничения на габариты.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Компактный привод maxon IDX

Серия IDX56 – это компактные высокопроизводительные приводы с бесколлекторным электродвигателем постоянного тока и встроенным контроллером позиционирования или скорости, есть и более простые варианты без контроллера. Общая защита IP65 предполагает применение в промышленных условиях. Приводы выдают 0,7 Н·м номинального момента (в варианте L; есть еще вариант M – с 0,4 Н·м) и поставляются в многочисленных пользовательских вариантах для точной адаптации к планируемой области использования (табл. 1). Приводы IDX могут служить для приема команд и управления в качестве ведомых узлов сетей CANopen или EtherCAT либо для прямого управления по линиям ввода/вывода (вариант IDX I/O).

Таблица 1. Технические характеристики приводов IDX56

Tab_1.jpg

Важнейшим компонентом приводов IDX являются контроллеры EPOS4, о которых стоит рассказать подробней. Их серийное производство началось относительно недавно – с 2017 года. Как и другие контроллеры maxon, они предназначены для контроля скорости и положения в одноосевых или многоосевых системах. При этом в сравнении с моделями предыдущего поколения данного семейства контроллеры EPOS4 как техническое решение обладают очень высокой гибкостью.

Во‑первых, контроллеры этой линейки способны обеспечить поддержку одной из двух промышленных шин – CANopen или EtherCAT, в отличие от предыдущих линеек, одна из которых была предназначена для CANopen, а другая – для EtherCAT. Напомним, что по протоколу CANopen скорость составляет не более 1 Мбит/с (номинальная), а в соответствии с EtherCAT даже в самом простом случае реализации физического уровня – не менее 100 Мбит/с.

Во‑вторых, для линейки EPOS4 компания разработала несколько конструктивных исполнений: Mo­du­le, Compact, контроллер в металлическом корпусе и совсем новый вариант – Micro. Последний отличается размером и типом разъема, который представляет собой межплатный соединитель, а не традиционный штыревой разъем.

Module (рис. 2) – это контроллер в виде печатной платы. Он устанавливается на базовую плату приводной системы и подключается к ее схеме. Это самое лучшее решение для того разработчика, чье изделие обладает нестандартной конструкцией, требующей экономить пространство, ведь плата лучше всего впишется в конструкцию любого механизма. При этом, несмотря на свой «минималистичный» вид, EPOS4 Module – это контроллер с полной и отлаженной функциональностью. Однако следует признать, что он сложней в монтаже, поскольку его приходится совмещать с ответными разъемами базовой платы, а для этого базовую плату нужно предварительно сконструировать и развести.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Контроллер EPOS4 в исполнении Module

Гораздо проще в монтаже другое исполнение – Compact, в котором на Module установлена плата разъемов. Такой контроллер достаточно быстро подключают к приводной системе с помощью проводов, вставляя их в нужные разъемы. Но в высоту он больше, чем предыдущий вариант, и неспособен настолько же хорошо экономить пространство, а кроме того, не поддерживает подключения платы расширения. Еще одно исполнение – контроллер в металлическом корпусе. К нему легко добавить плату расширения для увеличения функциональности (поддержка EtherCAT и интерфейсы датчиков двух типов).

Контроллеры EPOS4 могут контролировать как скорость, так и положение приводов, имеют режим выхода в начальное положение. Они оснащены циклическими синхронными режимами скорости, положения и момента, которые позволяют по-другому построить взаимодействие ведущего и ведомых контроллеров в многоосевых системах. Если кратко, то управляющий сигнал от ведущего контроллера поступает непосредственно на вход контуров регулирования ведомого контроллера и сразу воспроизводится механизмом, таким образом, ведомые контроллеры приводной системы не генерируют траекторию движения.

Интеграция с контроллерами EPOS4 позволяет приводам maxon достичь непревзойденных возможностей позиционирования и контроля скорости. Более того, применяются новейшие технологии управления, например векторное управление (FOC), опережающая связь по ускорению/скорости и другие продвинутые способы управления положением и скоростью, необходимые в роботизированных системах.

Контроллеры EPOS4 способны работать со всеми двигателями, выпускаемыми компанией maxon. Переключение между типами двигателей (коллекторными и бесколлекторными) осуществляется программно, а для разных типоразмеров двигателей компания maxon разработала большой ассортимент контроллеров по номинальным токам и номинальным напряжениям.


Варианты приводов серии IDX56

В настоящее время компания maxon предлагает четыре базовых варианта приводов серии IDX56: два – по длине и два – по напряжению питания. Для каждого из них возможен выбор напряжения питания: 24 или 48 В постоянного тока.

Следует отметить, что разъем интерфейса USB, который используется для настройки параметров контроллера, защищен резиновым колпачком. Кроме того, в зависимости от варианта управления корпус контроллера комплектуется светодиодами для индикации текущего состояния привода. Монтаж привода допускается в любом из четырех положений по вертикали и горизонтали. Передний фланец – двух типов. После установки привод не требует технического обслуживания.

Подчеркнем, что выше в таблице представлены только базовые варианты комплектации. Также есть много вариантов ответных кабелей, из которых можно выбрать оптимальный для своих задач.

Ris_3.png

Рис. 3. Строение привода IDX (увеличить изображение)

На сайте компании maxon находится специальный конфигуратор, позволяющий заранее «собрать» нужный заказчику комплект привода с возможностью выбора двигателя, редуктора, контроллера, датчика и принадлежностей.

Подробней о возможностях нового оборудования рассказывает специалист по технической поддержке Олег Сергеев.


Интервью с Олегом Сергеевичем Сергеевым, инженером по технической поддержке ООО «ИнноДрайв»


ИСУП: Какие варианты комплектации новых двигателей предлагает компания и чем они различаются функционально?

О. С. Сергеев: Выпуск новой серии приводов IDX открывается моделями одного типоразмера (IDX56) в двух различных исполнениях по длине: M (короче и менее мощный) и L (длинней и мощней). Привода могут комплектоваться встроенным контроллером, который может отличаться основным режимом работы (по положению или по скорости) и видом сигналов управления. Функциональность привода определяется ассортиментом установленных составных частей и их видом (например, исполнением контроллера).

ИСУП: Расскажите, пожалуйста, о частях привода IDX. Какую роль выполняет тормоз в приводах IDX, какие разновидности датчиков используются и т. д.?

О. С. Сергеев: Привода IDX помимо двигателя включают в себя еще несколько узлов (рис. 3). В состав приводов IDX обязательно входит датчик обратной связи – абсолютный однооборотный энкодер, установленный на вал двигателя. Он позволяет приводу работать в режиме позиционирования, обеспечивая точный выход в нужную точку, или в режиме регулирования по скорости, позволяя достичь точного регулирования скорости в широком диапазоне скоростей. При необходимости привода IDX могут комплектоваться электромагнитным тормозом. Он позволяет удерживать на месте вал остановленного двигателя при отключенном напряжении на двигателе. Его использование позволяет надежно удерживать привод в любом достигнутом положении даже при постоянно действующих на вал двигателя нагрузках. Следует отметить, что электромагнитные тормоза, применяемые maxon, – удерживающего типа, они не могут служить для снижения скорости двигателя. Также в состав приводов IDX может входить контроллер – для исполнений с управлением по CANopen, EtherCAT или по линиям ввода/вывода. Есть исполнения привода IDX и без встроенного контроллера. В зависимости от задач, которые должен решать привод, может потребоваться применение любого из этих вариантов привода.

ИСУП: А какие варианты контроллеров EPOS4 с какими разновидностями двигателей IDX применяются? Что это дает для функциональности устройства?

О. С. Сергеев: В составе приводов IDX применяются контроллеры серии EPOS4, отличающиеся от стандартных каталожных моделей рядом конструктивных особенностей. Тем не менее их функциональность соответствует функциональности стандартных каталожных моделей. Встроенный в привод контроллер позволяет работать с приводом IDX в режимах работы по положению или по скорости, а также применять его в многоосевых системах. Важно, что при этом клиент получает в свое распоряжение готовое, отлаженное изделие, с которым не нужно заботиться о подборе подходящего контроллера для выбранного двигателя, о соединительных кабелях между двигателем и контроллером, об интеграции компактных контроллеров в исполнении Module с конечным изделием.

Беседовал С. В. Бодрышев,
главный редактор журнала «ИСУП».

Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(87)_2020

ООО «ИнноДрайв», г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (812) 317‑7793,
e‑mail: sales@innodrive.ru,
сайт: innodrive.ru


Следящие уравнемеры УСТТ
Работа в грязных, агрессивных жидкостях; нечувствительность к пене; низкая стоимость.
www.techno-t.net