Специалисты «РУСЭЛПРОМ Мехатроника» предлагают своим клиентам новый универсальный привод машиностроительного оборудования на основе преобразователей KOLLMORGEN (Германия). Новый станочный привод – результат длительной исследовательской работы специалистов «РУСЭЛПРОМ Мехатроника» и сервисных служб концерна «РУСЭЛПРОМ», обслуживающих оборудование самого широкого спектра, произведенного в Германии, Японии, США, России.
Компания Kollmorgen является ведущим производителем компонентов управления движением для машиностроительных предприятий во всем мире. Номенклатура оборудования включает в себя все основные элементы, необходимые для обеспечения движения гарантированно высокого качества. Имея 60-летний опыт разработки и производства приводов, сервомоторов, планетарных редукторов, систем управления, Kollmorgen предлагает решения, отличающиеся высокой производительностью, качеством работы, надежностью и простотой в использовании.
В России оборудование фирмы Kollmorgen, в частности сервоусилители SERVOSTAR (зарегистрированная торговая марка), до недавнего времени было известно в основном специалистам машиностроительных предприятий, где установлены металлообрабатывающие станки, системы точной лазерной резки и автоматические линии производства ведущих западных фирм, которые давно используют сервоприводы производства Kollmorgen в своем оборудовании.
В настоящее время отечественные машиностроители получили возможность использования техники Kollmorgen и в своем оборудовании. Систематические поставки и техническую поддержку сервоприводов и других компонентов этой фирмы обеспечивает ООО «РУСЭЛПРОМ Мехатроника», являющийся авторизованным партнером Kollmorgen в России.
Накопленный за многие годы опыт по разработке и производстве компонентов для управления движением, позволил разработчикам Kollmorgen обеспечить отличные характеристики своего оборудования в сочетании с решениями, которые предельно просты и удобны для потребителя.
Заводы фирмы, расположенные в Европе и США, выпускает несколько типов инверторов (в терминологии фирмы – сервоусилителей): SERVOSTAR S300, S400, S600, S700, AKD, а так же различные серии сервомоторов (классические, высокомоментные и двигатели прямого привода), планетарные редукторы и системы управления.
Термин “Сервоусилитель”, который фирма использует для обозначения своих инверторов/преобразователей частоты, наиболее точно отображает их целевое назначение – прежде всего это решение задач следящего привода по точному следованию заданной траектории. В первую очередь оборудование ориентировано именно на применение в следящих системах с управлением от ЧПУ или ПЛК.
Из всей номенклатуры различных серий сервоусилителей, выпускаемых заводами Kollmorgen, для Российских потребителей наиболее интересна серия S700, обладающая уникальной совокупностью качеств, которые будут рассмотрены ниже.
В настоящее время в распоряжении отечественных специалистов по машиностроению, (производство и модернизация металлообрабатывающих станков, автоматических линий и т.п.), имеется достаточно большая номенклатура приводов производства различных фирм, которая, казалась бы удовлетворяет текущие потребности. На практике иногда оказывается, что используемый разработчиком привод, не всегда отвечает всем необходимым требованиям - некоторые приводы имеют хорошие характеристики, достаточно простую настройку, но требуют использования только собственного “фирменного” сервомотора и не могут работать с “чужим” сервомотором или с асинхронным двигателем, другие могут работать с любым двигателем, но настройка и программирование достаточны сложны, нужна очень серьезная ориентированная подготовка персонала, третьи требуют значительного времени и внимания по правильному выбору конфигурации привода и опциональных устройств, четвертые - не гарантируют нужной точности и т.д. Во всем этом весьма важную роль играет и стоимость оборудования.
На все это накладываются специфические условия нашей действительности – сложившийся в России острый дефицит специалистов в области регулируемого привода.
Сервоусилитель серии S700 производства Kollmorgen в максимальной степени аккумулировал в себе лучшие качества точного привода, ориентированного на применение в машиностроении, и предоставляет оптимальное решение для этой цели. Совокупность его свойств выделяет этот сервопривод из всего того, что сейчас применяется в России. Он позволяет максимально упростить и облегчить как выбор комплектации привода, так и работу с ним, обеспечивая при этом все необходимые параметры движения.
По своей идеологии и построению S700 это классический сервопривод, обладающий отличными характеристиками, полностью отвечающими современным требованиям.
Указывать его основные технические данные (полосы пропускания регуляторов тока и скорости, диапазон регулирования, динамические характеристики и т.д.) в рамках данной статьи особого смысла нет – в инструкциях и каталогах они отражены и, само собой разумеется, соответствуют лучшим мировым образцам, а по некоторым показателям их превосходят.
Более интересными являются его особенности, которые и выделяют сервопривод S700 из всего того, что сейчас применяется. Прежде всего, это его универсальность.
Под этим подразумевается, что в стандартной комплектации, без дополнительных опциональных плат расширения сервоусилитель S700 обеспечивает следующие возможности:
- способность работать в замкнутом контуре регулирования скорости с любым типом двигателей любого производителя (сервомоторы с постоянными магнитами на роторе, линейные сервомоторы, асинхронные двигатели);
- компоновка сервоусилителей с выходным током до 24А включительно, не требуют каких-либо внешних силовых опциональных элементов привода – входной фильтр/дроссель и тормозной резистор встроены в корпус. Сервоусилители S700 с выходным током 48 и 72А требуют внешнюю установку только тормозного резистора;
- обеспечивается работа с любым типом датчика обратной связи - резольвером или любым типом стандартных энкодеров. Стандартно установлено два интерфейса обратной связи – выделенный интерфейс подключения резольвера и универсальный интерфейс входа/выхода различных энкодеров. Нужный для работы интерфейс датчика обратной связи выбирается программно из предлагаемого списка (всего в списке более 30 датчиков различных типов);
- трансляция сигнала скорости/положения в систему управления верхнего уровня или для организации режима Мастер-Ведомый осуществляется как в стандартном формате инкрементального энкодера 5В ТТL, так и в формате последовательного интерфейса SSI (так же выбирается программно), с произвольно устанавливаемым разрешением;
- обработка сигнала обычного двухполюсного резольвера, как датчика скорости/положения двигателя, осуществляет с высоким разрешением (14 бит);
- универсальное управление: 2 аналоговых входа +/-10В с разрешающей способностью 1,22мВ, импульсное управление (частота/направление) с уровнем сигналов 5В и 24В, режим Мастер-Ведомый (электронный редуктор), встроенная система позиционирования (программируется 200 точек и профилей позиционирования), функция выхода в исходное положение, управление (и ограничение) моментом вращения;
- встроенные интерфейсы RS232, CAN, EtherCat;
- диапазон напряжения сервоусилителя S700 с трехфазным питанием составляет 3х208В – 3х480В;
- возможность объединения группы сервоусилителей по звену постоянного тока без дополнительных программных или аппаратных средств;
- состояние сервоусилителя отображается на встроенном индикаторе, который в сочетании с функциональными кнопками, расположенными на лицевой панели сервоусилителя, позволяет осуществлять (при необходимости) подстройку привода. Дополнительный пульт для индикации или настройки не требуется;
- тщательно продуманная конструкция - например, вентилятор охлаждения сервоусилителя (который при длительной работе в сложных условиях быстрее всего загрязняется и выходит из строя) имеет легкосъемную конструкцию. Его замена занимает несколько секунд.
Поставка вентиляторов может осуществляться как отдельного компонента по весьма приемлемой цене. Корпус сервоусилителя выполнен из металла, что кроме дополнительного обеспечения функций электромагнитной совместимости оборудования, для наших условий эксплуатации бывает иногда жизненно необходимо для общего сохранения работоспособности сервоусилителя.
Такая универсальность является наиболее удобным решением для разработчиков оборудования по выбору привода, как при разработке нового изделия, так и для целей модернизации действующего оборудования, особенно если предполагается использование уже имеющихся двигателей, а так же если действующее оборудование используется с напряжением питания 3х220В.
Практически исключаются ошибки выбора нужной комплектации и аппаратной конфигурации - эти вопросы уже продуманы и решены Kollmorgen на основе принципа “все встроено”.
Предельно упрощена процедура выбора сервоусилителя – мощностной ряд (с трехфазным питанием) состоит из 7-и позиций с разделением по значению номинального выходного тока (1,3,6,12,24,48,72А). В кодировке сервоусилителя обозначен именно выходной ток. Например, код S71202 обозначает, что это сервоусилитель серии S700 (“S7” в коде), с номинальным выходным током 12А (“12” в коде) и тип питания “02” – трехфазное питание 208 – 480В с перегрузочной способностью 200% (стандартная величина для всех сервоусилителей, есть модели с перегрузкой 300%). Т.е. достаточно изменить значение тока (например, вместо “12” указать “06”, соответственно будет сервоусилитель на 6А, или “48” – это 48А) в коде - и выбор сделан.
В номенклатуре дополнительных опциональных устройств, необходимых в специальных случаях применения, имеются платы расширения, например, такие, как дополнительный (третий!) интерфейс нкодера, дополнительные аналоговые и дискретные входы/выходы, дополнительные интерфейсы цифровых сетей (PROFIBUS, DeviceNet, SynqNet и др.). Максимальная конфигурация сервоусилителя (одновременно возможна установка трех плат расширения) позволяет использовать его и как автономную мощную гибкую систему управления движением. Силовые опции включают в себя внешние тормозные резисторы, дополнительные сетевые фильтры ЕМС (для использования привода в медицинской технике), выходные дроссели (при длине моторного кабеля более 25м).
Настройка привода осуществляется с помощью предельно простого программного обеспечения, которое позволяет осуществить ввод в эксплуатацию привода без тщательного изучения пользователем инструкций, параметров и распределения их функций – графический интерфейс с функциональными мнемосхемами понятен и удобен. Специалисту достаточно на схеме в соответствующем поле либо проставить нужное значение, либо выбрать нужную функцию из предлагаемого списка. При этом сразу видны все настройки режима в комплексе.
Программирование встроенного позиционирования осуществляется по такому же принципу и его настройка доступна даже неопытному пользователю.
Однако этим не исчерпываются все возможности сервопривода. Для опытных пользователей имеется возможность использования более высокого уровня программирования сервоусилителя как программируемого контроллера - предусмотрена возможность организации циклических программ движения и режимов работы. При этом формируются рабочие циклы – от простых, с установкой скорости и времени движения, до полноценных комплексных режимов автоматического точного перемещения по заданным точкам, с выдержками времени и заданным профилем движения (200 точек и индивидуальных профилей).
Для продвинутых специалистов будут интересны встроенные в программное обеспечение функции формирования и отображения АЧХ привода для его оптимизации и точной настройки фильтров подавления резонансов, тестовый режим для оценки переходных процессов и т.д.
Высокоскоростное управление по цифровым сетям CAN и EtherCat (интерфейсы встроены в стандартной поставке) позволяет осуществлять как простое задание скорости/ привода, так и организовывать сложное взаимоинтерполированное движение нескольких осей.
При использовании в качестве двигателя фирменного сервомотора Kollmorgen, процедура настройки максимально упрощается – ввода параметров двигателя не требуется, он просто выбирается из предлагаемого списка (база данных серводвигателей встроена в программное обеспечение).
Номенклатура серводвигателей производства Kollmorgen прежде всего включает в себя классические сервомоторы серии АКМ, выпускаемые в различных типоразмерах с моментом вращения от 0,1 Нм до 180 Нм, а так же другие серии двигателей как стандартного конструктивного исполнения, так и двигатели прямого привода серии DDR с моментом до 510 Нм (это двигатели с полым валом, которые надеваются непосредственно на исполнительный вал механизма и во многих случаях позволяющие отказаться от механического редуктора), а так же высокомоментные сервомоторы серии KBM до 3500 Нм.
Специалистами нашего предприятия выполнен комплекс работ по адаптации и оптимизации работы сервоусилителя S700 с асинхронными двигателями серии АДЧР производства ООО Русэлпром-Мехатроника. В результате проведенных работ получены отличные результаты, приближенные к параметрам сервопривода с применением сервомоторов с постоянными магнитами на роторе. В настоящее время проводятся работы по внесению параметров двигателей АДЧР в базу данных двигателей программного обеспечения, что позволит выполнять настройку привода на двигатель одним щелчком мыши, аналогично применению фирменного серводвигателя.
Таким образом, ООО Русэлпром-Мехатроника может предложить комплектную поставку универсальных приводов для машиностроительной отрасли как на базе сервомоторов с постоянными магнитами на роторе, так и асинхронных двигателей, что позволяет полностью удовлетворять различные потребности заказчиков в комплектации приводами подач, главных приводов и других приводов автоматизации. В случае поставки полного комплекта сервопривода (сервоусилитель в комплекте с выбранным двигателем), осуществляется предварительная настройка привода, что еще более упрощает задачу потребителя по вводу привода в эксплуатацию.
По результатам опыта эксплуатации сервоусилителей Kollmorgen серии S700 с различными типами двигателей, определено, что использование резольвера в качестве датчика скорости/положения двигателя является для наших условий оптимальным решением – такая конфигурация обеспечивает необходимую точность и диапазон регулирования, максимально возможную надежность и минимальную стоимость привода. Наряду с сервоусилителями серии S700, ООО Русэлпром-Мехатроника обеспечивает поставку и техническое сопровождение и других серий SERVOSTAR – S300, S400, S600 и AKD, большое количество которых установлено в импортном оборудовании.
В сочетании с действующими методиками по стандартному вводу в эксплуатацию и частным случаям применения, разработанными специалистами ООО Русэлпром-Мехатроника, а так же предварительной настройке комплектного привода, ввод в эксплуатацию привода не вызывает проблем у потребителей. Разумеется, обеспечивается и полная техническая поддержка по всему поставляемому оборудованию, включая пуско-наладочные, шеф-монтажные и сервисные работы.