Сервопривод: малая форма, большие возможности

Павел ФЕДОТОВ

Даже в такoй технoлoгичеcки уcтoявшейcя oблаcти, как электрoпривoд, инoгда пoявляютcя ревoлюциoнные нoвинки. Здеcь мы раccкажем oб oднoй рoccийcкoй разрабoтке. К ней впoлне пoдходит очень актуальное cегодня определение «импортозамещающая», к тому же отечеcтвенный cервопривод оказалcя уникален cам по cебе.

Взглянув на роccийcкий рынок общепромышленных сервоприводов всего в двухгодичной ретроспективе, мы открыли бы больно бьющую по самолюбию картину: на нем безраздельно властвовали только зарубежные производители. Причем диапазон импортных сервоприводов очень широк: от дорогих японских и европейских до дешевых китайских. Общим недостатком импортного оборудования был большой срок поставки, а китайского – низкое качество и отсутствие технической поддержки. Рынок нуждался в появлении недорого качественного сервопривода, имеющего небольшой срок поставки и хорошую техническую поддержку.

Имея за плечами десятилетний опыт в области поставки компонентов и реализации проектов в области автоматизации технологических процессов, российская компания «Сервотехника» предприняла решительный шаг, казавшийся тогда отчаянным даже ее собственным специалистам, – взялась за разработку собственного интегрированного сервопривода. Более того, в нем изначально намечалось воплотить идею «все в одном». В 2008 г. сервопривод СПШ прошел путь испытаний, внесения изменений в программное обеспечение, и на данный момент компанией уже налажено его серийное производство.

Нестандартное решение

СПШ – это высокопроизводительный сервопривод с векторным управлением по скорости и моменту. Основная концепция, т.н. «интегрированность», используемая при проектировании этого сервопривода, представляет собой идею объединения в одном корпусе нескольких устройств: гибридного двигателя, преобразователя частоты, блока управления и энкодера. Подобное решение позволяет сэкономить время для настройки системы; уменьшить габариты системы в целом; повысить ее надежность и безопасность.

В результате получился сервопривод, превосходящий большинство иностранных устройств по техническим характеристикам и функциональным возможностям. Российских аналогов СПШ вообще не имеет. Гибкая система настройки и встроенный программируемый логический контроллер позволяют использовать разработанные «Сервотехникой» сервоприводы в различных областях, а благодаря стандартным фланцам NEMA и компактным размерам СПШ может быть использован и при модернизации оборудования.

К явным преимуществам СПШ отнесем следующие – векторное управление, высокие динамические показатели за счет использования замкнутых контуров регулирования токов в обмотках двигателя, использование замкнутых контуров скорости. За счет динамически регулируемого усилия обеспечивается предельно низкая вибрация. Продуманная конструкция гарантирует простой монтаж. Привод имеет четыре режима работы: аналоговый, динамический, циклический, сетевой.

Особенности

Не ошибусь, если скажу, что создатели СПШ учли буквально все современные веяния в развитии подобного рода техники. Так, в устройстве реализованы режимы управления угловой позицией, скоростью, моментом; в базовой прошивке доступен режим плавного разгона/торможения с исключением двух диапазонов резонансных частот. А чего стоит точность позиционирования: ее диапазон составляет от 6 до 8'.

Встроенный программируемый логический контроллер дает пользователю возможность создавать программы движения привода без применения внешних контроллеров. Более того, возможен режим синхронизации работы большой группы СПШ (до 128 приводов на базе промышленной шины CAN); реализован режим работы master-slave.

Наличие интерфейса Step/Dir открывает широкие возможности для задания позиции вала двигателя; аналогового интерфейса ±10 В – для задания скорости двигателя. Обеспечен квадратурный выход внутреннего энкодера привода. Блок управления имеет два цифровых выхода, четыре электрически развязанных цифровых входа. Устройство снабжено встроенной защитой от короткого замыкания, перегрева, повышенного и пониженного напряжения.

Настройка системы управления СПШ оптимизирует рабочие характеристики привода для решения каждой конкретной задачи. В сервоприводе реализован режим осциллографа, позволяющий с высоким разрешением анализировать качество переходных процессов.

Программирование

Специальное программное обеспечение «Мотомастер», поставляемое в комплекте с приводом, позволяет пользователю самостоятельно настроить свыше 80 рабочих параметров. Они сохраняются в энергонезависимую память контроллера привода, а потому не теряются при сбросе (отключении) и восстанавливаются при включении.

Для настройки контуров управления предусмотрен тестовый режим, позволяющий анализировать переходные процессы. Период опроса динамических параметров привода – от 25 мксек.

Существует возможность одновременного съема информации с нескольких приводов, что позволяет анализировать поведение всей системы в целом. С помощью ПО «Мотомастер» любой пользователь может самостоятельно разработать и записать в ПЛК до восьми программ. Причем для упрощения процесса разработки и отладки программы в Мотомастере предусмотрен режим пошагового выполнения программы. При включении питания сервопривод может автоматически переходить в режим отработки заданной программы.

Выходной контроль

Все приводы СПШ проходят обязательный автоматический цикл тестирования. Он нацелен на выявление любых скрытых дефектов сборки привода и монтажа электронных компонентов.

Общий комплекс тестирования разбит на следующие этапы. Для начала проверяются все функциональные блоки привода (датчики позиции, токов, напряжения, температуры, защита от КЗ, все интерфейсы, а также обмотки двигателя). Затем устройствам предстоят виброиспытания. Партия установленных на вибростенд приводов, которые отрабатывают тестовую программу движения, подвергается вибрациям на частотах от 0 до 70 Гц, с ускорением до 1,2g в течение 3 ч. После такой серьезной «встряски» проводится повторная проверка всех функциональных блоков привода.

В заключение перечислим рекомендуемые производителем области применения СПШ:

· приводы осей координатных столов и манипуляторов;

· распределенные системы линейного перемещения;

· упаковочное и конвейерное оборудование;

· оборудование для текстильного и пищевого производств;

· полиграфическое оборудование;

· штамповочные автоматы;

· рекламное оборудование;

· фрезерные, фрезерно-гравировальные станки и измерительные манипуляторы;

· приводы машин и механизмов специального назначения;

· лабораторное оборудование.

К настоящему времени на основе СПШ создан ряд стандартных актуаторов серий СТМ, СТМЛ, СТМТ, ШМ-2, предназначенных для задач линейного позиционирования.

        Технические характеристики сервоприводов СПШ