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在自动化项目中更新驱动器

发布06/23/2017

作者:雷·查默斯,特约编辑

在许多应用中,驱动器是控制运动和提高机器效率的关键,包括注射成型设备。这是一个最清楚的例子,说明链条的强度取决于其最薄弱的环节,如果从任何自动化项目中移除驱动,那么整个概念就会嘎然而止。然而,调查一些技术供应商,他们会告诉你,一旦指定了控制架构、网络需求和电机选择,这些关键组件通常可以作为事后考虑。不考虑驱动器的最新想法会严重影响您的最佳自动化努力。

该公司伺服与步进驱动产品经理吉姆•威利(Jim Wiley)表示:“就驱动而言,我们仍然是在与别人交谈,而不是在主动发言。派克汉尼汾公司集团。机电及驱动北美。“现有的、新的和即将推出的控制架构有许多不同的可用性,因此需要大量的努力来确定需要做什么驱动才能适应。”

驱动器的定义可能很简单,但在功能和性能上增长很快。从本质上说,驱动器与电机配对以提供运动或功能,需求的发展速度与全球竞争的需求一样快。以注塑机为例。传统上,大多数机器都是液压驱动的,使用由固定(匀速)电动机驱动的液压泵来驱动机器的大部分过程。现在,全电动机器使用电动伺服电机与齿轮、机架和滚珠丝杠一起驱动机器的大部分功能。

根据最近的一篇科技论文,正确的驱动器选择对于实现更高的速度、大大提高能源效率和更高的可靠性至关重要博世力士乐公司.有许多类型的驱动器可以选择,包括:

  • 可变频率驱动器(vfd)改变驱动器的频率
  • 根据电机转速输出。它们成本相对较低,但只能提供大约10%的速度准确度。
  • 矢量驱动器使用微控制器精确操纵驱动器输出,以控制标准交流感应电机的转矩。
  • 伺服驱动器提供广泛的速度范围,最大扭矩可在零RPM,和非常高的动力学。

伺服驱动可能更昂贵,需要更复杂的驱动电子设备;但它们提供了精确控制速度、扭矩和伺服电机位置的能力。在某些成型机中,与变量泵一起使用的伺服驱动器通过机器的占空比过程动态控制泵的转速以匹配变化的流量和压力要求。这降低了能源消耗,提高了运行效率。

大脑一个约束
帕克公司的吉姆·威利说,系统的大脑可以成为驱动的约束。一些限制离散信号在正负10伏特的区域,基本上告诉驱动器做什么和去哪里。某些网络协议允许构建具有更多运动轴的更大的机器,但可能需要不同的布线、不同的语言和遵循不同的标准。

他说:“在过去的10年里,Ethernet、EtherCAT和Ethernet/IP利用以太网硬件和标准布线,成为更有效地连接驱动器和控制系统的开放协议。”其结果是高带宽网络有更多的机会向两个方向移动信息。

挑战在于,这些和其他开放协议将继续发展。驱动器供应商必须选择使用什么协议进行增长、可以添加多少协议以及可以支持多少协议。“网络合规是有代价的,”威利说。“客户可以拥有15至20年或更长时间的机器预期寿命。与2018年相比,2000年的机器系统需求可能是一回事。客户是否能够迁移他们的平台,还是必须废弃它们?这可不是一件小事。”

供应商提供在线配置和控制智能驱动器和运动控制系统。图片由费斯托。保持它的简单性
Tim Sharkey,电子业务发展经理费斯托他认为,总体上自动化和自动化组件(驱动器、电机、驱动器、传感器等)的经济前景良好。“随着越来越多的公司希望在劳动力成本上升、技术成本下降的情况下实现流程自动化,这真的是天时地利人和的好地方。”

Sharkey的公司有能力定制产品和解决方案,他发现个性化自动化项目的需求越来越大,同时这些解决方案也更加直观。他说:“我们认为市场正在寻找低成本、易于集成的组件,以匹配整体控制架构。”他举了一个例子:半导体行业拥有非常先进的生产设备,但却有相对基本的移动需求。“我们做了很多高端和3D插值,但控制一些变量却能与所有人交流的产品的市场机会是巨大的。”

他指出了他称之为“混合驱动”的组件,如Festo CMMO-ST电机控制器,它可以驱动旋转驱动器、齿状带轴、步进电机和电动气缸。它使用一种复杂的控制算法来创造平稳的运动,并将电机噪声降到最低。此外,作为一个成熟的闭环伺服系统,CMMO-ST采用了优化的电机特性曲线,具有高运行可靠性和快速动态响应。通过多种配置选择(I/O、Modbus TCP、以太网),数据配置文件和控制器、传感器、执行器和驱动器之间的通信是无缝的。Sharkey说:“如果你不让它在网络上容易实现,你就会投入大量的支持时间来连接和监控。”“它必须是防弹的。”

安全至关重要认证的运动控制专业人士
自动化项目必须做到的另一件事是安全,用吉姆·威利的话来说,智能驱动器是安全合规的关键。他说:“安全扭矩关闭在21世纪初就出现了,最初需要在每个设备上独立布线。”现在,网络上的安全正在发展,有专门的通道,可以用一根线将安全指令传递给所有设备。此外,这种指令越来越“功能性安全”,传达安全速度和安全位置,而不是开/关。他表示:“你可以以更少的周期时间损失,更快地降低效率并恢复效率。”“在电机和驱动器的安全方面,有更多的智能构建。”

培训和认证也可以是在驱动器、电机和运动控制问题上采用最新思想的关键区别。通过运动控制和电机协会的认证使每个人受益-系统集成商,技术提供商,和与运动控制,电机和自动化技术工作的最终用户。要了解更多关于MCMA认证的运动控制专业培训,点击这里