Sinhroni AC servo motori sa permanentnim rotorskim magnetom dizajnirani su za aplikacije sa visokim zahtevima po pitanju brzine i preciznosti. Mali momenti inercije u poređenju sa ostalim AC motorima zajedno sa mogućnošću visokih preopterećenja momenta garantuju velika ubrzanja i smanjuju potrošnju energije i probleme zagrevanja motora. Obrtni moment dobija se kao rezultat sinusoidalne trofazne strujne pobude statora u kombinaciji sa magnetnim poljem rotorskih permanentnih magneta. Da bi se pobuda statorskih namotaja mogla uskladiti sa položajem rotora svi servo motori opremljeni su sa enkoderom koji prati položaj rotorske osovine.

Upravljanje servo motorom vrši servo drajver. Za razliku od frekventnog regulatora servo drajver koristi informaciju o trenutnom položaju rotora motora pri generisanju pobude statora. Ovu informaciju regulator dobija sa enkodera servo motora. Drajver može biti kontrolisan digitalnim i analognim signalima, ali je već dosta rasprostranjena praksa da drajver bude vođen on strane master kontrolera preko CANopen ili neke druge komunikacije. Na ovaj način daleko je veća sloboda pokreta i ponašanja koju taj master uređaj može preko servo drajvera i podređenog servo motora ostvariti.
2000-te godine Schneider je kupio nemačku firmu Berger-Lahr koja je već duže vreme jedan od vodećih proizvođača servo sistema. Pod Schneider-ovim imenom ova fabrika lansirala je novu seriju servo motora, drajvera i regulatora.

Zahvaljujući novoj tehnologiji motanja Schneider-ovi servo motori (serija BSH i BDH) su kompaktni, imaju veću gustinu snage i ne zahtevaju praktično nikakvo održavanje u neograničenim vremenskim periodima. Ovi motori isporučuju konstantan moment na veoma širokom opsegu brzina, od mirovanja pa do maksimalne brzine. U ponudi su motori od 0.5Nm do 90Nm nominalnog momenta (vršni moment ide do 200Nm), nominalnih brzina od 1000 do 8000rpm. Motori se rade u više veličina flanšne, od 40 do 205mm, stepena zaštite IP54 do IP67.

U razvoju servo drajvera (serije LXM05 i LXM15) primenjen je novi, “additive-free” pristup- bez dodatnih uređaja. Sve dodatne opcije kao što su CANopen, modbus ili profibus DP komunikacioni portovi, ulazi za enkodere, digitalni i analogni ulazi, digitalni izlazi, sigurnosne funkcije i EMC filteri integrisane su u samom drajveru. Radi postozanja boljih dinamičkih karakteristika vremena kontrolnih petlji su smanjena na

-62.5μs za strujne petlje

-250 μs za brzinske petlje

-250 μs za pozicione petlje

 Servo drajver može raditi u 4 osnovna režima rada: “point-to-point”  pozicioniranje (apsolutni ili relativni pomeraji), regulacija po momentu ili brzini, režim virtuelne ose ili u manuelnom režimu. Trenutno se proizvode modeli od 1.5A do 70A, monofaznog ili trofaznog napajanja od 110 do 400VAC.

Kruna Schneider-ove ponude u ovoj oblasti je servo kontroler-LMC (Lexium motion controller). To je uređaj koji služi za pozicioniranje i sinhronizaciju rada više servo osa (do 8 nezavisnih osa). LMC komanduje servo drajverima preko CANopen motion bus magistrale. Osnovne funkcije koje kontroler podržava su:

  • regulacija momenta ili brzine
  • relativno ili apsolutno pozicioniranje
  • cam profili za slave ose
  • elektronski menjač za brzinu ili poziciju
  • linearne i kružne interpolacije
  • master osa preko eksternog enkodera

Osim pomenutih funkcija namenjenih striktno kontroli osa LMC ima sve mogućnosti jednog PLC kontrolera, a aplikacija za njega moze se razvijati na svim standardnim jezicima za PLC programiranje: ladder, FBD dijagram, instrukcijska lista, sekvencijalni funkcijski blokovi itd. Razvojno okruženje za LMC zove se “Motion pro” i besplatno je. Na kontroleru ima 8 integrisanih ulaza i 8 ulaznih izlaza, a po potrebi mogu se dodati ulazno-izlazni moduli preko CANopen porta. “Additive-free” pristup i ovde je primenjen, pa tako LMC ima “gomilu” integrisanih portova a dodatne kartice ne postoje u ponudi:

  • ethernet port
  • modbus port
  • motion bus port (CANopen,  za upravljanje servo drajverima LXM05 i LXM15)
  • CANopen port, za remote IO i ostale periferne uređaje
  • DB15 port za master enkoder
  • konektor za integrisane IO

 

Po potrebi, direktno na LMC može se preko MODBUS ili ETHERNET porta povezati operator panel ili PLC i mogu se dodati IO moduli. Na kraju treba naglasiti da je LMC kontroler ubedljivo najjeftinije rešenje za sinhronizaciju osa na tržištu, a činjenica da može da zameni i ostale PLC funkcionalnosti (i pri tome da radi brže od većine današnjih PLC-ova) čini ga još ekonomičnijim. I sami motori i drajveri ove serije iako nose zvučno ime svoga proizvođača i proizvode se u Nemačkoj, jeftiniji su od svih servo platformi do sada dostupnih na našem tržištu.

Primer aplikacije: LETEĆE MAKAZE

LXM drajveri i BSH i BDH motori mogu da zadovolje zahteve najraznovrsnijih aplikacija koje podrazumevaju servo sisteme. Moćne Schneider-ove PLC platforme (Premium i Quantum) tu su da kompletiraju ponudu za bilo kakav sistem ili aplikaciju. Ovde ćemo se ipak fokusirati na područje srednjih i malih aplikacija gde performansama, jednostavnošću i cenom dominira LMC kontroler. Za aplikacije kao što su leteće makaze, rotacioni noževi, prepakivanje ili ređanje elemenata i slično LMC je sve što je potrebno. Idealan primer su aplikacije letećih makaza. Mogućnost sinhronizacije osa (konkretno, kolica makaza prate materijal koji treba da odseku bez ikakvog odstupanja a da pri tome nemaju fizičkog kontakta) ne može se postići klasičnim asinhronim ili jednosmernim motorima, niti hidrauličnim ili pneumatskim hvatačima. Standardno, za leteće makaze potreban je jedan motor (BSH) i jedan regulator (LXM05). LMC kontroler prima informaciju o kretanju materijala koji se obrađuje sa eksternog “master” enkodera, i usklađuje kretanje servo motora sa ovim kretanjem. Integrisani digitalni ulazi i izlazi dovoljni su da prime signale sa graničnih senzora pozicije alata za sečenje ili bušenje i da upravljaju elektro-ventilima za hidrauliku ili pneumatiku makaza. Da bi se proces mogao pratiti i da bi se zadavali parametri rada (pre svega  željena dužina komada) potrebno je dodati još i operator panel, nakačen na LXM preko modbus porta.

Dakle, za upravljanje letećim makazama potrebne su sledeće komponente:

  • servo motor (BSH ili BDH)
  • servo drajver (LXM05 ili LXM15)
  • servo kontroler (LMC)
  • inkrementalni enkoder
  • operator panel

Ovde je navedena samo upravljačka oprema. Senzori, elektro-ventili i mehanička oprema zavise od materijala makaza i tipa obrade.


Više informacija: ENEL d.o.o., Ul. Kneza Vasilja Pavlovića 10, 14000 Valjevo, Tel: 014/293-620,293-621, 293-625, 293-626, 291-160, 291-161, FAX: 014/244-641, e-mail: enelvaljevo@gmail.com, web adresa: http://www.enelva.rs