【導(dǎo)讀】對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的機(jī)器,系統(tǒng)組件如伺服電機(jī)等也應(yīng)滿足同樣高的要求,為了達(dá)到這個(gè)輥間隙的精確定位和調(diào)整,交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,直流伺服電機(jī)是最優(yōu)的選擇,如果實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的理想控制呢?
對(duì)于機(jī)器須經(jīng)受最少6天每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行的考驗(yàn)。系統(tǒng)組件如伺服電機(jī)等也應(yīng)滿足同樣高的要求,伺服電機(jī)用于對(duì)兩個(gè)輥輪間距(輥間隙)進(jìn)行精確的定位和調(diào)整,這樣就能夠始終以合適的強(qiáng)度來(lái)生產(chǎn)。為了達(dá)到這個(gè)輥間隙的精確定位和調(diào)整曾經(jīng)嘗試過(guò)使用各種各樣的電機(jī),例如交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等等。但最終還是將直流伺服電機(jī)作為最優(yōu)的選擇。
直流伺服電機(jī)的控制
“使用直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)進(jìn)行機(jī)器的輥間定位十分經(jīng)得起考驗(yàn)。它不僅性能強(qiáng),成本低并且經(jīng)久耐用”,福里茨的電氣部門經(jīng)理Gerhard Danzig說(shuō)道。若更換烘培方式,則需要對(duì)機(jī)器的輥間隙重新進(jìn)行定位調(diào)整。但是若想使輥間定位達(dá)到理想的精確度卻并非易事。使用直流電機(jī)進(jìn)行定位很簡(jiǎn)單、強(qiáng)勁但精確度不夠高。以前,直流電機(jī)的工作方式都是以低于1m/s的速度向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)固定的轉(zhuǎn)數(shù)。就定位方式來(lái)講,軸定位是最簡(jiǎn)單的一種,而若想達(dá)到3/100mm的高精度輥間定位則絕非易事。對(duì)定位過(guò)程的時(shí)間沒(méi)有嚴(yán)苛要求,因?yàn)楹媾喈a(chǎn)品的更換往往需要數(shù)分鐘,在這個(gè)范圍內(nèi),電機(jī)有充足的時(shí)間來(lái)完成定位工作。用戶選擇了WAGO的直流驅(qū)動(dòng)控制器作為解決方案。“現(xiàn)在我們?cè)O(shè)定一個(gè)理論值,然后直流電機(jī)開始自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到正確的位置,電機(jī)達(dá)到的這一實(shí)際位置與當(dāng)初所設(shè)定的理論值達(dá)到準(zhǔn)確的吻合。這種電機(jī)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn),避免了過(guò)調(diào)的產(chǎn)生,因此電機(jī)的功能十分具有可靠性”,福里茨電氣部經(jīng)理如是說(shuō)。
圖題:直流伺服電機(jī)
智能定位控制
750-636系列直流驅(qū)動(dòng)控制器是一款單通道智能定位控制器,帶有增量型位置反饋功能,適用于額定電流為5A的 24V直流電機(jī),該控制器不依賴于現(xiàn)場(chǎng)總線類型,可作為總線模塊集成到WAGO-I/O-SYSTEM中,三個(gè)24V直流輸入通道用于采集終端開關(guān)和預(yù)設(shè)信號(hào)信息。它還帶有一個(gè)增量型編碼傳感器接口,計(jì)算來(lái)自于位置變送器的信號(hào)并確定實(shí)際值。定位功能會(huì)根據(jù)需求按方向優(yōu)化預(yù)先斷開定位,并充分考慮齒輪嚙合間隙的調(diào)整補(bǔ)償。直流電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是通過(guò)一個(gè)帶有短路保護(hù)和溫度監(jiān)控的H橋電路來(lái)控制的。不論是切換方向,軟啟動(dòng)/停止,還是降低電流,都可以通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)方式實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制控制可以控制一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)或轉(zhuǎn)矩,而電流和溫度監(jiān)控功能可以避免過(guò)載的發(fā)生。調(diào)試和診斷則可通過(guò)WAGO-I/O-CHECK軟件工具的界面實(shí)現(xiàn)。
該控制器可通過(guò)一個(gè)特殊的過(guò)程原理使伺服電機(jī)克服自身限制從而達(dá)到驚人的精確度。由此,伺服電機(jī)運(yùn)行到預(yù)設(shè)的目標(biāo)范圍并按時(shí)斷電停止運(yùn)行。它能夠通過(guò)測(cè)量電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)的路程來(lái)識(shí)別目標(biāo),公差范圍經(jīng)預(yù)先設(shè)定,在達(dá)到目標(biāo)的過(guò)程中受到持續(xù)監(jiān)控,若有偏差會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,這就使電機(jī)的控制過(guò)程更有可塑性。這種控制就相當(dāng)于:當(dāng)校準(zhǔn)調(diào)整范圍內(nèi)出現(xiàn)摩擦或污染的情況時(shí)及時(shí)為校準(zhǔn)軸實(shí)施潤(rùn)滑保養(yǎng)措施。采取預(yù)先或稍后將電機(jī)電源切斷的方式便于在下一步的調(diào)整和校準(zhǔn)過(guò)程中更加容易地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
應(yīng)用的過(guò)程原理運(yùn)行起來(lái)雖然僅有數(shù)秒鐘,但其簡(jiǎn)單的構(gòu)造卻可節(jié)省開支。帶有自動(dòng)制動(dòng)功能的齒輪起到了制動(dòng)閘的作用。保持轉(zhuǎn)矩的取消起到了節(jié)省能源的目的,這時(shí)電源只需很小的功率,并且該功率會(huì)無(wú)需轉(zhuǎn)換直接傳輸給電機(jī)。
在福里茨的大型工業(yè)系統(tǒng)(Impressa項(xiàng)目)中一共使用了12臺(tái)伺服電機(jī)。“直流驅(qū)動(dòng)控制器外形緊湊,采用模塊式結(jié)構(gòu),其寬度僅為12mm,替代了許多以前的重要硬件如接觸器、計(jì)數(shù)器卡和數(shù)字量輸入通道”,Gerhard Danzig還談到了該控制器在空間結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)。“現(xiàn)在我們總共僅需要原先20%的安裝空間就夠了。”