Преимущества многоосевых сервоприводов⁠⁠

Многосвязные сервоприводы: идеи проектирования систем управления движением

• Выбор технологий в приложениях управления движением зачастую довольно сложен.

• Многосвязные сервоприводы позволяют снизить эту сложность и повысить эффективность в областях пространства, синхронизации, энергопотребления, масштабируемости и обработки данных.

Многосвязные сервоприводы начали набирать популярность в начале 1990‑х годов, и с тех пор их технологический уровень постоянно повышается, делая устройства более мощными. Основное преимущество заключается в том, что несколько осей объединены в один простой в эксплуатации модуль, а не в несколько отдельных привода. Это упрощает проектирование и повышает показатели по пространству, синхронизации, энергопотреблению, масштабируемости и обработке данных.

Эффективность использования пространства

Пространство является критическим параметром при проектировании панелей для сервоприводов. В многосвязных системах панель должна содержать вентиляцию и соблюдать строгие требования к зазорам согласно нормам безопасности. При росте количества соединений и точек маршрутизации даже небольшая экономия места становится важной. Например, трёхосевой привод имеет ширину 70 мм, тогда как отдельные одноосевые приводы шириной 40 мм требуют дополнительный зазор в 1 мм. Используя один трёхосевой привод вместо трёх одноосевых, можно сократить общую ширину панели на 52 мм, что составляет экономию в 57 %. При большем числе осей экономия пространства возрастает экспоненциально.

Сокращение расходов на проводку

Объединение нескольких осей в один привод упрощает компоновку панели. При построении панели необходимо соблюдать множество стандартов, поэтому экономия места становится ключевым фактором. Питание упрощается, так как многосвязные приводы часто используют общий постоянный ток (DC‑шину). Защита входных цепей питания также упрощается благодаря общему питанию.

Дизайнеру не требуется обеспечивать отдельную защиту для каждой линии питания одноосовых приводов. Связь контроллер‑привод реализуется одной линией связи, в отличие от обычных последовательных соединений в системах с несколькими одноосовыми приводами. Кабели питания и энкодеров располагаются ближе друг к другу, что упрощает их укладку и упорядочивание. Сокращение количества кабелей и упрощение монтажа приводят к снижению общих затрат.

Связь и обработка данных

Помимо экономии места, программирование многосвязных приводов обладает рядом преимуществ. Как уже отмечалось, соединения связи значительно упрощаются, поскольку все оси управляются одним устройством. Это упрощает как настройку, так и обслуживание.

Обновления прошивки часто требуют отключения привода, что может затруднить работу в фазе проектирования и тестирования, особенно если к приводу трудно подвести кабели. При использовании многосвязного привода количество обслуживаемых устройств резко снижается, что уменьшает время и затраты на техническое обслуживание.

Энергоэффективность

Энергоэффективность повышается в системах с несколькими осями благодаря общему постоянному токовому шине. Рассмотрим ситуацию, когда два мотора работают одновременно с противоположными профилями движения: один ускоряется, а другой замедляется. При наличии общей DC‑шины энергия, генерируемая замедляющимся мотором, может быть направлена к ускоряющемуся мотору. В системе с отдельными одноосовыми приводами без дополнительных модификаций эта энергия теряется в виде тепла. При постоянных циклах ускорения‑замедления многосвязный привод позволяет существенно экономить энергию и, соответственно, средства.

Кроме того, многосвязные приводы обладают более низкими потерями мощности, что в долгосрочной перспективе также приводит к экономии энергии.

Масштабируемость и модульность

Многосвязные приводы позволяют легко масштабировать количество осей в приложении. Одна единица может управлять осями X, Y и Z. Технологии, такие как цепные энкодеры, позволяют подключать несколько моторов к одной линии, меняя адреса узлов для индивидуального управления каждым мотором. Дизайнер может разместить до трёх моторов в цепи в нужных позициях, получая гибкую конфигурацию. Широкий набор настроек и вариантов подключения открывает множество возможностей для реализации сложных задач на одном устройстве.

Применения

К областям, где многосвязные сервоприводы могут принести значительные выгоды, относятся:

• станки с числовым программным управлением (CNC);

• простые робототехнические системы;

• упаковочные машины;

• печатные прессы;

• гантри‑системы;

• текстильные машины.

Любое приложение, требующее перемещения в трёхмерном пространстве, синхронного движения нескольких осей или точного тайминга и управления между несколькими точками, может воспользоваться преимуществами многосвязных приводов.

Больше материалов на канале РобоТок: https://t.me/tobotsp