Новый сервопривод CMMT-AS от Festo

Новый сервопривод CMMT-AS от Festo

Опубликовано в номере:
PDF версия
Сервопривод с сетевым управлением в идеале должен предусматривать простую параметризацию и интеграцию в АСУ, а также удобство монтажа, при этом обладая компактными размерами, высокими техническими характеристиками и приемлемой ценой. Ориентируясь на такие свойства, компания Festo разработала конструктивно обособленные сервоприводы CMMT. На данный момент это семейство включает два контроллера: CMMT-AS для синхронных серводвигателей и CMMT-ST — для шаговых. В статье основное внимание уделено модели CMMT-AS.
 Конструкция контроллера двигателя CMMT-AS

Рис. 1. Конструкция контроллера двигателя CMMT-AS

Общие сведения

Контроллер CMMT-AS представляет собой конструктивно обособленный сервоусилитель для управления движением синхронного двигателя по одной оси. Управление осуществляется в основном по сети Ethernet реального времени (EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP или ModbusTCP).

В состав CMMT-AS входят:

  • сетевой фильтр ЭМС;
  • электроника для стабилизации напряжения промежуточного контура;
  • выходной каскад (для управления двигателем);
  • тормозной резистор (встроен в охлаждающий радиатор);
  • тормозной прерыватель (при необходимости включает тормозной резистор в промежуточном контуре);
  • температурные датчики (для контроля температуры силового модуля).

Контроллер двигателя имеет раздельное питание логики и нагрузки, чтобы обеспечить высокую надежность и безопасность. Регулятор сервопривода позволяет подсоединить два энкодера: один двигателя, а второй — внешний, на выходном звене. Кроме того, контроллер имеет выходы для прямого подключения удерживающего тормоза двигателя и для активации внешнего механического фиксатора. Вместо внутреннего тормозного резистора при необходимости можно подсоединить внешний.

 

Конструктивные особенности

В основе конструкции CMMT-AS лежит эффективный литой радиатор (рис. 1). Прямо на его поверхность монтируется силовой полупроводниковый модуль для наилучшего охлаждения и максимальной мощности. Электроника разделена на три печатные платы: силовую, управления и обеспечения безопасности. Такое решение позволяет получить компактные размеры, лучшую электромагнитную совместимость, а также универсальные управляющие модули для разных типоразмеров. Например, при однофазном контроллере мощностью 700 Вт корпус имеет габариты 170×170×50 мм.

Сам корпус сервопривода выполнен из высококачественного пластика и не принимает участия в охлаждении контроллера. Это позволяет монтировать контроллеры CMMT в шкафу управления практически вплотную друг к другу. Все клеммы и разъемы для подключения расположены сверху и на передней части корпуса — благодаря этому можно расположить CMMT в шкафу максимально низко. Таким образом, при наличии нескольких сервоприводов в системе можно существенно сократить размеры шкафа управления (в некоторых случаях в разы).

 

Электрическое подключение

Для электрического подключения используются верхняя и передняя грани корпуса. В качестве разъемов подключения энкодеров, синхронизации и сетевых интерфейсов применены стандартные разъемы RJ45 промышленного исполнения. Для подключения питания, обмоток двигателя, а также тормоза и термодатчика, логических и аналоговых сигналов, концевых выключателей и тормозного резистора (в том числе встроенного) используются разъемные пружинные клеммы. Применение стандартных разъемов и клемм позволяет легко, быстро и с небольшими затратами на подключение смонтировать CMMT. Для подключения кабеля двигателя предусмотрен литой фиксатор кабеля (рис. 2), который также выполняет заземление корпуса двигателя через зажим экрана кабеля.

Фиксация и подключение кабеля двигателя

Рис. 2. Фиксация и подключение кабеля двигателя

Доступно два варианта подключения питания: индивидуальное и проходное. При индивидуальном подключении (с помощью однорядных ответных клемм) на каждый контроллер независимо подаются питание логики постоянного тока и питание нагрузки переменного тока, при этом на все контроллеры необходимо установить предохранительные устройства (автоматы). В случае проходного (рис. 3) подключения питания (использование двурядных клемм при соблюдении допустимого тока) можно соединить несколько контроллеров CMMT в параллель по питанию и звену постоянного тока. В этом случае достаточно подать питание только на первый контроллер, а остальные контроллеры подключить перемычками. Помимо питания, можно объединить и промежуточные контуры постоянного тока нескольких контроллеров — при этом, в отличие от стандартных контроллеров, мощность тормозных резисторов всех контроллеров суммируется.

Проходное подключение питания

Рис. 3. Проходное подключение питания

Электрическое подключение сетевых интерфейсов управления (EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP, ModbusTCP) осуществляется примерно тем же образом. На контроллере CMMT предусмотрено два интерфейсных разъема: вход и выход. От ПЛК проводится кабель на вход первого контроллера, а с выхода, посредством короткого кабеля-перемычки, следующий подключается на его вход и т. д. Такой принцип подключения питания и сетевых интерфейсов позволяет существенно упростить электромонтаж, снизить затраты и повысить компактность системы управления.

 

Функциональные особенности

Семейство контроллеров CMMT (рис. 4) — это универсальные сетевые сервоприводы. Встроенные интерфейсы на базе Ethernet-протоколов реального времени обеспечивают современное высокоскоростное управление позиционированием и интерполированными перемещениями.

Функциональные особенности CMMT-AS

Рис. 4. Функциональные особенности CMMT-AS

Универсальный основной энкодерный вход позволяет подключать серводвигатели с различными интерфейсами энкодера: Hiperface, EndDat, инкрементальным RS-422, sin/cos 1Vpp. Поддерживаются все линейки серводвигателей Festo, а также сторонние типы двигателей. Кроме того, предусмотрен дополнительный энкодерный вход для подключения внешней системы измерения. Этот вход воспринимает такие стандарты, как инкрементальный RS-422 и sin/cos 1Vpp.

Отдельно от энкодерных входов предусмотрен интерфейс импульсной синхронизации. Через этот интерфейс можно простым способом обеспечить прямую электронную синхронизацию до 16 сервоприводов.

Для легкой настройки сторонней механики или для сложной калькуляции нагрузки предусмотрена функция Auto Tuning (автонастройки). Она запускается при параметризации через компьютер. При этом привод осуществляет тестовые перемещения. После этого можно записать полученные параметры в конфигурацию.

Для задач, где существенно меняются параметры нагрузки и режим работы сервопривода (например, при смене захватных устройств манипулятора), предусмотрено три набора параметров. Переключение между ними может происходить во время работы. При этом учитываются не только параметры нагрузки, но и способы управления.

Также опционально доступна цветная панель оператора CDSB с тачскрином. Она позволяет осуществлять диагностику устройства с выводом на экран и сбросом сообщений об ошибках и предупреждениях, проводить мониторинг состояния устройства с выводом на экран переменных устройства (перемещения, электрические, термические, логические сигналы и т. д.), а также производить некоторые настроечные операции (например, сетевые настройки). Одну панель можно устанавливать на шкаф с несколькими устройствами (контроллеры двигателя CMMT и ПЛК CPX-E) и переключать в горячем режиме между ними.

 

Сетевая интеграция

Одним из существенных моментов при разработке семейства CMMT стала гладкая интеграция контроллеров двигателей в системы управления. Поскольку при проектировании современного оборудования прослеживается тренд в применении интерфейсов на базе промышленного Ethernet, то за основу были взяты самые распространенные из них: EtherCAT, ProfiNET, Ethernet/IP и ModbusTCP. При этом протокол EtherCAT компания Festo решила сделать базовым для всех новых электронных устройств (рис. 5). Уже сейчас доступны ПЛК с функциями управления движением семейства CPX-E, которые оснащаются EtherCAT-мастером, а также целый ряд периферийных устройств. Выбор в пользу EtherCAT сделан неслучайно. Это высокоскоростной интерфейс, который поддерживает полную функциональность управления движением как при простом позиционировании, так и при интерполяции. Более того, EtherCAT является своего рода преемником интерфейса CANopen (базового интерфейса Festo в настоящий момент) на более современном физическом уровне. Так, например, профиль CiA402, с успехом реализованный в CANopen, теперь поддерживается и в EtherCAT.

Современная платформа автоматизации Festo

Рис. 5. Современная платформа автоматизации Festo

Для простой интеграции в систему управления разработаны функциональные блоки, максимально точно соответствующие специализированным профилям. Для EtherCAT это профиль управления движением CiA402, для PROFINET — профиль управления сервоприводом PROFIdrive. Такой подход позволяет с легкостью интегрировать контроллеры двигателя CMMT в системы с ПЛК производства Omron (семейство NX/NJ), Beckhoff, Festo, Siemens, Rockwell Automation и т. д.

 

Программное обеспечение Festo Automation Suite

Параллельно с разработкой сервоусилителей CMMT и контроллеров движения CPX-E компания Festo создала новый программный комплекс для настройки, параметризации, диагностики и программирования новых линеек электронных устройств — Festo Automation Suite. Этот продукт позволяет как работать с устройствами индивидуально, так и создавать комплексные проекты (рис. 6).

Архитектура системы Festo Automation Suite

Рис. 6. Архитектура системы Festo Automation Suite

Все начинается с создания общей архитектуры системы управления на главном экране. При помещении устройства в рабочее поле в проект сразу интегрируется соответствующий плагин. Соединение устройств между собой (например, линия от ПЛК к сервоприводу) мгновенно инициализирует сетевое взаимодействие, и в ПЛК будут доступны переменные сервопривода без дополнительных установок и инициализаций функциональных блоков.

При обращении к каждому элементу запускается соответствующий модуль, также интегрированный в Festo Automation Suite. Для CMMT-AS это модуль конфигурации сервопривода (рис. 7).

Модуль конфигурации сервопривода Festo Automation Suite

Рис.  7.  Модуль конфигурации сервопривода Festo Automation Suite

Кроме того, прямо из интерфейса Festo Automation Suite доступна для скачивания вся документация соответствующих используемых элементов (через Интернет).

 

Заключение

Сервоприводы CMMT от Festo обладают многими преимуществами, необходимыми современным сервоприводам. Данные контроллеры можно легко и быстро настроить с помощью Festo Automation Suite, а встроенные промышленные Ethernet-интерфейсы с поддержкой профилей управления движения обеспечивают гладкую интеграцию CMMT в систему управления. Благодаря продуманной конструкции серво­приводы также отличаются компактными размерами и простотой подключения и монтажа.

Что касается появления контроллеров CMMT на рынке, то поскольку Festo переходит на новую платформу автоматизации, новые продукты будут появляться поэтапно. В настоящий момент уже доступны версии CMMT-AS на 350 и 700 Вт с однофазным питанием 220 В и EtherCAT-протоколом. До конца этого года должны появиться версии с трехфазным питанием 380 В, мощностью до 2,5 кВт и интерфейсами EtherCAT и PROFINET. В течение 2019 г. также станут доступны контроллер шагового двигателя CMMT-ST и версии CMMT-AS с протоколами Ethernet/IP и ModbusTCP.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *