Конспект лекций




НазваниеКонспект лекций
страница14/16
Дата публикации30.01.2014
Размер1.98 Mb.
ТипКонспект
zadocs.ru > Информатика > Конспект
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

^ 6 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ И КОМПОНЕНТОВ SIMODRIVE
Привод SIMODRIVE имеет модульную структуру, в которую входят:

  1. Двигатель с датчиком положения и скорости.

  2. Приводной модуль (силовой модуль с платой управления).

  3. Система питания.


6.1 Общая характеристика двигателей
По условиям работы и требованиям к точности в станках с ЧПУ различают следующие приводы:

  1. Привод шпинделя (HSA).

  2. Привод подачи (VSA).

  3. Привод вспомогательного механизма.

Для приводов шпинделя (главного движения) применяют:

    • асинхронные серводвигатели типа 1РН7 с воздушным охлаждением (рис. 2.1,а) и 1РН4 с водяным охлаждением (рис. 6.1,б);

    • встраиваемые двигатели для прямого привода с водяным охлаждением 1РН2 (рис. 6.2);

    • двигатели с полым валом 1РМ4 водяного охлаждения (рис. 6.3,а) и 1РМ6 воздушного охлаждения (рис. 6.3,б).




а б

Рисунок 6.1 – Общий вид двигателя 1PH7 (а) и двигателя 1PH4 (б)

Рисунок 6.2 – Общий вид двигателя 1PH2

а б

Рисунок 6.3 – Общий вид двигателя 1PM4 (а) и двигателя 1PM6 (б)
Для приводов подачи применяются:

  • синхронные серводвигатели 1FT5 с самоохлаждением или с принудительной вентиляцией, а также 1FT6 с водяным охлаждением (рис. 6.4);

  • синхронные двигатели 1FK6 с самоохлаждением (рис. 6.5).

Для вспомогательных приводов механизмов смены инструментов, а также установочных перемещений, например, перемещения задней бабки токарного станка, применяют стандартные асинхронные двигатели без встроенных датчиков контроля перемещений.


Рисунок 6.4 – Общий вид двигателя 1FT6


Рисунок 6.5 – Общий вид двигателя 1FK6
^ 6.2 Обзор датчиков
Различают инкрементальный и абсолютный метод измерения. У инкрементальных датчиков после каждого отключения питания необходимо реферирование станка, так как положение часто не сохраняется в СЧПУ и движения станка при отключении питания не регистрируются.

Абсолютные датчики, напротив, регистрируют движения при отключении питания и выдают актуальную позицию при восстановлении питания, не требуют реферирования.

На рисунке 6.6 показаны варианты конструкций ротационных (круговых) датчиков и элементы для их подключения.


Рисунок 6.6 – Датчики для приводов SIMODRIVE
В двигателях главного движения применяются различные типы датчиков

  1. Инкрементальные круговые датчики. К этому типу относятся:

    • Датчики положения и скорости шпинделя с импульсными сигналами TTL и HTL (High Voltage).

    • Датчики угла поворота с аналоговыми сигналами sin/cos уровня напряжения 1 Vpp (Volt peak to peak: напряжение от пика до пика).

    • Измерительная инкрементальная система датчика типа SIМAG Н для регистрации угла поворота полых шпинделей (двигатели 1РН2, 1FE1), состоящая из шестерни и считывающей головки (заменяет прежнюю версию SIZAG 2).

      1. Датчики абсолютного значения (кодовые датчики положения). К этому типу относятся:

  • Датчики с синхронным последовательным интерфейсом (SSI).. (Передача сигналов датчика производится под управлением контроллера, что не всегда возможно).

  • Датчики с кодером по данным (интерфейс EnDat).

  • Датчики с интерфейсом PROFIBUS-DP.

        1. Датчики углового положения типа резольвер (resolver).

Инкрементальные и кодовые датчики являются энкодерами в том смысле, что они создают импульсы, характеризующие движение.

При этом в инкрементальных датчиках, содержащих синусный (А) и косинусный (В) каналы, а также канал R для референтной метки начала оборота, порядок чередования импульсов позволяет определить направление вращения, подсчет импульсов в счетчиках – расстояние, а определение числа импульсов за единицу времени – скорость. Диаграммы сигналов TTL и аналоговых сигналов sin/cos уровня напряжения 1 Vpp показаны на рисунках 6.7 и 6.8, соответственно.

Рисунок 6.7 – Диаграммы сигналов TTL инкрементального датчика

Рисунок 6.8 – Диаграммы сигналов sin/cos уровня напряжения 1 Vpp инкрементального датчика
В кодовых датчиках информация о положении создается с помощью N дорожек, каждая из которых отображает 1 бит информации (рис. 6.9).


Рисунок 6.9 – Принцип создания кода положения в абсолютном датчике
Разрешение N зависит от конструкции датчика. Однооборотные датчики последовательного интерфейса SSI имеют разрешение 12 бит (4096 дискрет на оборот), а многооборотные – 24 бита (4096 дискрет x 4096 оборотов). Такое же разрешение имеют датчики с интерфейсом PROFIBUS-DP. У датчиков с кодером интерфейса по данным (EnDat) разрешение на 1 оборот в 2 раза больше – 8192 дискрет, количество оборотов – 4096.

Следует учесть, что инкрементальные и кодовые датчики являются оптоэлектрическими приборами и питаются напряжением постоянного тока.

Резольверы в отличие от энкодеров представляют собой электрическую машину, которая питается от специального источника синусоидального напряжения.

Резольвер – это синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) с четырьмя обмотками – двумя на статоре и двумя на роторе (обмотки: возбуждения, квадратурная, синусная и косинусная). Величина поворота вала двигателя определяется по сдвигу синусной и косинусной составляющих напряжения.

Резольвер генерирует последовательность синусоидальных и косинусоидальных волновых импульсов аналогового напряжения, которые определяют абсолютное положение вала в пределах одного оборота. Эти аналоговые напряжения обычно преобразуются в цифровые сигналы интерфейсной платой резольвера.

Резольверы отличаются от энкодеров не только техническим исполнением, но и монтажом. У энкодеров система электронного управления, как правило, встроена в корпус, что минимизирует работы по подключению, но ограничивает диапазон рабочих температур. Напротив, при создании системы управления с резольвером, источник питания резольвера и интерфейсная плата находятся вне зоны рабочих температур. Это позволяет эксплуатировать резольвер в среде с повышенной температурой (до 100°С).

Практически все современные приводы главного движения (переменного и постоянного тока) допускают использование энкодеров в линии обратной связи и лишь для небольшой части из них необходимо применять резольверы.

В приводах подачи с прямолинейно движущимися рабочими органами для регистрации положения применяются, главным образом, линейные измерительные системы.

На станках с ЧПУ применяются закрытые (защищенные от загрязнений) измерительные системы. Закрытые датчики линейных перемещений поставляются в двух исполнениях:

  • с крупным профилем корпуса (измеряемая длина до 30 м);

  • с мелким профилем корпуса (измеряемая длина до 1240 мм).

В корпусе закреплена стеклокерамическая шкала, на которой нанесены тонким слоем хрома деления (технология DIADUR), причем точность делений лежит в пределах микрометров.

На рисунке 6.10 показано устройство датчика линейных перемещений.

Рисунок 6.10 – Устройство датчика линейных перемещений фирмы HEIDENHEIN

^ 6.3 Обзор приводных модулей SIMODRIVE
Приводной модуль является, по сути, частотным преобразователем. Он включает в себя силовой модуль (мостовую схему с шестью IGBT транзисторами) и плату управления, которая формирует управляющие импульсы для силового модуля. Плата управления вставляется в силовой модуль, как показано на рисунке 6.11.


Рисунок 6.11 – Компоновка приводного модуля
Силовые модули различаются по виду охлаждения в шкафу (возможно исполнение для естественного или принудительного охлаждения), по количеству обслуживаемых осей (возможно 1-осевое и 2-осевое исполнение силового модуля) и по величине номинального тока (диапазон от 3 до 200А). В зависимости от величины тока в нагрузке ширина силового модуля может быть равна 50, 100, 150 или 300 мм. Все модули имеют одинаковую высоту 480 мм. Входное напряжение постоянного тока у всех силовых модулей должно быть 600-680 В, при этом выходное напряжения трехфазного тока достигает 430 В.

^ Платы управления отличаются технологиями использования приводов. Под этим понимается тип интерфейса заданного значения, типы подключаемых двигателей и датчиков, а также исполнение (1-осевое или 2-осевое).

Платы управления делятся на следующие типы:

  • платы с аналоговым (10В) интерфейсом для заданного значения положения и скорости (приводной модуль SIMODRIVE 611А для системы ЧПУ SINUMERIK 802C);

  • платы с цифровым интерфейсом заданного значения через приводную шину (приводной модуль SIMODRIVE 611D для систем ЧПУ SINUMERIK 810D и SINUMERIK 840D);

  • платы универсальные (приводной модуль SIMODRIVE 611U для систем ЧПУ SINUMERIK 802С/802D и SINUMERIK 840Di), в которых имеется аналоговый интерфейс 10В и опционально предусмотрена встроенная коммуникация PROFIBUS-DP – цифровой последовательный интерфейс.

Тот или иной тип интерфейса платы управления выбирается исходя из требований к условиям работы привода, типа двигателя, а также установленных на двигателе датчиков.

Платы с аналоговым интерфейсом заданного значения

Платы с аналоговым управлением можно применять для приводов с синхронными двигателями 1FT5, 1FK6 и асинхронными типа 1PH на автоматических линиях, манипуляторах, простых станках или станках с общими задачами позиционирования без высоких требований к качеству регулирования и точности позиционирования. Информация о фактическом значении числа оборотов, позиции ротора двигателя и фактическом значении положения поступает от встроенного в двигатель датчика – резольвера.

Для работы с трехфазными серводвигателями типа 1FT5 поставляются два варианта плат с одинаковым качеством регулирования, но с различными интерфейсами передачи сигналов к вышестоящей системе ЧПУ станка на уровень оператора – интерфейсом Standard и интерфейсом Komfort. Платы управления с интерфейсом Standard имеются в 1-о и 2-х осевом исполнении. Платы управления с интерфейсом Komfort имеются только в 1-осевом исполнении.

При работе с трехфазными асинхронными двигателями 1PH плата управления с интерфейсом Komfort позволяет реализовать функции управления приводом главного движения при наезде на жесткий упор, при ограничении заданного значения тока и др. Плата имеет входы для подключения конечных выключателей BERO (рис. 6.12), а также инкрементального датчика двигателя с сигналами sin/cos 1Vpp или датчика SIМAG Н.

Максимальная частота тока двигателя составляет 1100 Гц. В частотном диапазоне двигателя выше 10 Гц используется алгоритм регулирования, ориентированный на поле. Благодаря этому достигаются высокие динамические свойства и устойчивость против опрокидывания.

Платы с универсальным интерфейсом заданного значения

Платы SIMODRIVE 611 universal HR – это платы управления с аналоговым интерфейсом заданного значения числа оборотов и опционным интерфейсом PROFIBUS DP, а также как вариант с функциональностью позиционирования.

Платы SIMODRIVE 611U используются для работы с синхронными двигателями 1FT6/1FK/1FN/1FW6/1FE1, асинхронными двигателями 1PH, линейными двигателями 1LA, а также с двигателями иных производителей, если они подходят для работы с преобразователем.

Внешний вид платы SIMODRIVE 611 universal показан на рисунке 2.13. К этим платам могут быть подключены следующие типы датчиков:

  1. резольвер с разрешением 14 или 12 бит, количеством пар полюсов от 1 до 6, рабочей частотой считывания fG макс. до 108/432 Гц и внутренним умножением импульсов до 4096/16348;




Рисунок 6.12 – Подключение приводного модуля с платой управления SIMODRIVE 611А (аналоговый интерфейс)


Рисунок 6.13 – Внешний вид платы SIMODRIVE 611 universal


  1. инкрементальный датчик с сигналами sin/cos 1Vpp, разрешением до 65535 импульсов с внутренним умножением, с частотой считывания до 350 кГц;

  2. абсолютный датчик с интерфейсом EnDat;

  3. датчик TTL (интерфейс RS422) для асинхронных двигателей с частотой считывания импульсов до 420 кГц.

Следует учесть, что к платам с 1-осевым исполнением могут подключаться только резольверы, а к платам с 2-осевым исполнением – внешние измерительные системы (абсолютные и инкрементальные), а также датчик, установленный на двигателе.

Платы SIMODRIVE 611U используются для управления приводами в станках нормальной точности.

Платы управления с цифровым интерфейсом заданного значения

Платы управления с цифровым интерфейсом заданного значения для VSA и HAS (SIMODRIVE 611D) используются в комбинации со следующими двигателями:

  • трехфазными серводвигателями 1FT6/1FK6 и линейными двигателями 1FN для приводов подачи;

  • трехфазными электродвигателями 1PH-/1FE1 для приводов главного движения;

  • встраиваемыми тороидальными электродвигателями 1FW6 для прямых приводов с высокой отдачей момента вращения.

Платы управления обрабатывают встроенный в двигатель инкрементальный датчик sin/cos 1Vpp с разрешением до 4,2 млн. инкрементов/оборот двигателя или кодовый (абсолютный) датчик.

Сигналы с датчиков скорости и положения могут обрабатываться в устройстве ЧПУ SINUMERIK. Их ввод в ЧПУ производится через цифровую приводную шину.

К платам управления может быть подключена прямая измерительная система (DMS) с применением инкрементальных датчиков с синусоидальными сигналами напряжения (рис. 6.14).

Платы управления с цифровым интерфейсом заданного значения могут использоваться универсально в приводе подачи или главного движения.

Программное обеспечение для регулирования имеется в SINUMERIK 810D/840D/840C. При каждом включении СЧПУ и приводов программное обеспечение загружается в цифровые платы управления. При вводе в эксплуатацию через конфигурацию привода определяется, идет ли речь о приводе подачи или главного движения.

У плат управления с цифровым интерфейсом заданного значения можно выбирать между управлением Standard и более производительным управлением Performance.

^ Рисунок 6.14 – Подключение платы управления с цифровым интерфейсом заданного значения (привод подачи)
Для в SINUMERIK 840D платы управления дополнены сериями "High Standard" и "High Performance". Оба варианта используют идентичные интерфейсы приводов и одинаковое программное обеспечение для регулирования.

Отличительные особенности при управлении High Standard и High Performance заключаются в следующем:

  • большие вычислительные возможности и больший объем программной памяти;

  • наличие 1 или 2 входа для подключения датчиков двигателя и для ввода напряжения от прямой измерительной системы;

  • наличие входов для подключения датчиков BERO;

  • поддержка Safety Integrated (интегрированная безопасность) аппаратными средствами.

Некоторые характеристики плат управления с цифровым интерфейсом приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1

Данные

Плата управления

Standard

High Standard

Performance

High

Performance

Макс. частота выходного напряжения

600 Гц

600 Гц

1200 Гц

1400 Гц

Предельная частота датчика двигателя

200 кГц

200 кГц

300 кГц

350 кГц

Умножение импульсов:

128

128

2048

2048

Макс. длина кабеля датчика с сигналом напряжения

50 м

50 м

50 м

50 м

^ Датчик двигателя и прямые измерительные системы (DMS)

Инкрементальный датчик sin/cos 1 Vpp

да

да

да

да

Абсолютный датчик EnDat

да

да

да

да

Safety Integrated с внутренним запретом импульсов через приводную шину

нет

да, при управлении с DMS

нет

да, при управл. с DMS

Предпочтительная сфера использования

Стандартные серийные станки

Станки для точной обработки
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

Похожие:

Конспект лекций iconЭтика курс лекций (на основе книги: Этика (конспект лекций)
Этика (конспект лекций). – М.: «Приор-издат», 2002. Автор-составитель Аристотель. Никомахова этика. Сочинения: в 4-х т. Т. М.: Мысль,...

Конспект лекций iconКонспект лекций для студентов направления 070104 «Морской и речной транспорт»
Конспект лекций рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Судовождение» кгмту

Конспект лекций iconКонспект лекций Утверждено Редакционно-издательским советом в качестве...
Чижов М. И., Юров А. Н. Информатика и информационные системы: Конспект лекций. Воронеж: Воронеж гос техн ун-т, 2003. 148 с

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Безопасность в чрезвычайных ситуациях и гражданская оборона. Конспект лекций. Рубцов Б. Н. М. Миит, 2001

Конспект лекций iconКонспект лекций для студентов сектора второго высшего образования...
Конспект лекций разработан кандидатом экономических наук, доцентом кафедры «Экономическая теория и кибернетика» Одесского государственного...

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине "инвестирование"
Конспект лекций по дисциплине «Инвестирование» для студентов экономических специальностей всех форм обучения Сост.: В. М. Гридасов...

Конспект лекций iconКонспект лекций Киров 2010 удк 681. 332
Теория автоматов (часть I). Конспект лекций /Киров, Вятский государственный университет, 2010, 56с

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине «Делопроизводство»
Опорный конспект лекций по дисциплине «Делопроизводство» для студентов 2 курса (3 семестр) сгф для направления 101100. 62 «Гостиничное...

Конспект лекций iconКонспект лекций Содержание Введение 4 Тема Экономическая теория:...
Предлагаемый читателям конспект лекций разработан в соответствии с типовой программой дисциплины «Основы экономических теорий» для...

Конспект лекций iconКонспект лекций по философии подготовлен в соответствии с типовой...
Философия : конспект лекций для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения / сост. А. П. Мядель : Учреждение образования...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов