Sterowanie ruchem – jak dobrać system sterowania i napędy do maszyny?
Napęd standardowy czy serwonapęd?
Napędy standardowe zazwyczaj obsługują silniki asynchroniczne. Stosuje się je do aplikacji takich jak przenośnik, pompa czy wentylator, ponieważ są to napędy przeznaczone do pracy ciągłej. Aplikacje obsługiwane w ten sposób z reguły nie charakteryzują się wysoką dynamiką. Serwo są stosowane do aplikacji o mniejszych mocach takie jak manipulator, robot, cobot, divider, latająca piła czy delta picker. Do doboru najlepiej jest znać mechanikę i cykl pracy aplikacji. W zależności od tego, czy dobierać będziemy napęd standardowy czy serwonapęd, konieczna będzie znajomość odpowiednich dla nich wymagań aplikacji.
Jak dobrać napęd standardowy?
W momencie, w którym dobieramy standardowy przekształtnik częstotliwości musimy określić, czy będzie wymagane jego przeciążanie. Aplikacje takie jak wentylator cechuje łagodny rozruch. W przypadku aplikacji takich jak przenośnik czy mieszalnik rozruch będzie ciężki. Oznacza to zwiększone zapotrzebowanie na prąd w momencie startu. Falownik musi być dobrany do prądu silnika.
Kolejnym krokiem jest określenie wymaganych funkcji bezpieczeństwa , jakie ma realizować napęd, protokół komunikacyjny (PROFINET, MODBUS, PROFIBUS), występowanie harmonicznych, czy zwrot energii ma być do sieci czy do rezystora, elementy dodatkowe (filtr EMC, filtr sinus, filtr du/dt), sterowanie wektorowe czy sterowanie u/f. Ważne jest również, aby przeanalizować środowisko pracy np. strefa Ex, temperatura otoczenia czy wysokość n.p.m. (derating).
Pamiętajmy, że silnik sterowany standardowym przemiennikiem częstotliwości nigdy nie osiągnie takiej dynamiki jak sterowany serwo.
Jak dobrać serwonapęd?
Przy doborze serwonapędu część aspektów, na które należy zwrócić uwagę jest taka sama np. wymagane funkcje bezpieczeństwa , jakie ma realizować napęd, protokół komunikacyjny (PROFINET, MODBUS, PROFIBUS), zwrot energii (do sieci czy do rezystora), elementy dodatkowe (filtr EMC) czy środowisko pracy np. strefa Ex, temperatura otoczenia, wysokość n.p.m. (derating). Oprócz tego należy przeanalizować wymagania konstrukcyjne np. luzownik czy rodzaje enkodera na silniku. Dodatkowo serwo mają pętle sprzężenia zwrotnego (standardy nie muszą tego mieć). Analizując powyższe aspekty wybieramy odpowiedni serwonapęd np. SINAMICS S200 lub SINAMICS S210.
Jak dobrać system sterowania?
Oprócz napędów, należy jeszcze dobrać odpowiedni sterownik. Konieczna jest odpowiedź na pytanie, czy sterowanie ma być obiektem technologicznym (po stronie sterownika), czy poprzez jakiś wewnętrzny pozycjoner np. EPOS (po stronie napędu). Musimy też wiedzieć czy wymagane jest IRT, jaki jest to typ aplikacji (czy chcemy korzystać z kinematyk), jak będą pracowały osie – pozycyjnie / prędkościowo / synchronicznie. Definiujemy, czy potrzebna jest obsługa safety. Dodatkowo trzeba przeanalizować wykorzystanie zasobów motion – sterownik musi zapewnić wystarczająco duże zasoby, a szybkość cyklu całego sterownika musi być wystarczająca do dokładnego pozycjonowania. Należy też zwrócić uwagę na pojemność sterownika, żeby zmieścił cały program.
Na podstawie tych danych dokonujemy wyboru sterownika np. S7-1200 G2 do aplikacji podstawowych czy też S7-1500T do zaawansowanego sterowania, a następnie ich wariant w zależności od potrzeb.
