Szervohajtás vs. inverter: Mi a különbség?

kwoco-plc.com

A szervohajtás és az inverter egyaránt elektromos energiát alakít át szabályozott motormozgássá, de általában különböző feladatokhoz választják őket.

A szervo hajtás zárt hurkú mozgásrendszer részeként tervezték. Folyamatosan visszajelzést használ egy jeladótól vagy egy másik helyzetérzékelőtől a motor helyzetének, sebességének és nyomatékának szabályozására. Akkor használja, ha a gépnek egy meghatározott pozícióba kell mozdulnia, egy mozgásprofilt kell követnie, egy másik tengellyel kell szinkronizálnia, vagy gyorsan kell reagálnia a változó terhelésre.

An inverter, más néven változtatható frekvenciájú meghajtó (VFD), változtatható sebességű meghajtó (VSD) vagy AC meghajtó, elsősorban a motor fordulatszámának és nyomatékának szabályozására szolgál a motorhoz adott frekvencia és feszültség változtatásával. Akkor használják, ha a fő követelmény egy szállítószalag, szivattyú, ventilátor, keverő, kompresszor, orsó vagy más forgó terhelés hatékony, változtatható sebességű működése.

Ez a gyakorlati különbség, de nem abszolút műszaki határ. A modern vektoros inverterek képesek jeladó-visszacsatolást használni, nyomatékot szabályozni és korlátozott pozicionálást végrehajtani. A szervohajtások inverter teljesítményfokozatot is tartalmaznak, és folyamatosan működhetnek sebesség- vagy nyomatékmódban. A helyes választás a mozgáskövetelménytől függ, nem a hajtás címkéjétől.

Ez a cikk elmagyarázza, hogy a két technológia miben különbözik, hol fedik át egymást, és hogyan választhatunk anélkül, hogy olyan teljesítményért fizetnénk, amelyet a gép nem tud használni, vagy elfogadnánk olyan irányítást, amelyet a gép nem tud biztosítani.

Szervohajtás vs. inverter áttekintése

Kiválasztási pont	Szervohajtás és szervomotor	Inverter/VFD és AC motor
Elsődleges cél	Precíz pozíció-, sebesség- és nyomatékszabályozás	Állítható sebesség és nyomaték forgó berendezésekhez
Normál visszajelzés	A motorjeladó vagy a rezolver a vezérlőhurok része	Gyakran érzékelő nélküli; az enkóder visszacsatolás megfelelő vektormeghajtókon érhető el
Tipikus vezérlési struktúra	Beágyazott áram-, sebesség- és pozícióhurkok	V/f, érzékelő nélküli vektor, PM szabályozás vagy zárt hurkú vektor a modelltől függően
Pozicionálás	A szervorendszer egyik fő funkciója	Az alapvető pozicionálás egyes modelleken lehetséges; nem univerzális
Dinamikus válasz	Gyors gyorsításra, lassításra és zavarkorrekcióra tervezve	Általában a gép- vagy folyamatsebesség-szabályozás sima, stabil eléréséhez optimalizálva
Alacsony sebességű működés	Erős, szabályozott nyomaték nagyon alacsony vagy nulla fordulatszámon, a rendszerhatárokon belül	Nagymértékben függ a vezérlési módtól, az enkóder visszacsatolásától, a motor hűtésétől és a hajtás névleges értékétől
Motor	Általában egy illesztett állandó mágneses szervomotor visszacsatolással	Általában indukciós motor; sok jelenlegi frekvenciaváltó támogatja a jóváhagyott PM motorokat is
Rövid távú nyomaték	A szervorendszerek általában jelentős csúcsnyomatékot biztosítanak a gyorsításhoz, a nyomaték-sebesség görbétől és a kitöltési tényezőtől függően.	A túlterhelhetőség a normál, nagy vagy állandó nyomatékú névleges értéktől és a megengedett időtartamtól függ.
Többtengelyes szinkronizáció	Natív erősség mozgásvezérlővel és determinisztikus hálózattal párosítva	Nagyobb teljesítményű rendszereken lehetséges, de nem egy alapvető frekvenciaváltó fő célja
Üzembe helyezés	Motorillesztés, jeladó beállítása, hangolás, tehetetlenség, mozgásprofil és mechanika	Motoradatok, vezérlési mód, gyorsítás/lassítás, I/O, határértékek és alkalmazásparaméterek
Tipikus rendszerköltség	Általában magasabb, mivel a rendszer tartalmaz egy illesztett motort, visszacsatolást, kábeleket és mozgásvezérlést.	Általában alacsonyabb folyamatos sebességű alkalmazásoknál, különösen standard AC motoroknál
Gyakori alkalmazások	Csomagolásregisztráció, indexelés, robotok, elektronikus bütykök, repülő vágás, CNC előtoló tengelyek, pick-and-place	Szivattyúk, ventilátorok, szállítószalagok, keverők, extruderek, kompresszorok, általános orsók, feldolgozó berendezések

A táblázat a tipikus felhasználást írja le, nem minden termékre vonatkozó szabályt. Mitsubishi Az FR-E800 például a szükséges opcióval és motorkonfigurációval vektorvezérlést és pozicionálást tud biztosítani. Schneider Az ATV320 számos motortípus nyílt hurkú vezérlését támogatja, és az alapvető V/f vezérlésen túlmutató gépi funkciókat is kínál. A végső döntés meghozatala előtt hasonlítsa össze a pontos modelleket és opciókat.

Mi az a szervohajtás?

A szervohajtás a mozgásszabályozó és a szervomotor közötti teljesítmény- és vezérlőeszköz.

A vezérlő parancsot küld, például a célpozíciót, a sebességet vagy a nyomatékot. A szervohajtás szabályozott háromfázisú áramot szolgáltat a motornak, és leolvassa az enkóder visszacsatolását. Kiszámítja a parancsolt mozgás és a mért mozgás közötti különbséget, majd folyamatosan korrigálja a motoráramot.

Egy tipikus ipari szervotengely a következőket tartalmazza:

PLC, PAC, CNC, robotvezérlő vagy dedikált mozgásvezérlő
Szervohajtás, néha szervoerősítőnek is nevezik
Kompatibilis forgó, lineáris vagy direkt hajtású szervomotor
Egy jeladó vagy felbontó, gyakran beépítve a motorba
Motorteljesítmény, visszacsatolás és fékkábelek
Tengelykapcsoló, sebességváltó, szíj, golyósorsó, fogasléc vagy közvetlen mechanikai terhelés
Végálláskapcsolók, önindító érzékelők és biztonsági eszközök, ahol szükséges

A jelenlegi rendszerek gyakran kombinálják a parancs- és diagnosztikai adatokat EtherCAT, CC-Link IE TSN, PROFINET, EtherNet/IP hálózaton keresztül mozgásvezérlő, SERCOS vagy egy gyártóspecifikus mozgásvezérlő hálózattal. Az impulzussorozatú és analóg parancsokkal működő szervohajtások továbbra is elterjedtek önálló és hagyományos gépeken.

A Mitsubishi Electric jelenlegi MELSERVO-J5 termékcsaládja például támogatja a pozíció-, sebesség-, nyomaték- és teljesen zárt hurkú vezérlést az alkalmazható erősítőváltozatokon. Omron Az 1S szervorendszerek az EtherCAT kommunikációt nagy felbontású jeladó-visszacsatolással ötvözik. A Schneider Lexium termékcsaládját nagy teljesítményű mozgásvezérlési alkalmazásokhoz tervezték.

A lényeg az, hogy a szervohajtás csak egy része a szervorendszernek. Teljesítménye a motortól, az enkódertől, a vezérlő frissítési sebességétől, a hálózattól, a hangolástól, a terhelés tehetetlenségétől, a tengelykapcsolótól, a sebességváltótól, a gép merevségétől és a mozgásprofiltól függ.

Altivar frekvenciaváltó csere szükséges?

Böngésszen az új, eredeti Altivar meghajtók között karbantartási, hibaelhárítási és csereprojektek céljából.

Mi az inverter vagy VFD?

Az ipari automatizálásban az inverter szó általában változtatható frekvenciájú hajtást jelent. A belső teljesítményátalakítás jellemzően három szakaszból áll:

A bemeneti váltakozó áramú tápfeszültséget egyenirányítják egyenárammá.
A kondenzátorok létrehozzák és stabilizálják az egyenáramú buszt.
A teljesítménytranzisztorok az egyenáramú buszt szabályozott háromfázisú váltakozó áramú kimenetté kapcsolják.

A kimeneti frekvencia és feszültség változtatásával a frekvenciaváltó szabályozza a motor fordulatszámát és mágneses fluxusát. A fejlettebb hajtások becsülik meg vagy mérik a motor állapotát a fordulatszám és a nyomaték pontosabb szabályozása érdekében.

A gyakori frekvenciaváltós vezérlési módok a következők:

V/f szabályozás: egyszerű feszültség-frekvencia szabályozás általános terhelésekhez
Érzékelő nélküli vektorvezérlés: jobb nyomaték- és fordulatszám-szabályozás motorjeladó nélkül
Zárt hurkú vektorvezérlés: jeladó-visszacsatolás a pontosabb sebesség- és nyomatékszabályozás érdekében
PM motorvezérlés: vezérlőalgoritmusok támogatott állandó mágneses motorokhoz
Alkalmazásvezérlés: olyan funkciók, mint a PID, repülőstart, féklogika, nyomatékkorlátok, egyszerű pozicionálás, tekercselés vagy szivattyúvezérlés

A Mitsubishi a FREQROL invertereket változó frekvenciájú tápegységekként írja le, amelyek háromfázisú motorok rugalmas fordulatszám-szabályozását teszik lehetővé. Jelenlegi FR-E800 termékcsaládja indukciós és jóváhagyott PM motorokat támogat, a vezérlési képességek a V/f-től a vektorvezérlésig és a pozicionálásig terjednek az alkalmazható konfigurációkon. A Schneider ATV320 egy OEM gépi hajtás aszinkron és szinkron motorok nyílt hurkú vezérléséhez, érzékelő nélküli vektor- és alkalmazásfunkciókkal.

Ezért a “VFD egyenlő nyílt hurkú” meghatározás már nem megbízható. A jobb különbségtétel az, hogy a VFD-t általában folyamatos vagy ciklikus motorterheléshez választják, míg a szervorendszert a kívánt mozgásprofil és a követési pontosság alapján választják ki.

1. A fő különbség a kontroll célkitűzése

A központi kérdés a következő: A gépnek szabályozott sebességre, vagy szabályozott mozgásra van szüksége?

A frekvenciaváltó (VFD) általában felelős azért, hogy a motort a kívánt sebességgel és nyomatékkal működtesse. Ha egy szállítószalagnak 35 Hz-en kell működnie, a hajtás felgyorsul erre a működési pontra, és ezt a frekvenciát a terhelés változásával is fenntartja. A gépet esetleg nem érdekli a motortengely pontos szöghelyzete.

A szervotengely általában egy adott pálya követéséért felelős. Ha egy forgóasztalnak 90 fokkal el kell mozdulnia, egy meghatározott ablakon belül kell beállnia, várnia kell egy műveletre, majd újra indexelnie kell, akkor a vezérlő és a hajtáspálya pozíciója a mozgás során változik. A gyorsulás, a sebesség, a lassulás, a rángatás, a nyomatékkorlát és a követési hiba mind számít.

A különbség zavar esetén válik nyilvánvalóvá. Ha egy terhelés elmozdítja a szervotengelyt a parancsolt pozíciójától, a vezérlőhurok érzékeli a pozícióhibát, és korrekciós nyomatékot alkalmaz a rendszer határain belül. Egy sebességvezérelt frekvenciaváltó korrigálhatja a sebességet, de nem feltétlenül ismeri vagy állítja vissza a pontos elveszett pozíciót.

2. A visszajelzés megváltoztatja azt, amit a rendszer tud

Egy szervomotor általában egy jeladóval vagy rezolverrel van ellátva, amely közvetlenül a szervohajtáshoz van csatlakoztatva. A hajtás így ismeri a rotor helyzetét, és nagy sávszélességgel képes megbecsülni vagy szabályozni a sebességet és a nyomatékot.

Sok jelenlegi szervorendszer abszolút jeladókat használ. Egy abszolút rendszer képes megőrizni vagy rekonstruálni a tengelypozíciót a különböző tápellátási ciklusok között a kialakításának, konfigurációjának és akkumulátorigényének megfelelően. Ez csökkentheti az alaphelyzetbe állítási időt, de nem szünteti meg a biztonságos indítási logika, a mozgáskorlátozások vagy a mechanikai ellenőrzés szükségességét.

Egy alapvető frekvenciaváltó gyakran motor-visszacsatolás nélkül működik. A motor viselkedését a kimeneti áram, feszültség, frekvencia és egy motormodell alapján becsüli meg. Ez nagyszámú ipari terheléshez megfelelő.

Egy megfelelő vektoros frekvenciaváltóhoz adott jeladó javítja az alacsony fordulatszámú szabályozást és a nyomatékvezérlést. Lehetővé teheti a pozicionálási funkciókat is. Az jeladó jelenléte önmagában azonban nem teszi a rendszert egyenértékűvé egy szervomotorral. A hajtás vezérlőhurok sávszélessége, pozíciótervezője, hálózati szinkronizációja, motor tehetetlensége, jeladó interfésze és mechanikai kialakítása továbbra is meghatározza a teljesítményt.

Azt se felejtsük el, hogy a jeladó felbontása nem ugyanaz, mint a gép pontossága. A holtjáték, a tengelykapcsoló rugalmassága, a szíjnyúlás, a golyósorsó menethibája, a hőtágulás, a váz merevsége és az érzékelő rögzítése befolyásolhatja a végeredményt. Egy nagy felbontású motorjeladó nem látja a mozgásvesztést egy rugalmas sebességváltó után, kivéve, ha a rendszer terhelésoldali visszacsatolást használ, és támogatja a teljesen zárt hurkú vezérlést.

3. A szervomotorok és az inverteres motorok eltérő kialakításúak

Az ipari AC szervomotor általában egy állandó mágneses szinkronmotor beépített visszacsatoló eszközzel. Gyors áramválaszra, nagy nyomatéksűrűségre, alacsony rotor-tehetetlenségre, gyors gyorsulásra és széles fordulatszám-tartományban történő szabályozott működésre tervezték.

A frekvenciaváltó (VFD) általában szabványos vagy inverteres üzemű indukciós motorokat vezérel. Ezek a motorok robusztusak, széles körben elérhetők és gazdaságosak széles teljesítménytartományban. Sok modern frekvenciaváltó képes bizonyos PM motorok vezérlésére is, de a hajtás jóváhagyott motortípusát és hangolási módszerét ellenőrizni kell.

A motor-hajtás kombinációja mindkét esetben számít.

A szervomotorokat és a hajtásokat általában kompatibilis párként választják ki. Az enkóder protokollnak, a visszacsatoló feszültségnek, a pólusadatoknak, a hőmérséklet-érzékelőnek, a fékvezérlésnek, a kábelkiosztásnak és a motorállandóknak meg kell egyezniük. Két azonos teljesítményű és csatlakozó alakú motor nem feltétlenül felcserélhető.

Egy inverter nagyobb szabadságot biztosít a kompatibilis standard motorok közötti választásban, de ennek a szabadságnak is vannak korlátai. Ellenőrizze a feszültséget, névleges áramot, alapfrekvenciát, szigetelést, hűtést, veszélyes helyszíni követelményeket, kábelhosszt, csapágyáram-csökkentést és az inverteres üzemmódra való alkalmasságot.

Ne csatlakoztasson szervomotort általános célú frekvenciaváltóhoz pusztán azért, mert a feszültség és a teljesítmény hasonlónak tűnik. Egyes fejlett hajtások képesek bizonyos állandó mágneses szervomotorok vezérlésére, de csak akkor, ha a vezérlő algoritmus, a visszacsatolási elrendezés, a motoradatok, a sebességkorlátok és a védelem kifejezetten támogatottak.

Találja meg a rendszeréhez illő PLC-t

Fedezzen fel új, eredeti PLC CPU-kat, I/O modulokat, tápegységeket és kommunikációs egységeket karbantartási és automatizálási projektekhez.

4. A sebességtartomány és az alacsony fordulatszámú nyomaték nem ugyanaz

Egy szivattyúnak vagy ventilátornak ritkán van szüksége névleges nyomatékra nulla fordulatszámon. Egy függőleges tengelynek, indexelőnek, feszítőgörgőnek vagy préselőtolónak jelentős nyomatékra lehet szüksége lassú mozgás vagy pozíciótartás közben.

A szervorendszereket úgy tervezték, hogy nagyon alacsony fordulatszámon szabályozott nyomatékot adjanak le, és nulla fordulatszámon is képesek nyomatékot előállítani a kiválasztott motor-hajtás kombináció folyamatos és csúcsértékein belül. A motor nyomaték-fordulatszám görbéje, tekercselése, termikus modellje, hűtése és kitöltési tényezője továbbra is érvényes.

Egy V/f üzemmódban lévő frekvenciaváltó általában veszít a nyomaték minőségéből, ahogy a fordulatszám megközelíti a nullát. Az érzékelő nélküli vektorvezérlés jelentősen javítja az alacsony fordulatszámú teljesítményt. A zárt hurkú vektorvezérlés jeladóval megfelelő rendszereken szabályozott nyomatékot biztosíthat nulla vagy ahhoz közeli fordulatszámon.

A mérnöki kérdés nem az, hogy “Tud-e nyomatékot termelni?”, hanem az, hogy:

Mekkora folyamatos nyomatékra van szükség a minimális fordulatszámon?
Meddig kell ott tartania vagy működnie?
A motor önhűtött, külön szellőzővel ellátott vagy folyadékhűtéses?
Milyen sebességpontosságra van szükség a terhelés változása esetén?
Fontos a tengely helyzete az alacsony fordulatszámú időszakban?
Mi történik áramkimaradás vagy biztonsági leállás után?

Egy olyan motor is túlmelegedhet hosszabb ideig tartó alacsony fordulatszámú működés során, amely rövid távon elegendő nyomatékot termel. A hajtás csúcsáram-specifikációjára való támaszkodás helyett ellenőrizze a motor megengedett üzemi zónáját.

5. A dinamikus válasz a szervorendszernek kedvez

A szervorendszereket általában akkor választják, ha a gépnek gyakori, gyors sebesség- vagy irányváltoztatásra van szüksége.

Példák többek között:

Forgóasztal indexelése másodpercenként többször
Fóliaillesztés korrigálása csomagológépen
Elektronikus kameraprofil követése
Vágóeszköz szinkronizálása mozgó hálóval
Robottengely mozgatása szabályozott pályán
Szerszám előtolás egy adott pozícióba és változó erőhatás alatt tartása

A szervomotor alacsony tehetetlensége és a hajtás gyors áram-, sebesség- és pozícióhurkai lehetővé teszik a gyors korrekciót. A mozgásszabályozó olyan pályát generál, amely figyelembe veszi a sebességet, a gyorsulást, a lassulást és gyakran a rángatási határokat is.

Egy frekvenciaváltó (VFD) megfelelő méretezés esetén gyorsan gyorsulhat és lassíthat, különösen vektorvezérléssel és fékező hardverrel. Sok szállítószalag és orsó esetében a válaszideje több mint elegendő. De a gyors rámpa nem ugyanaz, mint a nagy sávszélességű mozgásvezérlés. Ha az alkalmazásnak szigorú követési hibahatára van, vagy a pozíciót egy másik tengellyel kell szinkronizálni, akkor a szabványosítás előtt a VFD megoldást valós terheléssel kell ellenőrizni.

6. A pozicionálásban mutatkozik meg a különbség

Ha egy tengelynek ismételten egy pontos mechanikai helyen kell megállnia, akkor általában a szervo az első technológia, amelyet értékelni kell.

A szervorendszerek impulzusparancsokkal, belső indextáblázatokkal vagy hálózati mozgásparancsokkal támogatják a pozicionálást a modelltől függően. A mozgásvezérlők koordinálhatják a fogaskerekek, a bütyökvezérlés, az interpoláció, a regisztráció, az önállás, a tapintós rögzítés és a többtengelyes szinkronizálás működését.

Néhány modern frekvenciaváltó támogatja az egyszerű pozicionálást impulzusbemenetről, jeladószámlálókról, végálláskapcsolókról vagy belső logikáról. A Mitsubishi FR-E800 például vektorvezérlésű pozicionálást sorol fel, amikor a vonatkozó visszacsatolási opciót használják. Az Omron MX2-V2 egyszerű pozicionálási funkciókat tartalmaz.

Ezek a függvények nagyon hasznosak lehetnek a következőkhöz:

Egy szállítószalag, amely néhány állomás között mozog
Egy ajtó, kapu vagy átviteli mechanizmus mérsékelt pontossággal
Egy olyan tekercselő vagy emelőrendszer, amely már zárt hurkú vektorvezérlést igényel
Egy olyan utólagos átalakítás, ahol egy nagy indukciós motor szervomotorra cserélése nem lenne praktikus

Nem szabad őket koordinált szervotengelyekkel egyenértékűnek tekinteni. Ellenőrizze a pozíciófelbontást, az ismételhetőséget, a beállási időt, a parancsinterfészt, az önirányítási módszert, a maximális impulzussebességet, az enkóder helyét, a holtjátékot és a viselkedést áramkimaradás után.

7. A nyomaték és a teljesítmény méretezése eltérő munkafolyamatokat követ

Inverter méretezése

Frekvenciaváltó esetén kezdje a motor adattábláján szereplő áramerősséggel a tényleges tápfeszültség mellett. Ezután ellenőrizze:

A hajtás folyamatos kimeneti árama a kiválasztott üzemi fokozat alatt
Szükséges túlterhelési áram és időtartam
Állandó nyomatékú vagy változó nyomatékú terhelési karakterisztika
Környezeti hőmérséklet, tengerszint feletti magasság, vivőfrekvencia és szerelési teljesítménycsökkenés
Indító- és indítónyomaték
Minimális folyamatos sebesség és motorhűtés
Gyorsulási és lassulási energia
Fékező ellenállás, fékezőegység, közös egyenáramú busz vagy regeneratív követelmény
Motorkábel hossza, EMC, kimeneti fojtótekercs és motorszigetelés

Ne válasszon frekvenciaváltót kizárólag a motor kilowattja alapján. Az azonos névleges teljesítményű hajtások eltérő normál és nagy teljesítményű árammal rendelkezhetnek.

Szervorendszer méretezése

Szervomotorok esetén a mozgásprofilból és a mechanikából kell kiindulni. Számítsa ki vagy szimulálja:

Tehertömeg és forgási tehetetlenség
Áttétel, csavaremelkedés, szíjtárcsa átmérője és mechanikai hatásfok
Szükséges menet, sebesség, gyorsulás, lassulás és tartózkodási idő
Súrlódás, gravitáció, folyamaterő és külső zavaró nyomaték
Csúcsnyomaték a ciklus legnehezebb szakaszában
RMS nyomaték a teljes ismétlődő ciklus alatt
A motor maximális fordulatszáma és az ezen a fordulatszámon elérhető nyomaték
Motor-terhelés tehetetlenségi arány és hangolási tartalék
Regenerált energia lassítás vagy süllyesztés során
Sebességváltó holtjátéka, torziós merevség és megengedett pozicionálási hiba

A csúcsnyomaték megmutatja, hogy a tengely képes-e a mozgásra. Az effektív nyomaték megmutatja, hogy a tengely képes-e megismételni a mozgást túlmelegedés nélkül. Mindkettőnek a gyártó nyomaték-sebesség és üzemi határain belül kell maradnia.

A szervomotorok túlméretezése nem automatikusan biztonságosabb. Egy nagyobb motor növelheti a forgórész tehetetlenségét, megnehezítheti a hangolást, és nagyobb hajtást, kábelt, hajtóművet és panelt igényelhet. Válasszon a mozgásprofilból, majd érvényesítse a tengelyt a gyártó méretező eszközével és a valós mechanikai tervvel.

8. A fékezés és a regeneráció mindkettőre vonatkozik

Mind a frekvenciaváltós, mind a szervorendszerek képesek energiát visszavenni a motortól lassítás közben, vagy amikor egy nagyjavító terhelés hajtja a motort.

Az egyenáramú busz ennek az energiának csak korlátozott mennyiségét képes elnyelni. A terheléstől függően a rendszernek szüksége lehet:

Hosszabb lassítási idő
Külső fékellenállás
Egy különálló fékezőegység
A gyártó által jóváhagyott megosztott egyenáramú busz
Regeneratív átalakító vagy regeneratív hajtás

A szervoalkalmazások gyakran agresszív ciklikus gyorsítással és lassítással rendelkeznek, ezért a regenerált energia a normál méretezés része. A frekvenciaváltós alkalmazások, mint például az emelők, centrifugák, lefelé haladó szállítószalagok, letekercselők és nagy tehetetlenségű ventilátorok, ugyanezt a problémát okozhatják.

A fékezőellenállás nem mechanikus rögzítőfék. Függőleges tengelyen a féket, a hajtásnyomatékot, a leállítási szekvenciát, az STO viselkedést, a biztonsági vezérlőt, az ellensúlyozást és a kockázatértékelést együtt kell megtervezni. A motorrögzítő fék célja általában egy leállított tengely megtartása, nem pedig az ismétlődő üzemi fékezési energia elnyelése, kivéve, ha a gyártó kifejezetten másként rendelkezik.

HMI frissítése vagy cseréje

Keressen kompatibilis HMI paneleket a megszűnt modellekhez, gépfrissítésekhez és kezelőfelület-cserékhez.

9. A kommunikáció és a PLC programozás különbözik

Egy alapvető frekvenciaváltó gyakran vezérelhető futási bemenettel és analóg sebesség-referenciával. A hálózati vezérlés parancsszavakat, sebesség- vagy nyomaték-referenciákat, hajtásállapot-, áram-, frekvencia- és hibadiagnosztikát ad hozzá.

Egy szervotengelyhez általában mozgásparancs-forrásra van szükség. Az architektúrától függően ez lehet:

Pulzus és irány
CW/CCW impulzussorozat
Analóg sebesség- vagy nyomatékparancs
Belső pozicionáló asztal
Determinisztikus mozgáshálózat, amelyet egy PLC, PAC, CNC vagy robotvezérlő

A hálózati nevek önmagukban nem bizonyítják a mozgásképességet. A szabványos EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP vagy a hagyományos Ethernet kommunikáció alkalmas lehet a frekvenciaváltós vezérléshez és diagnosztikához, de nem szinkronizált többtengelyes mozgáshoz. Ellenőrizze, hogy a vezérlő, a hálózati profil, a hajtás, a frissítési ciklus, az órajel szinkronizálása és a mozgásutasítások támogatják-e a kívánt funkciót.

Szervoprojektek esetén definiálja a tengelyegységeket, az alaphelyzetet, a szoftveres határértékeket, a mozgásállapotokat, a hibakövető választ, a leállítási kategóriákat, a hibajavítást és az abszolút pozíciókezelést. VFD projektek esetén definiálja a parancsforrást, a referencia skálázást, a gyorsítást/lassítást, a minimális és maximális sebességet, a helyi/távoli viselkedést, a kommunikációkiesés esetén jelentkező választ és az újraindítási szabályzatot.

10. A funkcionális biztonságot nem a hajtás típusa határozza meg

Sok jelenlegi szervohajtás és frekvenciaváltó biztosítja a biztonságos nyomatékleállítást (STO). Egyes modellek további funkciókat is támogatnak, például a biztonságos leállítás 1-et, a biztonságosan korlátozott sebességet, a biztonságos üzemi leállítást, a biztonságos fékvezérlést vagy a biztonságosan korlátozott pozíciót.

A funkciók listája és a tanúsított szint a hajtás pontos verziójától, az opcionális biztonsági modultól, a visszacsatoló eszköztől, a firmware-től, a kábelezéstől és a biztonsági architektúrától függ. Egy szervohajtás nem automatikusan biztonságosabb attól, hogy rendelkezik jeladóval, és egy frekvenciaváltó sem korlátozódik automatikusan STO-ra.

Válasszon biztonsági funkciókat a gép kockázatértékeléséből. Ezután kövesse a gyártó biztonsági kézikönyvét a bekötés, a tesztidőközök, a konfiguráció, az átvételi tesztek és a megengedett motor- vagy jeladófeltételek tekintetében.

Mielőtt bármelyik meghajtótípuson dolgozna, válassza le az összes energiaforrást, akadályozza meg a váratlan mechanikai mozgást, várja meg a megadott kisülési időt, ellenőrizze, hogy az egyenáramú busz kisült-e, és pontosan kövesse a telepítési kézikönyvet. A letiltott kimenet vagy a kialvó kijelző önmagában nem bizonyítja a csatlakozók biztonságát.

Mikor érdemes invertert választani?

Válasszon frekvenciaváltót (VFD), ha az elsődleges követelmény a szabályozható sebesség és nyomaték, nem pedig a pontos tengelypozíció.

Általában ez a praktikus választás a következőkhöz:

Szivattyúk, ventilátorok, fúvók és kompresszorok
Folyamatos szállítószalagok és csigás adagolók
Keverők, agitátorok és centrifugák
Extruderek és feldolgozóhengerek
Általános géporsók
HVAC és víztisztító berendezések
Olyan alkalmazások, ahol egy szabványos ipari motor és a széles teljesítménytartomány értékes
Változó nyomatékú terhelések energiatakarékos szabályozása

A frekvenciaváltó (VFD) jobb megoldás lehet nagy teljesítményű vagy mechanikailag strapabíró tengelyekhez, ahol zárt hurkú sebesség- vagy nyomatékszabályozásra van szükség, de szervo szintű pozicionálásra nincs.

Mikor érdemes szervomotort választani?

Válasszon szervorendszert, ha a folyamat a pozíciótól, a szinkronizációtól, a gyors reagálástól vagy a szabályozott mozgásprofiloktól függ.

Általában ez a praktikus választás a következőkhöz:

Indexelő asztalok és pick-and-place mechanizmusok
Csomagolásregisztráció és hosszra szabható tengelyek
Elektronikus sebességváltó és vezérműtengely
CNC előtoló tengelyek és szerszámgép-pozicionálás
Robotcsatlakozások és derékszögű portálok
Címkéző, nyomtató és webes regisztrációs rendszerek
Nagy ciklusszámú összeszerelő és tesztelő berendezések
Olyan alkalmazások, amelyeknek terhelési zavarok után gyorsan korrigálniuk kell a pozíciót

A szervomotorok előnye csak akkor érvényesül, ha a szerelők és a vezérlő is ki tudja használni azokat. A holtjáték, a laza tengelykapcsolók, a rugalmas keretek, a rossz hangolás, a lassú PLC logika vagy a nem megfelelő sebességváltó ronthatja egy drága szervomotor teljesítményét.

A szürke zóna: Zárt hurkú vektoros frekvenciaváltó vagy szervo?

Néhány alkalmazás a hagyományos sebességszabályozás és a nagy teljesítményű mozgásszabályozás között helyezkedik el.

A zárt hurkú vektor frekvenciaváltó (VFD) a jobb választás lehet, ha:

A motor teljesítménye nagy, ezért az indukciós motor az előnyösebb
Szigorú fordulatszám- vagy nyomatékszabályozás szükséges
A tengely lassan mozog nagy terhelés alatt
Az alapvető pozicionálás elegendő
A meglévő mechanika és motorváz megnehezíti a szervomotorok átalakítását
Az alkalmazás inkább emelő, csévélő, extruder, tesztállvány vagy folyamattengely, mint gyors indexelő.

A szervomotor általában akkor a jobb választás, ha:

A tengelynek egy alacsony követési hibájú pozíciópályát kell követnie.
A beállási idő közvetlenül befolyásolja a gép ciklusidejét
Több tengelynek elektronikusan szinkronizálva kell maradnia
Az ismételt gyorsítás és lassítás dominálja a munkaciklust
A regisztrációs vagy tapintós események gyors determinisztikus rögzítést igényelnek.
Kompakt méret és nagy nyomatéksűrűség indokolja az illesztett motorrendszert

Határeseti alkalmazás esetén teszteljen egy valós tengelyt. Mérje meg a sebességhibát, a követési hibát, a beállási időt, a csúcs- és effektív nyomatékot, a motor hőmérsékletét, a regenerált energiát és a hiba utáni helyreállítást. A koncepció igazolása olcsóbb, mint a gép újratervezése az átvételi tesztelés után.

Alkalmazási példák

Alkalmazás	Valószínűleg első választás	Miért
Centrifugális szivattyú nyomás PID-vel	VFD	Hatékony, változtatható sebességű folyamatszabályozás; a pontos tengelypozíció nem releváns
Hosszú, állítható sebességű szállítószalag	VFD	A sima fordulatszám-szabályozás és a megbízható motorválasztás általában fontosabb, mint a pozíció
Szállítószalag, amely termékeket indexel egy lezáró állomásra	Szervo, vagy egy bevált pozicionáló frekvenciaváltó szerényebb igényekhez	A szükséges leállítási pontosság, a ciklusidő és a zavarelhárítás határozza meg az eredményt
Forgó indexelő asztal	Szervo	Az ismétlődő pozíciómozgások, a szabályozott profilok és a beállási idő központi szerepet játszanak
Repülő kés szinkronizálva egy mozgó hálóval	Szervo	Elektronikus áttétel, pozíciórögzítés és szinkronizálás szükséges
Extruder csiga	Vektor frekvenciaváltó	A folyamatos nyomaték- és sebességszabályozás általában fontosabb, mint a szöghelyzet
Csévélő vagy letekerő	Zárt hurkú vektor frekvenciaváltó vagy szervo	A feszültségtartomány, a tekercs átmérője, a vonalsebesség, a nyomatékpontosság és a szinkronizáció határozza meg a választást
Függőleges emelés	Szervo vagy zárt hurkú vektor frekvenciaváltó speciális fék- és biztonsági rendszerrel	A nyomaték alacsony fordulatszámon, a visszacsatolás, a fékezési sorrend, a megállási feladat és a kockázatértékelés kritikus fontosságú
Nagy sebességű orsó	VFD vagy orsóhajtás	A széles sebességtartomány és a folyamatos teljesítmény gyakran fontosabb, mint az indexpozíció
Robot illesztés	Szervo	Pozíciópálya, dinamikus korrekció, kompakt nyomatéksűrűség és többtengelyes koordináció szükséges

Gyakori kiválasztási hibák

Feltételezve, hogy minden jeladórendszer szervo

Egy jeladó képes lezárni egy frekvenciaváltós sebességhurkot, vagy pozícióinformációkat szolgáltatni egy PLC-nek. A teljes vezérlési struktúra, a frissítési sebesség, a motor és a mozgásfunkciók határozzák meg, hogy a rendszer képes-e szervotengelyként működni.

Csak a motorteljesítmény összehasonlítása

Egy 2 kW-os szervomotor és egy 2 kW-os indukciós motor nem feltétlenül hoz létre egyenértékű mozgást. Hasonlítsa össze a nyomaték-fordulatszám görbéket, a csúcs- és effektív nyomatékot, a tehetetlenséget, a túlterhelési terhelést, a hűtést és a mechanikus erőátvitelt.

A jeladó felbontásának kezelése gépi pontosságként

A magas impulzusszám nem szünteti meg a holtjátékot, a rugalmasságot, a hőhibát vagy a terhelésoldali mozgást. Határozza meg a pontosságot és az ismételhetőséget a gép munkapontján.

A motorfék használata ismételt leállításhoz

Az integrált szervofék általában rögzítőfék. Az ismételt üzemi fékezés idő előtti kopást okozhat, kivéve, ha a motor dokumentációja kifejezetten engedélyezi ezt a funkciót.

Szervó kiválasztása minden szállítószalaghoz

A szervomotorok akkor indokoltak, ha a szállítószalagnak indexelnie, regisztrálnia, szinkronizálnia vagy pontos pozíciót kell visszaállítania. Egy folyamatosan működő szállítószalag általában egyszerűbb és gazdaságosabb egy frekvenciaváltóval (VFD).

VFD kiválasztása pozicionálási paraméter miatt

Az egyszerű pozicionálás elegendő lehet, de ellenőrizni kell az ismételhetőséget, az önirányítást, a beállási időt, az impulzus- vagy hálózati parancskorlátokat, a terhelési zavarokat és a helyreállítási viselkedést. Egyetlen pozicionálási funkció nem hoz létre teljes értékű mozgásvezérlő platformot.

Meglévő meghajtó cseréje

Ne cserélje le a szervohajtást frekvenciaváltóra, vagy a frekvenciaváltót szervorendszerre kizárólag a teljesítmény és a feszültség alapján.

Szervocsere esetén jegyezze fel:

Teljes hajtás- és motormodellszámok
Kódoló típusa és felbontása
Motorteljesítmény, névleges és maximális fordulatszám, névleges és csúcsnyomaték
Fék- és hőmérséklet-érzékelő részletei
Teljesítmény-, jeladó- és fékkábel-referenciák
Parancsfelület és mozgáshálózat
Áttétel, terhelési tehetetlenség, mozgásprofil és mechanikai határok
Biztonsági funkciók és kábelezés
Meglévő paramétermentés és vezérlőprojekt

VFD csere esetén rögzítse a következőket:

Bemeneti feszültség és fázis
Motor adattábláján feltüntetett áram, feszültség, frekvencia, fordulatszám és csatlakozás
Vezérlési mód és motorhangolási adatok
Normál vagy nagy teherbírású
I/O hozzárendelések és analóg skálázás
Kommunikációs protokoll és vezérlőszavak
Fékező ellenállás vagy regeneratív hardver
EMC-szűrő, fojtótekercsek, motorkábel hossza és a ház állapota
Paraméterek, hibák és az alkalmazás viselkedése

Kwoco Segíthet a kompatibilis szervo- vagy frekvenciaváltó-csereprogram azonosításában, ha az eredeti modell elavult vagy nehezen beszerezhető. A hasznos kezdőcsomag tartalmazza a teljes hajtás- és motoradattáblákat, a csatlakozó- és szekrényfotókat, a kábelreferenciákat, a PLC modellt és hálózatot, a biztonsági kábelezést és az eredeti paraméterfájlt. Ez megakadályozza, hogy egy felületesen hasonló hajtást ajánljanak a géphez szükséges visszacsatolás, fékezés vagy kommunikációs hardver nélkül.

Gyakorlati kiválasztási ellenőrzőlista

Árajánlatkérés előtt tegye fel ezeket a kérdéseket:

[ ] A tengelynek sebességszabályozásra, nyomatékszabályozásra, pozíciószabályozásra vagy mindháromra van szüksége?
[ ] Milyen pozíciópontosságra, ismételhetőségre és beállási időre van szükség a terhelésnél?
[ ] Szükséges-e többtengelyes szinkronizálás, bütyökvezérlés, áttételezés vagy regisztráció?
[ ] Mekkora a maximális sebesség, gyorsulás, csúcsnyomaték és az RMS nyomaték?
[ ] Mekkora folyamatos nyomatékra van szükség minimális sebességnél vagy álló helyzetben?
[ ] Mekkora a terhelés tehetetlensége, az átviteli arány, a hatásfok és a holtjáték?
[ ] Mennyi energia térül vissza lassítás vagy süllyesztés során?
[ ] Melyik motortípus és hűtési módszer illik a környezethez?
[ ] Melyik PLC-t, mozgásvezérlőt, parancsinterfészt és hálózatot fogják használni?
[ ] Milyen biztonsági funkciókat ír elő a kockázatértékelés?
[ ] Karbantarthatja-e az üzem a szoftvereket, a kábeleket, a biztonsági mentéseket és a pótalkatrészeket?
[ ] A legnagyobb kockázatú mozgást reprezentatív mechanikákkal tesztelték?

Ha a pozíció és a dinamikus válasz nem része a követelménynek, akkor VFD megoldással kezdjünk. Ha az ismételhető pozíció, a szinkronizált mozgás és a rövid beállási idő határozza meg a gép teljesítményét, akkor szervo megoldással kezdjünk. A szürke zóna kiértékelését csak akkor alkalmazzuk, ha az alkalmazás valóban e két eset közé esik.

Gyakran Ismételt Kérdések

Helyettesíthet egy frekvenciaváltó egy szervohajtást?

Igen, de csak akkor, ha az alkalmazás nem igényel szervo szintű pozicionálást, szinkronizálást, beállási időt vagy dinamikus korrekciót. Egy vektor frekvenciaváltó helyettesítheti a szervót egy sebesség- vagy nyomatékvezérelt tengelyen, ha az áramerőssége, alacsony sebességű teljesítménye, visszacsatolása, fékezési és vezérlési funkciói megfelelnek a gép specifikációjának. A PLC program, a motor, az kódoló, a kábelezés és a biztonsági terv általában változtatásokat igényel.

Meghajthat egy frekvenciaváltó egy szervomotort?

Csak akkor, ha a frekvenciaváltó kifejezetten támogatja az adott motortípust és a szükséges motoradatokat, visszacsatolási módszert, sebességtartományt és védelmet. Néhány modern hajtás jóváhagyott PM motorokat vezérel, de egy véletlenszerű szervomotort és egy általános célú frekvenciaváltót nem szabad kizárólag feszültség és teljesítmény alapján összekapcsolni. A gyártó kompatibilitási és paraméterdokumentációjának igazolnia kell a kombinációt.

Képes egy inverter pozíciószabályozásra?

Egyes frekvenciaváltók képesek alapvető vagy akár zárt hurkú pozicionálásra a szükséges kódoló opcióval és vezérlési móddal. A Mitsubishi FR-E800 és az Omron MX2-V2 példák a pozicionálási képességekkel rendelkező frekvenciaváltó-családokra az alkalmazható konfigurációkon. A hajtás mozgástengelyként való kezelése előtt ellenőrizze a parancsfelbontást, a visszacsatolási interfészt, az ismételhetőséget, az alapállást, a beállási időt és a hálózati szinkronizációt.

Energiahatékonyabb egy szervohajtás, mint egy frekvenciaváltó?

Nem automatikusan. A hatékonyság a motortól, a hajtástól, a terhelési profiltól, a sebességtartománytól, a regenerációtól, a mechanikus erőátviteltől és a munkaponttól függ. A frekvenciaváltók jelentős energiát takaríthatnak meg a változtatható nyomatékú szivattyúkon és ventilátorokon, míg a szervorendszerek hatékonyak lehetnek nagy ciklusszámú mozgás esetén, mivel illesztett motort használnak, és képesek kezelni a regeneratív energiát. A hajtás kategóriája helyett a teljes kitöltési ciklust hasonlítsa össze.

Melyik a jobb szállítószalaghoz, a szervo vagy az inverter?

Használjon frekvenciaváltót (VFD) olyan szállítószalagokhoz, amelyek főként állítható folyamatos sebességet igényelnek. Szervomotort használjon, ha a szállítószalagnak pozícióba kell indexelnie, termékeket kell regisztrálnia, vágókkal vagy hegesztőkkel kell szinkronizálnia, vagy gyorsan korrigálnia kell a mozgást. Határeset esetén határozza meg a leállítási pontosságot, a ciklusidőt, a terhelésváltozást és a helyreállítási követelményeket, majd tesztelje a kiválasztott motoros hajtásrendszert a valós mechanikával.

Teljesítse projektjeit vadonatúj, eredeti Omron, Mitsubishi, Schneider Servo segítségével – raktáron, készen áll!

Végső válasz

A szervohajtás egy illesztett szervomotort vezérel egy visszacsatoláson alapuló mozgásrendszer részeként. Úgy tervezték, hogy a pozíció, a sebesség és a nyomaték pontosan és dinamikusan kövesse az utasításokat.

Az inverter vagy VFD szabályozza a váltakozó áramú motor frekvenciáját, feszültségét és áramát. Elsősorban hatékony, állítható sebességű és nyomatékszabályozásra tervezték, bár a fejlett modellek kódoló-visszacsatolást és pozicionálást is tartalmazhatnak.

Válassza az invertert, ha a terhelésnek sima, megbízható sebességszabályozásra van szüksége. Válassza a szervomotort, ha a gép termelékenysége vagy minősége attól függ, hogy hol van a tengely, milyen gyorsan ér oda, és mennyire pontosan követi az összehangolt mozgásprofilt.

Lépjen kapcsolatba velünk

Csak töltse ki nevét, e-mail címét és kérésének rövid leírását ezen az űrlapon. 24 órán belül felvesszük Önnel a kapcsolatot.

Termékkategória

Forró akciós termékek

Omron CPU egység CJ2M-CPU32

Omron PLC CJ1W-PA202 szállító Kínában

Mitsubishi MR-JE sorozat 400w szervohajtás MR-JE-40A

Gyors meccsre van szükséged?

Oszd meg a modelledet vagy a specifikációdat, és csapatunk segít megtalálni a megfelelő illeszkedést.

Ezeket a témákat is érdekesnek találhatja