Сервопривод против инвертора: в чем разница?
Оглавление
А сервопривод Он разработан как часть замкнутой системы управления движением. Он непрерывно использует обратную связь от энкодера или другого датчика положения для управления положением, скоростью и крутящим моментом двигателя. Используйте его, когда машина должна переместиться в заданное положение, следовать профилю движения, синхронизироваться с другой осью или быстро реагировать на изменение нагрузки.
Ан инвертор, Частотно-регулируемый привод (ЧРП), привод с регулируемой скоростью (ПРС) или привод переменного тока, в основном используется для управления скоростью и крутящим моментом двигателя путем изменения частоты и напряжения, подаваемых на двигатель. Он применяется, когда основным требованием является эффективная работа конвейера, насоса, вентилятора, миксера, компрессора, шпинделя или другой вращающейся нагрузки с регулируемой скоростью.
Это практическое различие, но оно не является абсолютной технической границей. Современные векторные инверторы могут использовать обратную связь от энкодера, управлять крутящим моментом и выполнять ограниченное позиционирование. Сервоприводы также содержат силовой каскад инвертора и могут работать непрерывно в режиме скорости или крутящего момента. Правильный выбор зависит от требуемого перемещения, а не от маркировки на приводе.
В этой статье объясняется, в чем заключаются различия между этими двумя технологиями, где они пересекаются, и как сделать выбор, не переплачивая за производительность, которую машина не может обеспечить, или не принимая на себя функции, которые машина не может выполнить.
Сервопривод против инвертора: краткий обзор
| Точка выбора | Сервопривод и серводвигатель | Инвертор/частотный преобразователь и двигатель переменного тока |
|---|---|---|
| Основная цель | Точное управление положением, скоростью и крутящим моментом. | Регулируемая скорость и крутящий момент для вращающегося оборудования |
| Обычная обратная связь | Энкодер или резольвер двигателя является частью контура управления. | Часто без датчиков; обратная связь от энкодера доступна на подходящих векторных приводах. |
| Типичная структура управления | Вложенные контуры тока, скорости и положения | V/f, бессенсорное векторное управление, управление с постоянными магнитами или векторное управление с обратной связью в зависимости от модели. |
| Позиционирование | Основная функция сервосистемы | Базовая регулировка положения возможна на некоторых моделях; это не универсальное решение. |
| Динамический отклик | Предназначен для быстрого разгона, замедления и коррекции возмущений. | Обычно оптимизировано для плавного и стабильного регулирования скорости машины или технологического процесса. |
| Работа на низкой скорости | Высокий контролируемый крутящий момент на очень низких или нулевых скоростях в пределах возможностей системы. | В значительной степени зависит от режима управления, обратной связи энкодера, охлаждения двигателя и номинальной мощности привода. |
| Мотор | Обычно это согласованный сервомотор с постоянными магнитами и обратной связью. | Обычно это асинхронный двигатель; многие современные частотно-регулируемые приводы также поддерживают сертифицированные двигатели с постоянными магнитами. |
| Кратковременный крутящий момент | Сервоприводные системы обычно обеспечивают значительный пиковый крутящий момент для ускорения, который зависит от кривой зависимости крутящего момента от скорости и коэффициента заполнения. | Возможность перегрузки зависит от номинального крутящего момента (нормальный, высокий или постоянный) и допустимой продолжительности. |
| Многоосевая синхронизация | Высокая производительность при использовании в паре с контроллером движения и детерминированной сетью. | Возможно на более производительных системах, но это не является основной целью обычного частотно-регулируемого привода. |
| Ввод в эксплуатацию | Подбор двигателя, настройка энкодера, регулировка, инерция, профиль движения и механика. | Данные двигателя, режим управления, ускорение/замедление, ввод/вывод, ограничения и параметры приложения. |
| Типичная стоимость системы | Как правило, цена выше, поскольку система включает в себя согласованный двигатель, обратную связь, кабели и элементы управления движением. | Обычно более низкие значения при работе на постоянной скорости, особенно со стандартными двигателями переменного тока. |
| Типичные приложения | Регистрация упаковки, индексирование, роботы, электронные кулачки, летучая резка, оси подачи ЧПУ, захват и перемещение. | Насосы, вентиляторы, конвейеры, миксеры, экструдеры, компрессоры, шпиндели общего назначения, технологическое оборудование. |
В таблице описаны типичные условия использования, а не правила для каждого продукта. Мицубиси Например, FR-E800 может обеспечивать векторное управление и позиционирование при наличии необходимых опций и конфигурации двигателя. Шнайдер ATV320 поддерживает разомкнутое управление для нескольких типов двигателей и предлагает функции, выходящие за рамки базового управления V/f. Сравните конкретные модели и опции, прежде чем принимать окончательное решение.
Что такое сервопривод?
Сервопривод — это устройство питания и управления, расположенное между контроллером движения и серводвигателем.
Контроллер отправляет команду, например, целевое положение, скорость или крутящий момент. Сервопривод подает на двигатель управляемый трехфазный ток и считывает обратную связь с энкодера. Он вычисляет разницу между заданным движением и измеренным движением, а затем непрерывно корректирует ток двигателя.
Типичная промышленная сервоось включает в себя:
- ПЛК, ПАК, ЧПУ, контроллер робота или специализированный контроллер движения
- Сервопривод, иногда называемый сервоусилителем.
- Совместимый серводвигатель: поворотный, линейный или с прямым приводом.
- Энкодер или резольвер, часто встроенный в двигатель.
- Кабели питания двигателя, обратной связи и тормоза
- Муфта, редуктор, ремень, шариковинтовая передача, зубчатая рейка или прямая механическая нагрузка
- Концевые выключатели, датчики возврата в исходное положение и устройства безопасности (при необходимости).
Современные системы часто объединяют данные команд и диагностики по протоколам EtherCAT, CC-Link IE TSN, PROFINET, EtherNet/IP с данными о движении, SERCOS или специализированной сети управления движением. Сервоприводы с импульсным и аналоговым управлением по-прежнему широко распространены в автономных и устаревших машинах.
Например, текущая линейка MELSERVO-J5 от Mitsubishi Electric поддерживает управление положением, скоростью, крутящим моментом и полностью замкнутый контур управления в соответствующих версиях усилителей. Омрон Сервосистемы 1S сочетают в себе связь EtherCAT с высокоточной обратной связью от энкодера. Серия Lexium от Schneider разработана для высокопроизводительных приложений управления движением.
Важно отметить, что сервопривод — это лишь одна часть сервосистемы. Его производительность зависит от двигателя, энкодера, частоты обновления контроллера, сети, настройки, инерции нагрузки, муфты, редуктора, жесткости машины и профиля движения.
- Сопутствующий продукт
Нужен сменный привод Altivar?
Ознакомьтесь с новыми оригинальными приводами Altivar для технического обслуживания, поиска и устранения неисправностей, а также для замены.
- Новые оригинальные запчасти
- Быстрый ответ
- Международная доставка
Что такое инвертор или частотно-регулируемый привод?
В промышленной автоматизации слово «инвертор» обычно означает преобразователь частоты. Внутреннее преобразование энергии, как правило, происходит в три этапа:
- Входной переменный ток выпрямляется в постоянный.
- Конденсаторы создают и стабилизируют шину постоянного тока.
- Силовые транзисторы преобразуют шину постоянного тока в управляемый трехфазный переменный ток.
Изменяя выходную частоту и напряжение, частотно-регулируемый привод управляет скоростью двигателя и магнитным потоком. Более совершенные приводы оценивают или измеряют параметры двигателя для более точного регулирования скорости и крутящего момента.
К распространенным режимам управления частотно-регулируемым приводом относятся:
- Регулирование V/f: простое управление напряжением в зависимости от частоты для обычных нагрузок.
- Бессенсорное векторное управление: улучшенная регулировка крутящего момента и скорости без энкодера двигателя.
- Векторное управление с обратной связью: обратная связь от энкодера для более точного регулирования скорости и крутящего момента.
- Управление двигателями с постоянными магнитами: алгоритмы управления для поддерживаемых двигателей с постоянными магнитами.
- Управление приложением: такие функции, как ПИД-регулирование, запуск с места, логика торможения, ограничения крутящего момента, простое позиционирование, намотка или управление насосом.
Компания Mitsubishi описывает инверторы FREQROL как источники питания с регулируемой частотой для гибкого управления скоростью трехфазных двигателей. Текущая линейка FR-E800 поддерживает асинхронные и сертифицированные двигатели с постоянными магнитами, обеспечивая возможности управления от V/f до векторного управления и позиционирования в соответствующих конфигурациях. Schneider ATV320 — это OEM-привод для управления асинхронными и синхронными двигателями в разомкнутом контуре, обладающий бессенсорными функциями векторного управления и прикладными функциями.
Именно поэтому определение “ЧПД равно разомкнутой системе” больше не является надежным. Более точное различие заключается в том, что ЧПД обычно выбирают для работы с непрерывной или циклической нагрузкой двигателя, тогда как сервосистема выбирается в зависимости от требуемого профиля движения и точности следования.
1. Главное отличие заключается в цели управления.
Главный вопрос: нужна ли машине контролируемая скорость или контролируемое движение?
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) обычно отвечает за вращение двигателя с требуемой скоростью и крутящим моментом. Если конвейер должен работать с частотой 35 Гц, привод разгоняется до этой рабочей частоты и поддерживает её при изменении нагрузки. Для машины точное угловое положение вала двигателя может быть неважно.
Обычно за следование по траектории отвечает сервопривод. Если поворотный стол должен переместиться на 90 градусов, зафиксироваться в заданном диапазоне, дождаться операции, а затем снова выполнить индексацию, то контроллер и привод отслеживают положение на протяжении всего перемещения. Ускорение, скорость, замедление, рывок, ограничение крутящего момента и ошибка следования — все это имеет значение.
Различие становится очевидным при возникновении возмущения. Если нагрузка смещает ось сервопривода от заданного положения, контур управления обнаруживает ошибку позиционирования и применяет корректирующий момент в пределах возможностей системы. Частотно-регулируемый привод с регулировкой скорости может корректировать скорость, но не обязательно знает или восстанавливает точное потерянное положение.
2. Обратная связь изменяет знания системы.
Сервомотор обычно имеет энкодер или резольвер, подключенный непосредственно к сервоприводу. Таким образом, привод знает положение ротора и может оценивать или контролировать скорость и крутящий момент с высокой пропускной способностью.
Многие современные сервосистемы используют абсолютные энкодеры. Абсолютная система может сохранять или восстанавливать положение осей при каждом включении и выключении питания в соответствии со своей конструкцией, конфигурацией и требованиями к батарее. Это может сократить время возврата в исходное положение, но не исключает необходимости в безопасной логике запуска, ограничениях хода или механической проверке.
Базовый частотно-регулируемый привод (ЧРП) часто работает без обратной связи по двигателю. Он оценивает поведение двигателя на основе выходного тока, напряжения, частоты и модели двигателя. Этого достаточно для большого числа промышленных нагрузок.
Добавление энкодера к подходящему векторному частотно-регулируемому приводу улучшает регулирование на низких скоростях и управление крутящим моментом. Это также может обеспечить функции позиционирования. Однако наличие энкодера само по себе не делает систему эквивалентной сервоприводу. Пропускная способность контура управления привода, планировщик положения, сетевая синхронизация, инерция двигателя, интерфейс энкодера и механическая конструкция по-прежнему определяют производительность.
Также следует помнить, что разрешение энкодера не равнозначно точности машины. Люфт, податливость муфты, растяжение ремня, погрешность хода шариковинтовой передачи, тепловое расширение, жесткость рамы и способ крепления датчика могут существенно повлиять на конечный результат. Энкодер двигателя с высоким разрешением не сможет обнаружить потери хода после гибкого редуктора, если система не использует обратную связь со стороны нагрузки и не поддерживает полностью замкнутое управление.
3. Серводвигатели и инверторные двигатели имеют разную конструкцию.
Промышленный серводвигатель переменного тока обычно представляет собой синхронный двигатель с постоянными магнитами и встроенным устройством обратной связи. Он разработан для быстрого отклика по току, высокой плотности крутящего момента, низкой инерции ротора, быстрого ускорения и управляемой работы в широком диапазоне скоростей.
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) обычно управляет стандартным или инверторным асинхронным двигателем. Эти двигатели надежны, широко доступны и экономичны в широком диапазоне мощностей. Многие современные ЧРП также могут управлять определенными двигателями с постоянными магнитами, но необходимо проверить утвержденный тип двигателя привода и метод настройки.
В обоих случаях имеет значение сочетание двигателя и привода.
Серводвигатели и приводы обычно выбираются как совместимая пара. Протокол энкодера, напряжение обратной связи, данные о полюсах, датчик температуры, управление тормозом, распиновка кабеля и константы двигателя должны совпадать. Два двигателя с одинаковой номинальной мощностью и формой разъема не обязательно взаимозаменяемы.
Инвертор предоставляет большую свободу выбора совместимых стандартных двигателей, но эта свобода все же имеет ограничения. Необходимо подтвердить напряжение, номинальный ток, базовую частоту, изоляцию, охлаждение, требования к работе во взрывоопасных зонах, длину кабеля, снижение токов в подшипниках и пригодность для использования с инвертором.
Не следует подключать серводвигатель к универсальному частотному преобразователю только потому, что напряжение и мощность кажутся похожими. Некоторые современные преобразователи могут управлять определенными серводвигателями с постоянными магнитами, но только при условии явной поддержки алгоритма управления, системы обратной связи, данных о двигателе, ограничений скорости и защиты.
- Решения для ПЛК
Подберите подходящий ПЛК для вашей системы
Ознакомьтесь с новыми оригинальными процессорами ПЛК, модулями ввода/вывода, источниками питания и коммуникационными блоками для проектов технического обслуживания и автоматизации.
- Новые оригинальные запчасти
- Быстрый ответ
- Международная доставка
4. Диапазон скоростей и крутящий момент на низких скоростях — это не одно и то же.
Насосу или вентилятору редко требуется номинальный крутящий момент при нулевой скорости. Вертикальная ось, индексатор, натяжной ролик или подающий механизм пресса могут нуждаться в значительном крутящем моменте при медленном перемещении или удержании положения.
Сервосистемы предназначены для регулирования крутящего момента на очень низких скоростях и могут создавать крутящий момент при нулевой скорости в пределах непрерывных и пиковых значений выбранной комбинации двигателя и привода. При этом сохраняются характеристики двигателя (кривая зависимости крутящего момента от скорости), обмотка, тепловая модель, охлаждение и коэффициент заполнения.
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) в режиме V/f обычно теряет качество крутящего момента по мере приближения скорости к нулю. Бессенсорное векторное управление существенно улучшает характеристики на низких скоростях. Замкнутое векторное управление с энкодером может обеспечить контролируемый крутящий момент при нулевой или близкой к ней скорости в подходящих системах.
Инженерный вопрос заключается не в том, “Сможет ли он создать крутящий момент?”, а в следующем:
- Какой постоянный крутящий момент необходим при минимальной скорости?
- Как долго оно должно там находиться или функционировать?
- Двигатель имеет самоохлаждение, отдельную вентиляцию или жидкостное охлаждение?
- Какая точность скорости необходима при изменении нагрузки?
- Важно ли положение вала в период низких скоростей?
- Что происходит после отключения электроэнергии или аварийной остановки?
Двигатель, развивающий достаточный кратковременный крутящий момент, может перегреться при длительной работе на низких скоростях. Проверяйте допустимый рабочий диапазон двигателя, а не полагайтесь на заявленные производителем пиковые значения тока.
5. Динамический отклик благоприятствует сервосистеме.
Сервосистемы обычно выбирают в тех случаях, когда машине требуется частое и быстрое изменение скорости или направления движения.
Примеры включают:
- Поворотный стол перемещается несколько раз в секунду.
- Коррекция совмещения пленки на упаковочной машине
- Следуя профилю электронной камеры
- Синхронизация режущего инструмента с движущейся лентой.
- Перемещение оси робота по заданной траектории.
- Подача инструмента в заданное положение и удержание его под изменяющейся силой.
Низкая инерция серводвигателя и быстрые контуры управления током, скоростью и положением позволяют оперативно корректировать траекторию. Контроллер движения генерирует траекторию, которая учитывает пределы скорости, ускорения, замедления и часто рывка.
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) способен быстро разгоняться и замедляться при правильном подборе параметров, особенно в сочетании с векторным управлением и тормозной системой. Для многих конвейеров и шпинделей его отклик более чем достаточен. Однако быстрое нарастание — это не то же самое, что высокоскоростное управление движением. Если в приложении существует жесткий предел ошибки следования или необходимо синхронизировать положение с другой осью, перед стандартизацией следует проверить решение с ЧРП на реальной нагрузке.
6. Именно позиционирование играет решающую роль в практическом применении различий.
Если ось должна многократно останавливаться в точно заданном механическом положении, сервопривод обычно является первой технологией, которую рассматривают для анализа.
Сервосистемы поддерживают позиционирование с помощью импульсных команд, внутренних таблиц индексации или сетевых команд управления движением в зависимости от модели. Контроллеры движения могут координировать работу зубчатых передач, кулачковых механизмов, интерполяцию, регистрацию, определение исходного положения, захват касательного датчика и многоосевую синхронизацию.
Некоторые современные частотно-регулируемые приводы поддерживают простое позиционирование на основе импульсного сигнала, показаний энкодера, концевых выключателей или внутренней логики. Например, в модели Mitsubishi FR-E800 позиционирование осуществляется с помощью векторного управления при использовании соответствующей опции обратной связи. В модели Omron MX2-V2 также присутствуют функции простого позиционирования.
Эти функции могут быть очень полезны для:
- Конвейер, перемещающийся между небольшим количеством станций.
- Дверь, ворота или механизм перемещения с умеренной точностью.
- Система намотки или подъема, которая уже нуждается в замкнутом контуре векторного управления.
- Модернизация в тех случаях, когда замена большого асинхронного двигателя на сервопривод была бы нецелесообразной.
Не следует считать их эквивалентными скоординированной сервооси. Проверьте разрешение позиционирования, повторяемость, время установления, интерфейс управления, метод возврата в исходное положение, максимальную частоту импульсов, расположение энкодера, люфт и поведение после отключения питания.
7. Расчет крутящего момента и мощности осуществляется по-разному в зависимости от рабочего процесса.
Расчет размеров инвертора
Для частотно-регулируемого привода (ЧРП) начните с номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке, при фактическом напряжении питания. Затем проверьте:
- Обеспечивать непрерывный выходной ток при выбранном режиме работы.
- Требуемый ток перегрузки и продолжительность.
- Характеристика нагрузки при постоянном или переменном крутящем моменте
- Температура окружающей среды, высота над уровнем моря, несущая частота и снижение мощности крепления.
- Пусковой и пусковой момент
- Минимальная непрерывная скорость и охлаждение двигателя
- Энергия ускорения и замедления
- Тормозной резистор, тормозной блок, общая шина постоянного тока или требование к рекуперативному торможению
- Длина кабеля двигателя, электромагнитная совместимость, выходной реактор и изоляция двигателя.
Не следует выбирать частотно-регулируемый привод, основываясь только на мощности двигателя в киловаттах. Приводы с одинаковой номинальной мощностью могут иметь разные значения тока в нормальном и повышенном режимах работы.
Расчет размеров сервосистемы
Для сервопривода начните с профиля движения и механики. Рассчитайте или смоделируйте:
- Масса груза и момент инерции вращения
- передаточное число, шаг винта, диаметр шкива и механический КПД
- Требуемые параметры движения, скорость, ускорение, замедление и время стоянки.
- Трение, гравитация, технологическая сила и внешний возмущающий момент
- Максимальный крутящий момент достигается в самой напряженной части цикла.
- Среднеквадратичный крутящий момент за весь повторяющийся цикл
- Максимальная частота вращения двигателя и доступный крутящий момент при этой частоте.
- Коэффициент инерции двигателя и нагрузки, а также запас настройки.
- Регенерированная энергия при замедлении или снижении
- Люфт в редукторе, жесткость на кручение и допустимая погрешность позиционирования.
Максимальный крутящий момент показывает, может ли ось совершить перемещение. Среднеквадратичный крутящий момент показывает, может ли она повторить перемещение без перегрева. Оба параметра должны оставаться в пределах установленных производителем значений крутящего момента, скорости и режима работы.
Увеличение мощности сервопривода не означает автоматическую безопасность. Более мощный двигатель может увеличить инерцию ротора, затруднить настройку и потребовать более мощного привода, кабеля, редуктора и панели управления. Выберите профиль движения, затем проверьте ось с помощью инструмента подбора размеров от производителя и реальной механической конструкции.
8. Торможение и рекуперация применяются к обоим методам.
Как частотно-регулируемые приводы, так и сервоприводы могут получать энергию обратно от двигателя во время замедления или при работе двигателя под нагрузкой.
Шина постоянного тока может поглощать лишь ограниченное количество этой энергии. В зависимости от режима работы системе может потребоваться:
- Более длительное время замедления
- Внешний тормозной резистор
- Отдельный тормозной блок
- Общая шина постоянного тока, одобренная производителем.
- Рекуперативно-восстановительный преобразователь или рекуперативный привод
В сервоприводах часто наблюдаются резкие циклические ускорения и замедления, поэтому рекуперация энергии является частью стандартного расчета размеров. Аналогичная проблема может возникать в приводах с частотно-регулируемым приводом, таких как подъемники, центрифуги, конвейеры, разматывающие устройства и вентиляторы с высокой инерцией.
Тормозной резистор не является механическим удерживающим тормозом. При проектировании вертикальной оси тормоз, крутящий момент привода, последовательность остановок, режим STO, контроллер безопасности, противовес и оценка рисков должны быть согласованы. Удерживающий тормоз двигателя, как правило, предназначен для удержания остановленной оси, а не для поглощения энергии многократного торможения в рабочем режиме, если производитель явно не указал иное.
- Замена HMI
Обновите или замените свой HMI.
Найдите совместимые панели HMI для снятых с производства моделей, модернизации оборудования и замены операторского интерфейса.
- Новые оригинальные запчасти
- Быстрый ответ
- Международная доставка
9. Связь и программирование ПЛК — это разные вещи.
Базовый частотно-регулируемый привод (ЧРП) часто можно управлять с помощью входного сигнала для управления работой и аналогового опорного сигнала скорости. Сетевое управление добавляет командные слова, опорные сигналы скорости или крутящего момента, состояние привода, ток, частоту и диагностику неисправностей.
Для сервооси обычно требуется источник команды управления движением. В зависимости от архитектуры это может быть:
- Импульс и направление
- импульсная последовательность CW/CCW
- Аналоговое управление скоростью или крутящим моментом
- Внутренний позиционирующий стол
- Детерминированная сеть движения, управляемая ПЛК, контроллер PAC, CNC или робота
Одних только сетевых имен недостаточно для подтверждения возможности управления движением. Стандартные протоколы EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP или обычный Ethernet могут подходить для управления и диагностики частотно-регулируемого привода, но не для синхронизированного многоосевого движения. Убедитесь, что контроллер, сетевой профиль, привод, цикл обновления, синхронизация часов и инструкции по управлению движением поддерживают требуемую функцию.
Для проекта с сервоприводом определите единицы измерения осей, позиционирование, программные ограничения, состояния движения, реакцию на ошибку следования, категории остановок, восстановление после сбоев и обработку абсолютного положения. Для проекта с частотно-регулируемым приводом определите источник команд, эталонное масштабирование, ускорение/замедление, минимальную и максимальную скорость, локальное/удаленное поведение, реакцию на потерю связи и политику перезапуска.
10. Функциональная безопасность не определяется типом привода.
Многие современные сервоприводы и частотно-регулируемые приводы обеспечивают безопасное отключение крутящего момента (STO). Некоторые модели поддерживают дополнительные функции, такие как безопасная остановка 1, безопасное ограничение скорости, безопасная остановка в рабочем режиме, безопасное управление тормозами или безопасное ограничение положения.
Список функций и уровень сертификации зависят от конкретной версии привода, дополнительного модуля безопасности, устройства обратной связи, встроенного программного обеспечения, проводки и архитектуры безопасности. Сервопривод не становится автоматически безопаснее только потому, что в нем есть энкодер, и частотно-регулируемый привод не ограничивается автоматически режимом STO (переключение между режимами работы и остановкой).
Выберите функции безопасности из оценки рисков оборудования. Затем следуйте руководству по технике безопасности производителя относительно проводки, интервалов испытаний, конфигурации, приемочных испытаний и допустимых условий работы двигателя или энкодера.
Перед началом работ с любым типом привода необходимо отключить все источники питания, предотвратить непредвиденные механические движения, выждать указанное время разряда, убедиться в разрядке шины постоянного тока и строго следовать инструкции по установке. Отсутствие выходного сигнала или погасший дисплей сами по себе не доказывают безопасность клемм.
Когда следует выбирать инвертор?
Выбирайте частотно-регулируемый привод (ЧРП), если основным требованием является регулируемая скорость и крутящий момент, а не точное положение вала.
Обычно это практичный выбор в следующих случаях:
- Насосы, вентиляторы, воздуходувки и компрессоры
- Непрерывные конвейеры и шнековые питатели
- Миксеры, мешалки и центрифуги
- Экструдеры и технологические валки
- Шпиндели общего назначения
- Оборудование для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для водоподготовки.
- Области применения, где ценны стандартные промышленные двигатели и широкий диапазон мощности.
- Энергосберегающее управление нагрузками с переменным крутящим моментом
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) также может быть лучшим решением для мощных или механически сложных осей, где требуется замкнутое управление скоростью или крутящим моментом, но не требуется позиционирование на уровне сервопривода.
В каких случаях следует выбирать сервопривод?
Выбирайте сервосистему, если технологический процесс зависит от позиционирования, синхронизации, быстрого отклика или управляемых профилей движения.
Обычно это практичный выбор в следующих случаях:
- Таблицы индексации и механизмы захвата и перемещения
- Регистрация упаковки и оси для нарезки по длине
- Электронная передача и кулачковый механизм
- Оси подачи и позиционирование станка с ЧПУ
- Шарниры роботов и декартовы порталы
- Системы маркировки, печати и веб-регистрации
- Оборудование для высокоцикловой сборки и испытаний
- Приложения, требующие быстрой коррекции положения после изменения нагрузки.
Преимущества сервопривода проявляются только тогда, когда механик и контроллер могут их использовать. Люфт, ненадежные соединения, гибкие рамы, плохая настройка, медленная логика ПЛК или неподходящий редуктор могут привести к снижению производительности дорогостоящего сервопривода.
«Серая зона»: частотно-регулируемый привод с замкнутым контуром или сервопривод?
Некоторые приложения занимают промежуточное положение между обычным управлением скоростью и высокопроизводительным управлением движением.
В следующих случаях векторный частотно-регулируемый привод с обратной связью может быть лучшим выбором:
- Мощность двигателя высока, поэтому предпочтительнее использовать асинхронный двигатель.
- Требуется жесткое регулирование скорости или крутящего момента.
- Ось медленно перемещается под большой нагрузкой.
- Достаточно базового позиционирования.
- Существующая механика и конструкция двигателя затрудняют переоборудование на сервопривод.
- Речь идёт о подъёмнике, намоточном устройстве, экструдере, испытательном стенде или технологической оси, а не о быстродействующем индексаторе.
Сервопривод обычно является лучшим выбором в следующих случаях:
- Ось должна следовать по траектории положения с низкой погрешностью следования.
- Время стабилизации напрямую влияет на время цикла работы оборудования.
- Несколько осей должны оставаться электронно синхронизированными.
- В рабочем цикле преобладают многократные ускорения и замедления.
- Для регистрации событий или событий, связанных с касанием, требуется быстрая детерминированная регистрация.
- Компактные размеры и высокая удельная крутящая способность оправдывают использование данной системы согласованных электродвигателей.
Для пограничного применения протестируйте одну реальную ось. Измерьте погрешность скорости, погрешность следования, время установления, пиковый и среднеквадратичный крутящий момент, температуру двигателя, рекуперативную энергию и восстановление после сбоя. Проверка концепции обходится дешевле, чем перепроектирование машины после приемочных испытаний.
Примеры применения
| Приложение | Вероятный первый выбор | Почему |
|---|---|---|
| Центробежный насос с ПИД-регулятором давления | ВФД | Эффективное управление скоростью вращения технологического процесса; точное положение вала не имеет значения. |
| Длинный конвейер, работающий с регулируемой скоростью. | ВФД | Плавное регулирование скорости и надежный выбор двигателя обычно важнее, чем его положение. |
| Конвейерная подача продукции на станцию запечатывания. | Сервопривод или проверенный позиционирующий частотно-регулируемый привод для скромных требований. | Результат определяется требуемой точностью остановки, временем цикла и временем восстановления после возмущений. |
| Поворотный индексирующий стол | Сервопривод | Многократные изменения положения, контролируемые профили и время стабилизации имеют первостепенное значение. |
| Летающий нож, синхронизированный с движущейся паутиной. | Сервопривод | Требуется электронная передача, захват положения и синхронизация. |
| Шнек экструдера | Векторный частотно-регулируемый привод | Как правило, более важна непрерывная регулировка крутящего момента и скорости, чем угловое положение. |
| Намотчик или размотчик | Векторные частотно-регулируемые приводы с обратной связью или сервоприводы | Выбор зависит от диапазона натяжения, диаметра валка, скорости линии, точности крутящего момента и синхронизации. |
| Вертикальный лифт | Частотно-регулируемый привод с сервоприводом или замкнутым контуром управления, оснащенный тормозной системой и системой безопасности. | Крутящий момент на низких скоростях, обратная связь, последовательность торможения, режим торможения и оценка рисков имеют решающее значение. |
| Высокоскоростной шпиндель | Частотно-регулируемый привод или шпиндельный привод | Широкий диапазон скоростей и непрерывная мощность зачастую важнее, чем позиционирование. |
| Роботизированный сустав | Сервопривод | Требуются: траектория положения, динамическая коррекция, компактная плотность крутящего момента и многоосевая координация. |
Распространенные ошибки отбора
Предположим, что каждая система энкодера представляет собой сервопривод.
Энкодер может замыкать контур регулирования скорости частотно-регулируемого привода или передавать информацию о положении ПЛК. Полная структура управления, частота обновления, двигатель и функции управления движением определяют, может ли система работать в качестве сервооси.
Сравнивая только мощность двигателя.
Сервопривод мощностью 2 кВт и асинхронный двигатель мощностью 2 кВт не обязательно обеспечивают эквивалентное движение. Сравните кривые зависимости крутящего момента от скорости, пиковый и среднеквадратичный крутящий момент, инерцию, режим перегрузки, охлаждение и механическую передачу.
Рассмотрение разрешения энкодера как машинной точности
Большое количество импульсов не устраняет люфт, податливость, тепловые погрешности или перемещения со стороны нагрузки. Точность и повторяемость определяются в рабочей точке станка.
Использование моторного тормоза для многократной остановки
Встроенный сервотормоз обычно является удерживающим тормозом. Многократное рабочее торможение может привести к преждевременному износу, если в документации на двигатель прямо не указано, что такая функция разрешена.
Выбор сервопривода для каждого конвейера
Использование сервопривода оправдано, когда конвейер должен индексироваться, регистрироваться, синхронизироваться или восстанавливать точное положение. Конвейер непрерывного действия, как правило, проще и экономичнее с частотно-регулируемым приводом.
Выбор частотно-регулируемого привода (ЧРП) обусловлен наличием параметра позиционирования.
Простую настройку позиционирования может быть достаточно, но необходимо проверить повторяемость, точность позиционирования, время стабилизации, пределы импульсных или сетевых команд, воздействие нагрузки и поведение при восстановлении. Одна функция позиционирования не создает полноценную платформу управления движением.
Замена существующего привода
Не следует заменять сервопривод частотным преобразователем (ЧП) или ЧП сервосистему, основываясь только на мощности и напряжении.
Для замены сервопривода запишите следующее:
- Полный список номеров моделей приводов и двигателей.
- Тип и разрешение энкодера
- Мощность двигателя, номинальная и максимальная скорость, номинальный и пиковый крутящий момент
- Подробная информация о тормозной системе и датчиках температуры
- Справочные данные по силовым, энкодерным и тормозным кабелям.
- Интерфейс управления и сеть движения
- Передаточное число, инерция нагрузки, профиль движения и механические пределы
- Функции безопасности и проводка
- Проект резервного копирования существующих параметров и контроллера
Для замены частотно-регулируемого привода запишите следующее:
- Входное напряжение и фаза
- На паспортной табличке двигателя указаны ток, напряжение, частота, скорость и схема подключения.
- Режим управления и данные настройки двигателя
- Нормальный или повышенный предел прочности
- Назначение входов/выходов и аналоговое масштабирование
- Протокол связи и управляющие слова
- Тормозной резистор или устройство рекуперативного торможения
- ЭМС-фильтр, реакторы, длина кабеля двигателя и состояние корпуса.
- Параметры, ошибки и поведение приложения
Квоко Это поможет определить совместимую замену сервопривода или инвертора, если оригинальная модель устарела или ее трудно найти. Полезный стартовый комплект включает в себя полные паспортные таблички привода и двигателя, фотографии разъемов и корпуса, ссылки на кабели, модель ПЛК и сети, схему электропроводки и оригинальный файл параметров. Это предотвратит рекомендацию внешне похожего привода без необходимого оборудования обратной связи, торможения или связи.
Практический контрольный список для отбора
Перед запросом коммерческого предложения ответьте на следующие вопросы:
- [ ] Требуется ли оси управление скоростью, управление крутящим моментом, управление положением или все три?
- [ ] Какая точность позиционирования, повторяемость и время стабилизации требуются при нагрузке?
- [ ] Требуется ли многоосевая синхронизация, кулачковый механизм, зубчатая передача или регулировка?
- [ ] Каковы максимальная скорость, ускорение, пиковый крутящий момент и среднеквадратичный крутящий момент?
- [ ] Какой постоянный крутящий момент требуется при минимальной скорости или в состоянии покоя?
- [ ] Что такое инерция нагрузки, передаточное число, КПД и люфт?
- [ ] Сколько энергии возвращается при замедлении или снижении?
- [ ] Какой тип двигателя и метод охлаждения подходят для данных условий?
- [ ] Какой ПЛК, контроллер движения, интерфейс управления и сеть будут использоваться?
- [ ] Какие функции безопасности требуются в рамках оценки рисков?
- [ ] Может ли предприятие обслуживать программное обеспечение, кабели, резервные копии и запасные части?
- [ ] Было ли проверено движение с самым высоким риском с использованием репрезентативной механики?
Если точность позиционирования и динамический отклик не являются обязательными требованиями, начните с решения на основе частотно-регулируемого привода (ЧРП). Если повторяемость позиционирования, синхронизированное движение и короткое время стабилизации определяют производительность машины, начните с решения на основе сервопривода. Используйте оценку «серой зоны» только в том случае, если приложение действительно находится между этими двумя случаями.
Часто задаваемые вопросы
Да, но только если приложение не требует позиционирования на уровне сервопривода, синхронизации, времени установления или динамической коррекции. Векторный частотно-регулируемый привод может заменить сервопривод на оси с регулированием скорости или крутящего момента, если его текущие характеристики на низких скоростях, обратная связь, торможение и функции управления соответствуют техническим требованиям машины. Обычно это требует изменений в программе ПЛК, двигателе, энкодере, проводке и конструкции системы безопасности.
Только если частотный преобразователь явно поддерживает данный тип двигателя и необходимые данные о двигателе, метод обратной связи, диапазон скоростей и защиту. Некоторые современные приводы управляют одобренными двигателями с постоянными магнитами, но серводвигатель произвольной формы и частотный преобразователь общего назначения не следует соединять, основываясь только на напряжении и мощности. Совместимость и параметры должны быть подтверждены документацией производителя.
Некоторые преобразователи частоты могут выполнять базовое или даже замкнутое позиционирование при наличии необходимой опции энкодера и режима управления. Примерами семейств частотно-регулируемых приводов с возможностями позиционирования в соответствующих конфигурациях являются Mitsubishi FR-E800 и Omron MX2-V2. Перед тем как рассматривать привод как ось движения, проверьте разрешение команд, интерфейс обратной связи, повторяемость, возврат в исходное положение, время установления и синхронизацию по сети.
Не автоматически. Эффективность зависит от двигателя, привода, профиля нагрузки, диапазона скоростей, рекуперации, механической трансмиссии и рабочей точки. Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) могут существенно экономить энергию на насосах и вентиляторах с переменным крутящим моментом, в то время как сервосистемы могут быть эффективны при высокочастотном движении, поскольку они используют согласованный двигатель и могут управлять рекуперативной энергией. Сравнивайте полный рабочий цикл, а не категорию привода.
Для конвейера, которому в основном требуется регулируемая непрерывная скорость, используйте частотно-регулируемый привод (ЧРП). Сервопривод используйте, когда конвейер должен перемещаться в нужном положении, регистрировать продукцию, синхронизироваться с резаками или запайщиками, или быстро корректировать движение. В пограничном случае определите точность остановки, время цикла, изменение нагрузки и требования к восстановлению, а затем протестируйте выбранную систему привода двигателя с реальными механическими узлами.
Обеспечьте свои проекты новыми, оригинальными сервоприводами Omron, Mitsubishi, Schneider — в наличии, готовы прямо сейчас!
Окончательный ответ
Сервопривод управляет соответствующим серводвигателем в рамках системы управления движением на основе обратной связи. Он предназначен для точного и динамичного следования заданным параметрам положения, скорости и крутящего момента.
Инвертор или частотно-регулируемый привод (ЧРП) управляет частотой, напряжением и током, подаваемыми на двигатель переменного тока. Он предназначен в первую очередь для эффективного регулирования скорости и крутящего момента, хотя в более совершенных моделях может быть добавлена обратная связь от энкодера и позиционирование.
Выбирайте инвертор, когда нагрузка требует плавного и надежного регулирования скорости. Выбирайте сервопривод, когда производительность или качество работы машины зависят от положения оси, скорости ее перемещения и точности следования скоординированному профилю движения.
Связаться с нами
Просто заполните свое имя, адрес электронной почты и краткое описание вашего запроса в этой форме. Мы свяжемся с вами в течение 24 часов.
Категория продукта
Горячие продажи товаров
Модуль центрального процессора Omron CJ2M-CPU32
Поставщик ПЛК Omron CJ1W-PA202 в Китае
Сервопривод Mitsubishi MR-JE серии 400 Вт MR-JE-40A
Нужен быстрый матч?
Сообщите нам модель или характеристики вашего автомобиля, и наша команда поможет вам быстро подобрать подходящий вариант.
- Экспертная поддержка
- Быстрый ответ
- Конкурентная цена
- +86-755-81481609
- [email protected]
Эти темы также могут быть вам интересны
Сервопривод против инвертора: в чем разница?
Сервопривод и инвертор преобразуют электрическую энергию в управляемое движение двигателя, но обычно их выбирают для разных задач.
8 крупнейших поставщиков ПЛК Omron в Европе
Топ-8 поставщиков ПЛК Omron в Европе. Обладая более чем десятилетним опытом работы в сфере промышленной автоматизации, мы много лет посвятили своей деятельности.
Датчик приближения против фотоэлектрического датчика
В этой статье рассматривается увлекательная область бесконтактных и фотоэлектрических датчиков, исследуются их функциональные возможности, различия и области применения. Независимо от того, являетесь ли вы опытным инженером или нет, эта статья будет полезна всем.