Переход на DC приводы: надёжная альтернатива AC сервоприводам в промышленном контроле движения

DC шаговые и сервоприводы: зрелые альтернативы AC системам

Системы сервоприводов с переменным током (AC) больше не единственный надёжный вариант для промышленного контроля движения, с прогрессом в шаговых и сервоприводах и приводах постоянного тока (DC), предоставляющих надёжные альтернативы. Хотя многие традиционные низковольтные DC приводы не могут выдерживать жёсткость враждебных заводских сред, современные высокопроизводительные приводы меняют эту ситуацию к лучшему.

Различия между шаговыми и сервоприводами

Перед сравнением AC и DC систем, есть несколько важных различий между шаговыми и сервоприводами. Пробел в применении быстро закрывается между шаговыми и сервоприводами и приводами, так как прогресс в точности шаговых приводов значительно увеличивает их пригодность. Однако ключевые различия в производительности между двумя всё ещё исключают использование шаговых в самых требовательных применениях.

Наиболее заметно, шаговые обеспечивают высокий крутящий момент на низкой скорости, но он существенно уменьшается по мере увеличения скорости. Сервоприводы, с другой стороны, поддерживают постоянный крутящий момент по всему спектру скоростей двигателя, делая их отличными для выполнения функций безопасности, таких как безопасность ограниченного крутящего момента (SLT) и скорости (SLS) с активным торможением.

Шаговые обеспечивают средства для безопасного отключения крутящего момента (STO) и обычно могут работать в открытом цикле, означая, что энкодер или резольвер не требуются. Сервоприводы доставляют более высокую скорость, ускорение и точность, чем шаговые, но стоят дороже и требуют энкодера для точной обратной связи по позиционированию.

Хотя технически дискретные из-за их инкрементальных движений с каждым последовательным импульсом, 50–100 полюсов на оборот современных шаговых приближают производительность аналогового непрерывного позиционирования и скорости. Это делает шаговые жизнеспособной альтернативой сервоприводам во многих применениях.

Когда AC питание недоступно или неприемлемо

Хотя средне- и высоковольтные AC частотно-регулируемые приводы и сервоприводы удовлетворяют многие потребности на типичном заводском полу, AC питание иногда недоступно или неприемлемо для определённых применений. Наиболее заметно, это включает батарейно-питаемые и приложения с человеческим контактом, такие как магнитно-резонансная томография (Рисунок 1), использующие роботов или коботов.

Преимущества современных низковольтных DC приводов

Кроме того, современные низковольтные DC приводы (Рисунок 2) могут улучшить другие применения, потому что они более компактны и эффективны, чем традиционные AC системы, обеспечивают быстрое ускорение и заторможение двигателя и обычно менее сложны в конфигурации. В отличие от потребительских приводов, они индустриально закалённые для выдерживания экстремальных температур, вибрации и электрического шума.

Функции безопасности: STO, SLT, SLS, интеграция с ПЛК

Когда используются в системах безопасности, инженеры могут воспользоваться жёстко закреплённой STO функциональностью низковольтных шаговых приводов для прямого отсечения энергии, производящей крутящий момент или силу, от подачи к двигателю. DC сервоприводы готовы к безопасности с конфигурируемыми SLT и SLS. Эти приводы предоставляют интерфейс сбора данных двигателя, позволяя совместимым контроллерам обрабатывать и действовать на статус двигателя, как настроено в среде программирования. ПЛК, общающийся с приводом, контролирует движение двигателя через программно-встроенные технологические объекты для бесшовной интеграции с остальной системой автоматизации (Рисунок 3).

Надёжность и низкое обслуживание

DC шаговые приводы и двигатели содержат относительно мало компонентов, в то время как электронно-коммутируемые DC сервоприводы обладают преимуществом отсутствия износаемых частей, таких как вентиляторы или щётки. Эти атрибуты помогают обоим типам DC шаговых и сервоприводных систем держаться надолго с минимальным обслуживанием. Оба типа приводов хорошо подходят для широкого диапазона применений с переменной скоростью, позиционированием, синхронными осями и зубчатыми передачами.

Заключение: не упускайте DC альтернативы

Во многих случаях инженеры и дизайнеры сначала смотрят на традиционные AC приводы для промышленных применений. Но сверхнизковольтные промышленные DC шаговые и сервоприводы предоставляют надёжный и высококонфигурируемый контроль двигателя и при правильном выборе они удовлетворяют потребности промышленных применений.

Эта статья написана Кевином Ву, менеджером по маркетингу продукта SIMATIC контроллеров движения для Siemens Industry, Норкросс, GA. Для получения дополнительной информации посетите .