Servomotor drif
Servómótor er hluti af sérstökum hópi mótorforrita. Ólíkt einföldum mótorforritum eins og að kveikja, slökkva á eða halda stöðugum hraða, ná servóstýringarforrit yfir flóknari verkefni. Þeir stjórna vél nákvæmlega og leyfa henni að fylgja útreiknaðri hreyfingu á sviðum tíma og rúms. Margása vélfæraarmar þurfa jafnvel marga samstillta stjórnaða mótora til að hreyfa handlegginn í þrívíðu rými.
Mótorstýringarbreytur eru venjulega tengdar bolsstöðu þeirra eða hornum, sem getur einnig falið í sér fjölda heilra 360 gráðu snúninga til að ná yfir gíráhrif. Aðrar tilvikssértækar færibreytur ná yfir kraftmikil hleðsluskilyrði eins og tog, hröðun og tregðu.
Til að fylgja útreiknaðri slóð eins nákvæmlega og hægt er þurfa servóstýringar alltaf að vita raunverulega kerfisstöðu allra mótora og ása. Þegar stjórnandi skynjar mismun á stöðu eða hraða verða stjórnalgrímur að leiðrétta raunveruleg hreyfilskilyrði til að draga úr og jafna mældan mismun eins fljótt og auðið er.
Fyrir einföld tengsl milli reikniritsins og hreyfingarinnar sem myndast hafa allir vélarþættir samskipti með jafnfjarlægum tíma millibili. Þessar rifa tákna heildartímagrunn kerfisins, einnig þekktur sem lotutími. Þeir leyfa einnig samstillt skynjaragildi fyrir nákvæma útreikninga á mótordrifbreytum strauma, togs, hraða og spólustöðu.
Servódrif er rafeindahlutinn sem knýr servómótorinn í samræmi við reiknaðar færibreytur sem nefnd eru hér að ofan. Mikilvæga snúningsfæribreytan fer eftir segulsviðsstyrknum og er fengin af straumum mótorspólunnar. Servó drif ná yfir mjög kraftmiklar aðstæður. Með innbyggðum stjórnlykkjum fyrir markstöðu, hraða og tog, knýja þeir mótorskafta nákvæmlega á meðan þeir forðast ofhleðsluaðstæður.
Mynd 1: Servó drif með stöðu-, hraða- og togstýringarlykkjum
Þriggja fasa púlsbreiddarmótun
Við úttakið inniheldur servódrif venjulega rafeindamagnararásina fyrir þriggja fasa samstillta mótora. Þetta krefst magnararása með 6 smára fyrir þriggja fasa H-brú eins og sýnt er á mynd 2.
Mynd 2: Þriggja fasa H-brú magnari
Til að mynda segulsvið á ákveðnum snúningshraða með skilgreindu álagsháðu togi inni í mótornum verða 6 smárana að vera nákvæmlega stjórnað af PWM (Pulse Width Modulation) hringrás. Vegna mikillar hraðahreyfingar, titrings og orkuþörf getur hugbúnaður ekki búið til þessi PWM mynstur. Það verður að vera útfært í vélbúnaði og stöðugt stjórnað og stillt af stjórnalgríminu. Þessi PWM mynstur keyra mótorvindurnar í gegnum smára og leyfa skaftinu að fylgja snúnings þriggja fasa segulsviðinu innan mótorsins.
mótor kóðara
Ólíkt spólastraumum knúna mótora er staða skaftsins fylgst með því að lesa gildi úr umrita. Þessi rafvélræni hluti er festur við skaftið og gefur mikla upplausnargildi raunverulegrar stöðu. Þessar upplýsingar eru grundvöllur háþróaðra servóhreyflastýringarforrita.
Hægt er að velja tvær megingerðir af kóðara eftir því hvaða notkunartilvik er fyrir hendi. Beinir algildir kóðarar gefa nákvæma staðsetningu, en hlutfallslegir kóðarar gefa aðeins mismuninn frá fyrra gildi. Þetta hefur þann ókost að tapa raunverulegri stöðu við hverja endurræsingu kerfisins. Þeir krefjast stöðugrar mælingar og eru næmari fyrir staðsetningarvillum þar sem þeir leiðrétta sig ekki sjálfir með því að nota næsta algildi.
Alger kóðarar hafa samskipti við stjórnandann í gegnum raðsamskiptareglur með nokkrum rafmerkjum. Á stjórnandahliðinni eru slík kóðaraviðmót útfærð í vélbúnaði fyrir sjálfstætt lestrarferli, fullkomlega samstillt við kerfisloturnar.
Vélbúnaðartengt kóðaraviðmót í servómótordrifum eru forsenda fyrir háhraða, nákvæmum snúningum mótors á stuttum lotutíma.
EtherCAT iðnaðarsamskipti
Í dreifðum iðnaðar sjálfvirknikerfum eru vélrænu og rafrænu íhlutirnir til að stjórna servómótorum stundum dreift yfir stórt svæði. Master PLC (forritanleg rökstýring) hýsir forritið til að keyra og samstilla allar tengdar einingar. Hver eining framkvæmir eina eða fleiri staðbundnar vélar eða önnur I/O verkefni. Samskipti milli þessara íhluta eru venjulega byggð á IEEE 802.3 Ethernet staðlinum og verða að styðja stuttar samskiptalotur með litlum titringi fyrir rauntíma, háhraða servómótorsstýringarverkefni, eins og lýst er hér að ofan.
EtherCAT (Ethernet for Control of Automation Technology) er Ethernet tækni frá Beckhoff Automation kynnt í gegnum ETG (EtherCAT Technology Group). Ásamt nokkrum öðrum samskiptareglum notar EtherCAT vélbúnað sem kallast EtherCAT Slave Controller (ESC) á öllum þrælnetshnútum. Það notar einfalt en afar áhrifaríkt samskiptakerfi til að fá aðgang að gögnum yfir Ethernet. Hægt er að lesa og skrifa gögn á flugi innan hvers EtherCAT hnút þegar ramminn fer í gegnum hann, sem gerir kleift að taka á öllum nethnútum frá PLC með hverjum EtherCAT ramma. Þessi nálgun gerir hana að tilvalinni tækni fyrir servómótorstýringarforrit fyrir mikla nákvæmni, afkastamikil kröfur með stuttum lotutíma og litlum titringi.
Mynd 3: Gagnaaðgangur á flugi í dreifðum EtherCAT samskiptakerfum
RZ/T2 fjölskylda mótorstýringartækja fyrir sjálfvirkni í iðnaði
Lykillinn að velgengni vettvangsbundinnar hönnunarnálgunar er sveigjanleiki til að einfalda endurnotkun vél- og hugbúnaðarhluta fyrir mismunandi vörur. Sveigjanleiki er náð með sama tækjafjölskylduarkitektúr með því að deila jaðaraðgerðum fyrir Ethernet, minningar, tímamæla og önnur viðmót. Renesas innleiddi þetta hugtak í RZ/T og RZ/N röð iðnaðar MPUs. Þetta felur í sér Ethernet-stuðning með mörgum samskiptareglum og hágæða rauntímavinnslu fyrir krefjandi forrit eins og servómótorstýringu. Nýjustu tækin sem komu á markað eru RZ/T2M, RZ/T2L og RZ/N2L.
Mynd 4: Tengsl RZ/T2M, RZ/T2L og RZ/N2L
Mynd 4 sýnir sameiginlegan arkitektúr og sameiginlega eiginleika RZx2 fjölskyldunnar. Með þessari fjölskyldu stefnir Renesas að því að skipta út núverandi fjölflísalausnum í iðnaðarservóstýringarforritum fyrir samskiptagetu í rauntíma netkerfis með því að nota SoC (System on a Chip). RZ/T2M er háþróað mótorstýringartæki á meðan það nær einnig yfir fjölsamskiptamöguleika á iðnaðar Ethernet viðmótum sínum.
RZT2 eiginleikar
RZ/T2 fjölskyldan sameinar tvo 52MHz Arm Cortex-R800 kjarna á einum flís fyrir aðskilin samskipta- og notkunarlén. Til að bæta afköst mótorstýringar í rauntíma inniheldur RZ/T2M 512 kB/16 kB þétt tengt minni, 16 kB/32 kB örgjörva skyndiminni að meðtöldum ECC, og LLPP-rútu (low latency peripheral port) sem er tileinkað vélarviðmótunum þínum .
Auk sveigjanlegra rauntíma Ethernet samskipta, 2 MB innra SRAM, ytra minni og flassviðmóta, auk venjulegs jaðarbúnaðar eins og UART, SPI, I2C, CAN og USB, inniheldur RZ/T2M sett af sérstökum stýribúnaði til að stjórna af mótorum og servóum:
- 35 tímamælir einingar fyrir þriggja fasa PWM bylgjuform, þar með talið dauðatímamyndun
- 2-rása kóðara inntaksviðmót fyrir EnDat, BiSS-C, FA-CODER, Format A og fleira
- 2ja rása Delta-Sigma tengi
- 24 rása, 12 bita hliðrænt inntak fyrir mismunandi kveikja og samstillt skönnunarkerfi
- Trigonometric Function Unit Accelerator
- LLPP strætó með litlum aðgangsleyfum
Þar sem mótorstýring verður að ná til hagnýtra öryggisþátta í mörgum notkunartilfellum, inniheldur RZ/T2M öryggiseiginleika til að aðgreina öryggislén á öruggan hátt frá lénum sem ekki eru öryggissvæði.
RZ/T2L sem sjálfstæð mótorlausn með EtherCAT
Arkitektúr minnsta meðlimsins í RZ/T2L fjölskyldunni felur í sér hágæða umsóknarvinnslu fyrir RZ/T2M servó mótorstýringu, en takmarkar iðnaðarsamskiptaaðgerðir við EtherCAT samskiptareglur. Þetta tæki miðar á kostnaðarbjartsýni EtherCAT þrælhnúta, en servóforritahugbúnaðinn er einfaldlega hægt að endurnýta eða flytja á milli RZ/T2M og RZ/T2L.
Eftirfarandi listi sýnir helstu muninn á bjartsýni og minna flóknu notkunartilviki með litlum EtherCAT hugbúnaði:
- Einn 52-bita Arm Cortex-R32 með 800 MHz í stað tvíkjarna arkitektúrs
- 1 MB af SRAM á flís í stað 2 MB
- 3-porta EtherCAT þrælastýring auk MAC fyrir eina Ethernet tengi án Ethernet rofa
- RZ/T2L er aðeins fáanlegt í litlum BGA196 pakka með minni fjölda jaðartækja
Með þessu eiginleikasetti er RZ/T2L besti kosturinn fyrir lítið flókið mótorstýringarforrit með EtherCAT samskiptum.
Mynd 5: RZ/T2L helstu notkunartilvik
RZ/T2L sem tæki í staðinn sem bætir afköst kerfisins
Sem góður valkostur við hreinar EtherCAT vörur útfærðar með öðrum fjölsamskiptatækjum, eins og R-IN32M3-EC, RZ/T1 og RZ/N1L, er nýja RZ/T2L tilvalin og öflugri staðgengill Cortex-R4 byggða EB. -1 líka. RZ/T2L bætir afköst áður hannaðra kerfa vegna öflugri örgjörva og annarra nýrra eiginleika. Dæmi eru Event Link Controller (ELC) fyrir bein vélbúnaðartengd viðbrögð við kerfisatburðum og Low Latency Peripheral Port (LLPP) strætó fyrir háhraðaaðgang að vélstýringareiningum.
Annar virðisauki RZ/T2L getur verið mát EtherCAT samskiptaarkitektúr. Einingaaðferð er oft notuð til að bæta nýrri samskiptatækni við núverandi kerfi. Þetta er hægt að gera í gegnum einfalt staðlað viðmót eins og SPI án meiriháttar breytinga á vél- eða hugbúnaðarhönnun núverandi vöru.
Með öryggiseiginleikum sínum er RZ/T2L einnig góður kostur sem annar öryggis-MCU fyrir öryggismótorstýringu ásamt RZ/T2M aðal MPU.
Frekari upplýsingar um nýja RZ/T2L tækið, tiltæka matstöfluna, IDE verkfæri með hugbúnaðarrekla og tengd sýnishorn af forritum eru fáanlegar á Renesas vefsíðum:
- RZ/T Series MPUs | Renesas
- RZ/T2L tæki
