3 способа управления двигателями для точного перемещения при позиционировании конвейера

Эрик Райс | 15 ноября 2018 г.

Двигатели служат неотъемлемыми компонентами систем управления движением промышленных конвейеров. Обычно конвейерные системы работают либо с постоянной, либо с переменной скоростью, требуя только регулирования скорости от главного приводного двигателя. Позиционирующие конвейеры, например те, которые используются в автоматических чеквейерах, требуют более точного контроля. В таких случаях главный привод должен запускать и останавливать позиционирующий конвейер с умеренной или высокой точностью.

В то время как двигатели постоянного и переменного тока широко используются для поддержания контроля скорости на конвейерах с фиксированной или постоянной скоростью, шаговые и серводвигатели обеспечивают более точное позиционирование конвейеров, требующих более точного точного движения. Шаговые двигатели часто являются предпочтительным двигателем, а серводвигатели предлагают множество преимуществ для более сложных движений.

Шаговые двигатели обычно работают в режиме управления с разомкнутым контуром и обладают преимуществами простоты, отличного позиционирования и экономичности. Но если они оснащены механизмом обратной связи, например встроенным энкодером высокого разрешения, шаговые двигатели с замкнутым контуром передают информацию о скорости и положении обратно в привод/контроллер. Высокий крутящий момент и быстрый динамический отклик систем с замкнутым контуром отвечают требованиям высокопроизводительных позиционирующих конвейеров.

Скорость, крутящий момент, точность и размер являются важными параметрами, которые следует учитывать при выборе подходящего двигателя для конвейерного применения. Поставщики двигателей могут предоставить свой опыт и инструменты, которые помогут вам выбрать правильную конструкцию для вашего применения.

После указания правильного двигателя следует выбрать правильный метод управления двигателем. Вот три наиболее популярных метода управления шаговыми и серводвигателями, используемыми при позиционировании конвейеров.

1. Импульсный контроль

Цифровое импульсное управление, также известное как пошаговое управление и управление направлением, является распространенным методом управления любым шаговым или серводвигателем. Цифровое импульсное управление является хорошим вариантом, если основной ПЛК или контроллер машины имеет один или несколько высокочастотных выходов, например 20 килогерц (кГц) или выше.

Для управления шагом и направлением требуется минимальная частота импульсного выхода 20 кГц. Хотя многие пользователи могут захотеть использовать частоту 100 кГц или более (многие контроллеры предлагают частоты до 2 или 3 мегагерц или МГц), эти высокочастотные выходы увеличивают стоимость системы. Используйте более низкие частоты выходов, внедрив шаговый привод или встроенный шаговый двигатель с эмуляцией Microstep. Это мощное достижение в технологии шаговых двигателей обеспечивает плавную микрошаговую работу, даже когда двигатели используют низкочастотные импульсные выходы.

Рис. 1. На этой диаграмме импульсного управления показано, как основной контроллер выводит сигналы ШАГ и НАПРАВЛЕНИЕ на ось двигателя.

Конфигурация этой схемы управления (см. рисунок 1 выше) включает подключение импульсного выхода ПЛК к шаговому входу электропривода или встроенного двигателя. Второй неимпульсный выход привязан к входу направления. Количество и частота импульсов, передаваемых на ступенчатый вход, определяют длину хода и скорость конвейера соответственно. Сигнал (высокий или низкий) на входе направления определяет направление движения — вперед или назад. Для плавного запуска и остановки конвейера ПЛК/контроллер должен увеличивать и уменьшать частоту импульсов, чтобы обеспечить плавное ускорение и замедление. Без этой возможности конвейер будет дергаться при запуске и остановке.

2. Управление скоростью с помощью аналогового входа.

Использование вариации сигналов дискретного ввода/вывода (I/O) с одним или двумя цифровыми входами плюс аналоговый вход является еще одной популярной схемой управления шаговыми и серводвигателями с помощью позиционирующих конвейеров.

В этой конфигурации «Пуск/Стоп» является первым цифровым входом. Если задан параметр «Пуск/Стоп», двигатель автоматически достигает заданной скорости и работает с ней. Когда вход «Пуск/Стоп» сбрасывается, двигатель замедляется до остановки. Поскольку ускорение и замедление двигателя настраиваются в программном обеспечении во время ввода оси в эксплуатацию, ось автоматически управляет ими. Второй цифровой вход может управлять направлением (вперед/назад).