Общая информация

Основной тенденцией мехатроники является увеличение степени интеграции в одном корпусе максимального количества мехатронных модулей для решения широкого спектра задач. Мощный импульс этому направлению дало быстрое развитие индустрии производства электронных компонентов в последнее десятилетие.

Объединение современных возможностей микропроцессорного управления, силовой электроники и вентильных электродвигателей позволяет создать одно из передовых достижений современной интегральной Российской электротехники – интеллектуальный электропривод.

Привод, который думает

Интеллектуальный электропривод принадлежит к новому поколению полностью цифровых электроприводов со встроенным интеллектом, в корпусе которого интегрированы:

• вентильный электродвигатель мощностью до 600Вт (напряжение питания 48 В, скорость вращения до 12000 об/мин, номинальный момент нагрузки 5,4 Нм);
• инкрементальный датчик обратной связи – энкодер с разрешающей способностью 1000 имп/об;
• программируемый контроллер, решающий задачи управления по току, скорости и положению;
• редуктор

Данная конструкция электропривода позволяет добиться повышенной надежности в работе при высокой удельной мощности и значительной экономии места за счёт небольших габаритных размеров. интеллектуальный электропривод оборудован шиной fieldbus и имеет максимальную выходную мощность 600Вт. Для увеличения выходного момента интеллектуальный электропривод может комплектоваться волновыми редукторами HFUC-2A. Управляющая электроника рассчитана для температурного диапазона от - 10 °С до 40 °С. Благодаря высокой гибкости системы управления электропривод может использоваться в различных областях применения, таких как автоматизация, робототехника, лабораторное оборудование и т. д.

Электронный блок управления электропривода представляет собой цифровую систему управления на базе нового поколения 16-разрядных микроконтроллеров производительностью до 40 млн. операций в секунду. Цифровая система управления позволяет резко сократить количество используемых компонентов, увеличить надежность и функциональность системы, уменьшить габаритные размеры электронного блока и его стоимость.

Невысокая стоимость интеллектуального электропривода также достигается за счет оптимизации компонентов, тщательно проработанная конструкция сборки электропривода (контроллера с двигателем) обеспечивает высокую динамику позиционирования и эффективность работы в целом.

Интеллектуальный электропривод выпускается в 2-х вариациях:

• с редуктором;
• без редуктора

Принцип работы – техническая часть

Электродвигатель (электромотор) является одним из основных составляющих электропривода. Интеллектуальный электропривод приводится в движение вентильным электродвигателем, а контроль за скоростью вращения, регулированием тока и выполнение функций позиционирования и отслеживания температуры осуществляется при помощи микропроцессорной системы управления внутри самого электропривода.

Интеллектуальный электропривод является произведением инженерно-технического искусства, в котором успешно реализована комбинация высокой надёжности, эффективности и широкого спектра выполняемых функций:

• функции регулирования положения и скорости перемещения выходного вала;
• функции защитного отключения электродвигателя, регистрации и просмотра информации об истории функционирования привода;
• функции приема и передачи данных в процессе обмена информацией с системой управления верхнего уровня, в том числе по цифровому каналу связи;
• возможности обеспечения режима энергонезависимого отслеживания положения выходного вала при отключении сетевого электропитания;
• возможности объединения в локальную управляющую сеть на основе последовательных протоколов передачи данных;
• регулирования оборотов в широких пределах и стабилизацию их на заданном уровне;
• разгона и торможения с необходимым ускорением;
• пуска электропривода без превышения пусковых токов над номинальными;
• рекуперации энергии при торможении;
• реверсирования;
• самодиагностики;
• анализа истории работы электропривода;
• самоторможения для исключения вращения нагруженного электропривода;
• шагового режима работы;
• возможности диагностики с персонального компьютера;
• питания от сетей постоянного и переменного (однофазного и 3 фазного) напряжения;
• выдачи на дисплей текущих параметров электродвигателя и любой информации, поступающей с периферийных датчиков;
• приема и выдачи команд и информации как в аналоговом, так и в цифровом виде;
• дистанционного изменения параметров электропривода и алгоритма его работы.

Ядром системы служит цифровой сигнальный контроллер. Он работает под управлением пользовательской программы, которая, в свою очередь, управляется через CAN-интерфейс. Управление электродвигателем осуществляется через гальванически развязанную или негальванически развязанную силовую часть. Обратная связь от двигателя к контроллеру реализована на датчике Холла, энкодере и цепи контроля напряжения питания двигателя. Узел управления питанием контролирует питание системы для отработки аварийных ситуаций (запоминание текущего состояния, приведение механической части в безопасное состояние).

Электроприводы могут работать в следующих режимах:

• динамическом – управление электроприводом осуществляется в режиме реального времени при помощи цифрового интерфейса;
• циклическом – электропривод работает по программе, заложенной во встроенный цифровой контроллер;
• сетевом – синхронизация работы группы приводов по CAN протоколу в режиме master-slave.

Принцип действия – программная часть

Электропривод является полностью автономным. Система управления верхнего уровня используется только для генерации последовательной программы и её пошаговой отправки на электропривод, в котором обрабатываются текущие команды, в то время как последующие находятся в буфере.

Достигается практически полная разгрузка системы управления верхнего уровня вследствие отсутствия необходимости внешнего оперативного контроля за работой электропривода. Интеллектуальный электропривод может работать с различными интерфейсами CAN, USB, USB Wireless, RS232, RS485, Wi-fi, Wimax, 3G, Edge, Bluetooth.

Основная управляющая программа контроллера хранится во Flash-памяти объемом до 256 Кбайт и может быть легко изменена через последовательный интерфейс RS232 (RS485), что позволяет оперативно изменять основные характеристики и алгоритм работы электропривода в процессе настройки или во время его эксплуатации.

Для реализации алгоритма управления предназначен программный пакет. В него заложена поддержка ультрабыстрых прерываний и одноциклового чтения - модификации - записи. Удобство работы с пакетом и его многофункциональность обеспечивают высокую скорость разработки пользовательского ПО и системы в целом, а так же возможность их модификации, что очень важно для современных рыночных условий.