11. Примеры интеллектуальных мехатронных модулей

Одним из первых интеллектуальных мехатронных модулей яв­ляется модуль SmartMotor американской фирмы Animatics Corp., который появился на рынке в 1994 году.

Он создан на базе стандартного электродвигателя диаметром 60 мм, в задней части корпуса которого дополнительно были ус­тановлены фотоимпульсный датчик, усилитель, 32-битовый про­граммируемый контроллер и устройство связи с сетью. Модуль яв­ляется универсальным, может быть использован в мехатронных системах различного назначения. Производитель подчеркивает, что на 70% модуль состоит из стандартных элементов, что позволило снизить его стоимость и обеспечить высокую надежность. Пользо­ватель может самостоятельно выбрать режим управления (по поло­жению, скорости или ускорению), а также использовать алгоритмы компьютерного управления, компенсирующие влияние люфта в преобразователях движения на динамические характеристики моду­ля.

Фирма SIEMENS выпускает интеллектуальные мехатронные моду­ли SIMODRTVE POSMO А (рис. 11.1), состоящие из следующих элементов:

• вентильного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов;

• планетарного (рис. 11.1,а) или червячного (рис. 11.1,б) преобра­зователя движения (может отсутствовать (рис. 11.1, в));

• тормозного устройства (может отсутствовать);

• встроенного фотоимпульсного датчика (ФИД);

• силового преобразователя, который конструктивно закрепляется на крышке двигателя;

• комплектного управляющего устройства, включающего регуля­тор двигателя, блоки позиционирования и программирования, а также коммуникационный интерфейс для подключения в среде PROFIBUS.

Отличительной особенностью конструкции является съёмная крышка для подключения силового преобразователя, которая со­держит интегрированный переключатель адреса шины PROFIBUS и тормозной резистор, что позволяет при необходимости отклю­чить двигатель без разрыва коммуникационных и силовых (по пи­танию) связей в других устройствах. Благодаря объединению ком муникационной и силовой шин достигается упрощение внутренней структуры модуля и обеспечивается его компактность.

Управление модулем осуществляют по стандартной шине PROFIBUS, при этом возможны следующие режимы движения:

• перемещение в конечную позицию с программно заданной ско­ростью и регулируемым ускорением;

• движение с регулируемой частотой вращения вала и регулируе­мым ускорением.

Оператор с помощью специального программного обеспече­ния может задавать в программе движения временные или логиче­ские условия, использовать методы компенсации зазора (люфта), получать сообщения о текущем положении и диагностике состоя­ния модуля.

Технические данные некоторых модулей SIMODRIVE POSMO А приведены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Технические характеристики интеллектуальных мехатронных модулей SIMODRIVE POSMO A

Тип модуля	75 Ватт	300 Ватт
Напряжение питания U,B	24	48
Тип двигателя	С возбуждением бесщеточный серводвигатель от постоянных магнитов
Номинальное частота вра­щения вала двигателя пн, об/мин	3300; 2000	3500; 3000
Номинальный момент дви­гателя Тн, Нм	0,18; 0,36	0,48; 0,95
Номинальный ток двигателя I.A	4,5; 9	5; 10
КПД двигателя , %	65	75
Момент инерции двигателя, Jд, кгм2	610-2	6,310-2
Датчик обратной связи	инкрементальный	инкрементальный
Разрешение датчика, инкр/об	816	4096
Масса модуля т, кг: без редуктора	3,1	3,9 (4,0)
с 1-ступенчатым зубчатым	3,5	5,1 (5,2)
редуктором с 2-ступенчатым зубчатым	3,7	5,4 (5,5)
редуктором с 3-ступенчатым зубчатым	3,9
редуктором с червячным редуктором	3,5
Примечание. Значения в скобках — масса модуля с тормозом

Рис. 11.1.Интеллектуальный мехатронный модуль SIMODRIVE POSMO A.

Интеллектуальный мехатронный модуль SIMODRIVE POSMO SI фирмы SIEMENS (рис. 11.2) предназначен для реализации дви­жений по одной управляемой координате при децентрализованном управлении мехатронной системой.

Рис.11.2. Интеллектуальный мехатронный модуль SIMODRIVE POSMO SI.

В состав модуля входят следующие элементы:

• вентильный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов (напряжение питания 600 В);

• преобразователь движения и тормозное устройство;

• блок силовой электроники;

• встроенный фотоимпульсный датчик (ФИД);

• вентилятор для принудительного охлаждения;

• управляющее устройство, включающее управляющий контрол­лер, блоки позиционирования и программирования, а также коммуникационный интерфейс для шины PROFIBUS.

Геометрические параметры и технические характеристики ин­теллектуального мехатронного модуля SIMODRTVE POSMO SI приведены в табл. 11.2 и 11.3 соответственно.

Таблица 11.2

Геометрические параметры интеллектуального мехатронного модуля SIMODRTVE POSMO SI

Двигатель		Геометрические параметры
Тип	Размер	a1	b1	c1	e1	f	f1	q2		h1	i2	k	Dв	d	I	t	u
								Штекер прямой	Штекер угловой
6SN2463	63	133	110	10	130	126	3.5	179	174,8	62	50	349 349	24	М8	45	27	8
6SN2463	80	186	130	13	165	155	3,5	193,5	198,3	77,5	58	357 395	32	М12	50	36	10
6SN2500	100	240	180	13	215	192	4	194	189,8	96	80	379	38	М12	75	41	10

Таблица 11.3

Технические характеристики интеллектуального мехатронного модуля SIMODRIVE POSMO SI

Тип двигателя	Номинальная мощность Р, кВт	Номинальная частота вращения пн, об/мин	Номинальный момент Тн, Нм	Момент инерции рото­ра без/с тормозом .Jд-КН, кгм2	Номинальный ток I,А	Номинальное напря­жение питания U, в	Масса без тормоза/с тормозом т, кг
1FK6	2,1 3,7 2,8 5,3 6	3000	4,0 6,0 6,8 10,5 12	8,6/9,5 16,1/17,0 15,0/18,0 27,3/30,3 55,3/63,2	3 5,2 3,9 7,4 8,2	600	12,0/12,5 16,3/16,8 16,3/17,8 21,0/22,5 23,9/26,3

Функциональные возможности модуля:

• позиционирование по одной оси с возможностью свободного программирования последовательности движений;

• использование в качестве ведомого устройства (Slave) в сети PROFIBUS-DP с быстрым циклическим обменом данными с ведущим устройством (Master);

• интерполяционный вид движения совместно с другими приво­дами благодаря иерархической системе управления с контролле­ром движения и шиной PROFIBUS-DP;

• встроенная система измерения абсолютных значений перемещений;

• быстрый ввод в эксплуатацию всех приводов на шине PROFIBUS-DP благодаря специальной программе SimoCom U, работающей под Windows 95/98/NT.

Фирма SIEMENS, производитель данных модулей, отме­чает их следующие достоинства:

• минимизация затрат потребителя на стойку управления благода­ря размещению модуля непосредственно в машине;

• быстрая инсталляция машины благодаря установке модуля и объединению коммуникационных и силовых шин;

• непосредственное подключение сигналов с помощью 4 клемм, которые настраиваются как входы или выходы, установка мо­дульной, удобной для использования, штекерной техники и стандартных кабелей;

• вставляемая крышка подключений с интегрированным пере­ключателем адреса PROFIBUS-DP позволяет отключать модуль или приводной контур без прерывания других связей;

• быстрая диагностика благодаря светодиодам, показывающим неисправность и готовность к работе, а также передачи инфор­мации по шине PROFIBUS-DP и использованию специальной программы SimoCom U;

• быстрая замена модулей с помощью карты памяти (Memory Card).