Практически все электроприводы Unidrive от Control Techniques используют векторное управление двигателем, за счет которого расширяется диапазон частот, в которых может эффективно работать привод (номинальный крутящий момент развивается на частоте 1 Гц в разомкнутом контуре, 0 Гц - в замкнутом контуре). Привод Unidrive может устойчиво работать на скоростях вплоть до 0,001 об/мин, что эквивалентно одному обороту вала двигателя за 16 часов. Частота 0 Гц в замкнутом контуре фактически означает возможность привода удерживать вал двигателя в одном положении при меняющейся нагрузке.
Специфическая особенность привода Unidrive - возможность работы в режиме цифрового замка. Для этого информация об угловом положении вала двигателя одного привода (ведущего, оснащенного энкодером) передается в другой привод (ведомый). Вал ведомого двигателя начинает движение синхронно с движением вала ведущего двигателя (синхронизация может быть выполнена как по скорости, так и по положению).
При этом реализуется электронный вариант механической коробки передач. Передаточный коэффициент корректируется с точностью до 3 знаков после запятой, его можно менять динамически кнопками «больше/меньше» с помощью цифрового потенциометра. Число синхронизированных приводов не ограничено. Датчик положения (энкодер) можно ставить не только на вал двигателя, управляемого приводом Unidrive, но и на любую вращающуюся деталь, с которой нам нужно синхронизироваться. При этом отпадает необходимость в вариаторах и подобных им устройствах, которые требуют регулярного обслуживания. Для реализации режима цифрового замка Unidrive необходим модуль второго энкодера или модуль для включения в сеть CTNet. Описанные возможности применимы в робототехнике, металлообрабатывающих станках, машинах многоцветной печати и т.д.
Режим рекуперации энергии применяется в тех случаях, когда нагрузка двигателя имеет большую механическую инерцию и способна высвобождать накопленную кинетическую энергию при торможении. При этом будет происходить отдача электроэнергии приводом обратно в питающую сеть.
Использование данного режима приводит к значительному снижению потребления энергии. Может использоваться в устройствах, обладающих большой механической инерцией и способных отдавать накопленную кинетическую энергию при торможении. В данном режиме используются два привода Unidrive, связанных по шине постоянного тока, один в двигательном режиме, другой в режиме рекуперации. При торможении двигателя энергия начинает поступать на шину постоянного тока двигателя, работающего в двигательном режиме, и передается в двигатель, работающий в режиме рекуперации, который генерирует из него переменное напряжение 380 В и отдает его обратно в сеть. В результате мы получаем экономию электроэнергии. Данный режим включается изменением значения параметра, определяющего режим работы привода.
1. Разомкнутый контур со скалярным управлением
Обратная связь не требуется, двигатель – стандартный асинхронный двигатель переменного тока. Скалярное управление является традиционным способом управления двигателем (в противоположность более современному способу векторного регулирования). Минимальная скорость, на которой развивается номинальный крутящий момент - 15-20Гц.
2. Векторное управление в разомкнутом контуре
Обратная связь здесь также не требуется, двигатель – стандартный асинхронный двигатель переменного тока. Векторное управление предоставляет возможность проведения специальной процедуры – автонастройки, в процессе которой привод очень точно измеряет параметры подключенного к нему двигателя: сопротивления обмоток статора, их индуктивность, индуктивность рассеивания, ток намагничивания и т.д. Векторное управление включается специальным параметром в приводе. Точность поддержания скорости 1%, минимальная скорость, на которой развивается номинальный крутящий момент – 1 Гц.
3. Векторное управление в замкнутом контуре
Двигатель – асинхронный двигатель переменного тока. Требует наличия датчика обратной связи по скорости/положению вала двигателя (например, инкрементального энкодера). За счет введения обратной связи точность поддержания скорости возрастает на два порядка, плюс появляется возможность управления угловым положением вала двигателя. Становится возможной работа в режиме электрического вала, когда вал двигателя вращается строго синхронно с какой-либо другой координатой, которая механически соединена с датчиком обратной связи (энкодером), подключенным к Unidrive. Точность поддержания скорости 0,01%, минимальная скорость, на которой развивается номинальный крутящий момент - 0 Гц.
4. Серворежим
Требует серводвигателя (бесщеточного электродвигателя переменного тока с постоянными магнитами на роторе). В сочетании с таким двигателем система имеет отличные динамические характеристики (в среднем в 15-20 раз лучшие, чем в замкнутом контуре с векторным управлением). Точность поддержания скорости 0,01%, развитие номинального крутящего момента при нулевой скорости вращения. Данный режим применяется в наиболее ответственных задачах, требующих высоких динамических и точностных показателей регулирования. Режим цифрового замка (электрический вал)
Настройка всех приводов Control Techniques практически одинакова и отличается лишь в деталях, она может быть проведена как вручную (с панели управления привода), так и с помощью специального «софта», запущенного на персональном компьютере.
Удобная структура меню: Все параметры привода разбиты на функциональные группы, названные «меню». В каждом меню хранятся параметры, определяющие работу какого-либо функционального блока привода: меню 1- задание скорости, меню 2-величины ускорения/замедления и т.д. Наиболее часто используемые параметры вынесены в специальное меню – «Меню 0».
Гибкая, перестраиваемая структура привода: Большинство функций в приводе могут быть перепрограммированы пользователем в соответствии со своими потребностями. Например, сигнал, поданный на аналоговый вход, может управлять скоростью, крутящим моментом, быть прецизионным смещением, прибавляемым к заданному цифровому значению скорости, служить входным сигналом для ПИД регулятора, сравниваться компаратором с некоторым пороговым значением, по достижении которого привод меняет режим работы и т.д.
Имеется набор дополнительных модулей, расширяющих возможности приводов. Все модули относительно дешевы, не требуют дополнительного пространства для установки (устанавливаются прямо внутрь привода), не требуют подачи питания (питание поступает от привода).
Имеются следующие модули:
· Одноосевой сервоконтроллер, управляющий траекторией движения управляемого механизма. Программируется на специальном языке DPL (Drive Programming Language, основан на языке BASIC), обеспечивающем точное управление позицией вала двигателя в реальном масштабе времени.
· Модули для включения привода в промышленные сети Profibus, Interbus, Device Net, CTNet, Modbus +, SLM, CANopen, SERCOS, CAN, Ethernet
· Модули для подключения дополнительных входов/выходов
· Модули для подключения дополнительных внешних устройств (внешнего энкодера от ведущего привода) или альтернативного датчика обратной связи.
Встроенный ПИД регулятор: имеет входы для подачи заданного значения (уставки) и текущего значения контролируемого параметра. На эти входы могут быть поданы сигналы от любого источника: аналоговый вход (обычно сигнал от датчика), цифровое значение, выход от автоматического потенциометра, значение, переданное по сети и т.д.
Встроенные логические функции: две операции логического «и» с возможностью инвертирования всех входов и выходов позволяют реализовать любые логические функции: И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, НЕ. На выходе функций встроена задержка переднего фронта полученного сигнала, позволяющая проверить наличие сигнала в течение некоторого времени (для исключения ложных срабатываний и т.д.). На входы функций можно подать любой цифровой сигнал, существующий внутри или снаружи привода.
Типичный пример использования такой функции: если скорость двигателя меньше 1 об/мин (сигнал сравнения поступает от компаратора), ток двигателя больше 130% от номинального (сигнал сравнения поступает со второго компаратора).
И если эта ситуация продолжается более трех секунд (включена задержка переднего фронта на три сек.), то необходимо остановить двигатель, так как такая ситуация характерна для механического заклинивания вала.
Встроенные входы/выходы: все приводы имеют несколько цифровых и аналоговых входов и выходов (в среднем по три каждого типа), режимы аналоговых входов(4-20 мА, 0-20 мА, +/-10 В) и цифровых (положительная или отрицательная логика управления, выход +24 В или выход с открытым коллектором), которые свободно программируются. Число входов/выходов в приводах Control Techniques больше, чем в приводах других производителей, причем некоторые клеммы могут быть запрограммированы на работу, как в качестве входа, так и выхода.
Кроме стандартных функций, которые обычно выполняют цифровые входы в приводах всех производителей (старт/стоп привода, выбор направления вращения, сброс ошибки привода), в приводах Control Techniques входы могут использоваться для:
· выбора номера используемой предустановленной скорости (всего до 8 предустановок)
· включения/выключения функциональных блоков: ПИД регулятор, компаратор, логические функции, аналоговые входы, автоматический потенциометр.
