سرو درایو و سرو موتور V90 زیمنس - توان 400W - تکفاز - 3000 دور - بدون ترمز - مدل پالسی
6SL3210-5FB10-4UA0
1FL6034-2AF21-1AA1
1-مقدمه
در ابتدا چند سوال اساسی در مورد سیستم های حرکتی (Motion Control) و به دنبال آن سروو موتور مطرح هستش که به آن پاسخ خواهیم داد:
2-1-سروو موتور چیست؟
سروو موتور ها درواقع موتورهای بدون جاروبک هستند که به دلیل لختی بار بسیار پایین، در سیستم های حرکتی و با دقت بسیار بالا استفاده می شوند. همچنین سروو موتور ها می توانند به صورت سنکرون یا آسنکرون و یا DC و AC باشند. در شکل زیر قسمت های مختلف یک سروو موتور را مشاهده می کنید.
از اصلی ترین و مهم ترین مشخصات سروو موتور داشتن سیستم حلقه بسته جهت تشخیص موقعیت موتور سروو در هر لحظه می باشد. اما چگونه؟
به تمامی سروو موتور ها، سنسور تشخیص حرکت یا انکودر متصل می باشد. همانطور که می دانیم انکودر ها سنسورهایی هستند که حرکت مکانیکی را به پالس های الکتریکی تبدیل می کنند. حال با استفاده از خروجی انکودر متصل به سروو و همچنین با استفاده از یک کنترلر یا درایو سروو، می توان حرکت لحظه ای سروو موتور را تشخیص داد و همچنین فرمان های لازم به سروو موتور را منتقل کرد.
در تصویر زیر برد انکودر متصل به یک سروو موتور را مشاهده می کنید.
3-1-مشخصات و ویژگی های سروو موتور و سروو درایو
در این قسمت چند ویژگی اصلی و قابلیت های مهم یک سروو موتور مورد برسی قرار می گیرد:
1-3-1-یکی از مهم ترین ویژگی های سروو موتور، عدم کاهش گشتاور سروو موتور در سرعت های بالا می باشد.برای مثال فرض کنید سروو موتور با سرعت نامی 3000 RPM و گشتاور نامی 5 N.M داریم. این ویژگی به این معناست که حتی در بالاترین سرعت نامی این سروو موتور که 3000 RPM هستش، گشتاور سروو همان 5 N.M باقی مانده و هیچگونه افت یا کاهشی ندارد.
2-3-1-همانطور که در قسمت های قبل نیز گفته شد، تمام سروو موتور ها دارای یک سنسور حرکتی یا انکودر می باشند. از این جهت سروو ها جز سیستم های کنترل حلقه بسته محسوب می شوند. فیدبک انکودر سروو توسط درایو سروو دریافت می شود. از این جهت تمام قسمت کنترلی و راه اندازی مربوط به سروو موتور توسط درایو سروو مربوط به خودش انجام میگیرد.
نکته: معمولا هر سروو موتور درایو مخصوص خودش را دارد.
در شکل زیر یک نمونه سروو درایو و سروو موتور زیمنس سری سینامیکس V90 را مشاهده می کنید.
3-3-1- تقریبا بیشتر درایوهای سروو دارای ویژگی های زیر می باشند:
- درایو های سروو دارای ورودی دیجیتال می باشند. با استفاده از این ورودی ها می توان چندین موقعیت داخلی (بر اساس تعداد ورودی دیجیتال سروو درایو) برای سروو موتور تعیین کرد. به این قابلیت اصطلاحا مولتی پوزیشن (Multi Position) نیز می گویند که بر اساس آن چندین موقعیت به صورت داخلی توسط درایو تعیین می شود و کافی است ورودی های دیجیتال سروو درایو، به عنوان سلکتور جهت اجرای این موقعیت ها تنظیم شوند.
- درایو های سروو دارای ورودی های پالس می باشند (Pulse + Direction). از این ورودی جهت راه اندازی سروو موتور نیز استفاده می شود. با استفاده از قطار پالس تولیدی توسط یک کنترلر مانند PLC و این ورودی های پالس سروو درایو، می توان سرعت و موقعیت دلخواه را برای سروو موتور تعیین و همچنین جهت چرخش سروو موتور را نیز می توان تغییر داد.
- سروو درایوها دارای شبکه های ارتباطی مختلف می باشند. با استفاده از این شبکه ی ارتباطی، سروو درایو قادر است با کنترل های مختلف از طریق شبکه نیز ارتباط بگیرد و تمام فرامین مربوط به راه اندازی سروو موتور را از طریق شبکه ی مربوطه، از طریق کنترل مورد نظر یا PLC دریافت نماید. برای مثال سروو درایو زیمنس سری سینامیکس V90، دارای شبکه ی ارتباطی پروفی نت می باشند که بر اساس آن هر کنترلر یا PLC که دارای این شبکه ارتباطی باشد، قادر است با سروو موتور زیمنس سری سینامیکس V90 ارتباط برقرار کند.
- سروو درایو ها همچنین قادر به نمایش خطاهای سروو موتور می باشند و همچنین قادر به نمایش موقعیت سروو موتور در هر لحظه از زمان می باشند.
- سروو درایو ها دارای تعدادی خروجی دیجیتال، رله و آنالوگ می باشند که قابل تنظیم نیز می باشد. برای مثال اگر در سروو موتور خطایی بوجود بیاید، می توان با تنظیمات در سروو درایو یک خروجی را فعال کرد.
4-3-1- از جمله تفاوت های سروو موتور و استپ موتور می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سرعت نامی سروو موتور ها به مراتب بیشتر از استپ موتور ها می باشد.
- گشتاور نامی سروو موتور در سرعت نامی هیچگونه کاهشی ندارد در صورتی که در استپ موتور، هر چقدر سرعت بیشتر شود گشتاور کاهش قابل توجهی خواهد داشت.
نمودار شکل بالا، منحنی گشتاور نسبت سرعت در سروو موتور و استپ موتور را نمایش می دهد.همانطور که مشاهده می کنید، یک سروو موتور در سرعت های مختلف (در بازه ی سرعت نامی) تقریبا گشتاور یکسانی داشته اما در استپ موتور ها کاهش سرعت، باعث کاهش گشتاور نیز می شود.
5-3-1-از موارد استفاده سروو موتور ها در صنایع می توان به عنوان مثال به موارد زیر اشاره کرد:
-سیستم های رباتیک : به دلیل حساسیت و دقت بسیار بالای سیستم های رباتیک، تقریبا در تمامی ربات های صنعتی از سروو موتور ها استفاده می کنند.
-پرینترهای سه بعدی : در این نوع دستگاه ها نیز از سروو موتور استفاده می شود.
-دستگاه های CNC: امروزه سروو موتور ها جایگاه ویژه ای تقریبا در اکثر دستگاه های CNC دارند.
2- سروو موتور و سروو درایو زیمنس سری سینامیکس V90
1-2-مقدمه
نسل جدید درایو های زیمنس (اعم از سروو درایو ها جهت راه اندازی سروو موتور و درایوها جهت راه اندازی موتورهای استاندارد) سری سینامیکس می باشد. در شکل زیر تمام خانواده ی درایو های زیمنس سری سینامیکس را مشاهده می کنید.
1-1-2- معرفی مختصر درایو های زیمنس سری سینامیکس: درایو های زیمنس سری سینامیکس V20 و G120C و G120 که جهت راه اندازی الکتروموتورهای استاندارد مورد استفاده قرار میگیرند، جز پر استفاده ترین درایو های زیمنس به ویژه در صنعت کشورمان می باشد. در این قسمت به صورت مختصر در مورد این سه درایو زیمنس توضیحاتی ارائه می شود:
- درایو زیمنس سری سینامیکس V20: سری اقتصادی درایوهای زیمنس می باشد که از توان 0.12KW الی 30KW موجود می باشد. درایو زیمنس سری سینامیکس V20 مناسب جهت راه اندازی سیستم های ساده مانند: فن، پمپ، کانوایر ، صنایع مواد غذایی می باشد. از مهمترین مشخصات سری سینامیکس V20 داشتن شبکه مدباس (Modbus RTU) روی برد کنترل درایو می باشد.
- درایو زیمنس سری سینامیکس G120 و G120C:درایو زیمنس سری سینامیکس G120 به صورت یکپارچه (Compact) می باشد. یعنی یونیت های قدرت و کنترل به صورت یکپارچه بوده و از هم جدا نیستند. درایو زیمنس سری سینامیکس G120C به صورت ماژولار می باشد، یعنی یونیت های قدرت و کنترل از هم جدا بوده و به صورت ماژول در کنار هم قرار میگیرند.
درایوهای زیمنس سری سینامیکس G120 از توان 0.12KW الی 250KW موجود می باشند. BOP یا پنل اپراتوری این سری از درایوهای زیمنس باید به صورت جداگانه تهیه شود. از مشخصات مهم درایوهای زیمنس سری سینامیکس G120 ، پشتیبانی از شبکه ی پروفی نت (PROFINET) می باشد. برای مثال توسط یک PLC زیمنس سری S7-1200 که شبکه ی پروفی نت (PROFINET) را پشتیبانی می کند می توان بدون هیچگونه سیم سیگنال و فقط با استفاده از کابل LAN و شبکه ی پروفی نت (PROFINET)، تمام فرامین مورد نظر را به درایو سینامیکس سری G120 ارسال و همچنین اطلاعات مهم را از درایو استخراج کرد.
درایو سری سینامیکس G120 زیمنس مناسب جهت راه اندازی انواع پمپ و فن، میکسر ، کنترل موقعیت سیستم های تک محوره، اکسترودر ها ، جرثقیل ها، بالابرهای صنعتی و ... می باشد.
2-1-2- معرفی مختصرسروو درایو های زیمنس سری سینامیکس: از مهم ترین و پرفروش ترین سروو درایو های زیمنس، سری سینامیکس S120 و سری اقتصادی سینامیکس V90 می باشد که در ادامه به صورت خلاصه در مورد این دو محصول از سری سینامیکس زیمنس توضیح داده خواهد شد.
-سروو درایو زیمنس سری سینامیکس S120 : به عنوان بخشی از خانواده درایوهای زیمنس سری سینامیکس، درایو سینامیکس S120یک سیستم ماژولار برای کاربردهایی با کارایی بالا در صنایع مختلف به خصوص ماشین آلات صنعتی وابسته به سیستم های حرکتی می باشد. درایو سینامیکس S120درواقع ارائه دهنده درایوهای تک محوره و چند محوره با عملکرد بالا برای طیف های گسترده ای از کاربردهای صنعتی می باشد. با توجه به مقیاس پذیری و انعطاف پذیری، درایو سینامیکس S120 سیستم ایده آلی برای ارضای تقاضای روزافزون جهت سیستم های چند محوره و با عملکرد بالا می باشد.
به بیان ساده تر درایو زیمنس سینامیکس S120 به دلیل قابلیتهای بسیار بالا و همچنین قابلیت راه اندازی چندین محور، و همچنین به دلیل قیمت خرید بالای این سری از درایوهای زیمنس، عمدتا در سیستمهای چند محوره و یا با دقت بسیار بالا استفاده می شود.
یکی از ویژگی های درایو های زیمنس سری سینامیکس S120، پشتیبانی از شبکه پروفی باس (PROFIBUS) و شبکه ی پروفی نت (PROFINET) می باشد.
-سروو درایو زیمنس سری سینامیکس V90: این سری از سیستم سروو زیمنس شامل سروو درایو سینامیکس V90 و سروو موتور سری سیموتیکس (SIMOTICS) می باشد.
از مشخصات این سری از سروو موتورهای زیمنس می توان به موارد مختلف اشاره کرد: این سری از سروو موتورهای زیمنس سری SIMOTICS دارای 7 سایز شفت و بدنه مختلف می باشد که از توان 0.05KW الی 7KW را پشتیبانی می کند. پشتیبانی از ورودی های تک فاز و سه فاز و همچنین ترمز دار یا بدون ترمز بودن و وجود انکودرهای مطلق (ابسولوت) و یا افزایشی (اینکریمنتال)، از دیگر مشخصات این سری از سروو موتورهای زیمنس می باشد.
سروو درایو زیمنس سری سینامیکس V90 نیز دارای مشخصات مختلفی می باشد: سروو درایو سینامیکس V90 از شبکه های USS و MODBUS RTU (مدباس) و همچنین شبکه PROFINET پشتیبانی می کند. تمام سروو درایوهای سینامیکس V90 به صورت تک محوره می باشد یعنی هر درایو سینامیکس V90 فقط یک سروو موتور SIMOTICS را راه اندازی می کند.
در آخر لازم است به این نکته اشاره شود که سروو زیمنس سری سینامیکس V90 جز سروو های اقتصادی بوده و از لحاظ قیمت بسیار مناسب و مقرون به مصرفه می باشد.
2-2- مشخصات سروو درایو سینامیکس V90
1- مشخصات عمومی درایو های زیمنس سینامیکس V90
الف-تغذیه ورودی درایو های سینامیکس زیمنس به دو صورت هستش:
-ورودی تکفاز : از توان 0.05KW~2KW و رنج تغذیه ورودی 200~240VAC
-ورودی سه فاز: از توان 0.4KW~7KW و رنج تغذیه ورودی 380~480VAC
ب-مد کنترلی برای درایو های سینامیکس زیمنس برا اساس نوع درایو تعیین می شود. همانطور که قبلا نیز گفته شد درایوهای سینامیکس V90 زیمنس دارای دو نوع ورودی (قطار پالس و شبکه پروفی نت) می باشند و مدهای کنترلی برای سینامیکس زیمنس بر اساس نوع درایو تعیین می شود:
- قطار پالس: کنترل موقعیت با استفاده از قطار پالس ، کنترل موقعیت و سرعت به صورت داخلی (internal positioningspeed control)، کنترل گشتاور (Torque Control)
-شبکه ی پروفی نت: کنترل موقعیت با استفاده از شبکه پروفی نت، کنترل سرعت استفاده از شبکه ی پروفی نت ، کنترل گشتاور با استفاده از شبکه ی پروفی نت
ج-ساختار حفاظتی تمام درایوهای سینامیکس سری V90 زیمنس IP20 می باشد.
2-قسمت های مختلف درایو های سینامیکس زیمنس
در این قسمت بخشهای مختلف درایو سینامیکس زیمنس سری V90 توضیح داده خواهد شد،
الف-ورودی قطار پالس:
1-کانکتور قدرت برای سروو موتور سینامیکس
2-کانکتور کابل انکودر برای سروو موتور سینامیکس
3-ورودی مقاومت ترمز
4-کانکتور انکودر برای سروو درایو سینامیکس
5-کانکتور ورودی / خروجی سروو درایو سینامیکس
ب- ورودی شبکه ی پروفی نت:
1-کانکتور قدرت برای سروو موتور سینامیکس
2-کانکتور کابل انکودر برای سروو موتور سینامیکس
3-ورودی مقاومت ترمز
4-کانکتور انکودر برای سروو درایو سینامیکس
5-کانکتور ورودی / خروجی سروو درایو سینامیکس
3-سیم بندی سروو درایو سینامیکس زیمنس
شکل کلی سیم بندی تمام درایو های زیمنس سری سینامیکس V90 مانند زیر می باشد:
4-ابعاد و اندازه
همانطور که قبلا نیز گفته شد، سروو درایو سینامیکس زیمنس در توان های مختلف و ورودی تغذیه مختلف تولید می شود، بنابراین دارای ابعاد و اندازه های مختلفی نیز می باشند. شکل های زیر ابعاد و اندازه های مختلف سروو درایو سینامیکس V90 می باشند:
