Блок управления позиционным электроприводом SERVO2

SERVO2
SERVO2
SERVO2
SERVO2

Назначение изделия

Сервоусилитель (драйвер серводвигателя) SERVO2 предназначен для использования в качестве высокопроизводительной системы позиционного управления трехфазными синхронными электродвигателями, асинхронными двигателями и двигателями постоянного тока. Также возможно подключение двухфазных двигателей, но при этом доступный уровень напряжения на двигателе будет в два раза меньше. Сервоусилитель управляется по CAN интерфейсу с протоколом CANopen и профилем CiA DS 402 Slave (ведомый), а также может подключаться к сети RS-485(232) с протоколом MODbus(RTU). Для пользовательской настройки, конфигурирования и мониторинга работы изделия применяется программное обеспечение UniCON, работающее на компьютере пользователя под windows и связывающееся с сервоусилителем через переходник USB-CAN.

Ближайший зарубежный аналог – Maxon EPOS2 70/10.

Для двигателей переменного тока применяется трехконтурная система векторного управления: контур тока, контур скорости и контур положения. В качестве датчика положения может использоваться датчик Холла с входом формата “ОК”, инкрементальный энкодер или абсолютный датчик с интерфесом SSI. Пользователь может самостоятельно сконфигурировать, какие датчики используются для какого контура управления.

Высокая частота ШИМ (до 100 кГц) позволяет снизить пульсации тока в двигателе и применять двигатели с малой индуктивностью. Расчет всех трех контуров системы подчиненного регулирования (тока, скорости, положения) происходит на частоте 10 кГц, что позволяет обеспечить высокое быстродействие.

Сервоусилитель может работать как в одиночку, так и в связке с другими сервоусилителями для решения задачи многокоординатного управления. Для одновременной отработки задания положения от пользовательской системы верхнего уровня применяется режим интерполированного задания положения (Interpolated Position) вместе с сервисом синхронизации времени в сети, согласно профилю обмена DS 402 CANopen. Система верхнего уровня загружает во все сервоусилители массив точек требуемой траектории, каждая из которых содержит время, положение и скорость, запускает сигнал для синхронизации времени между сервоусилителями, а потом подает команду на запуск. Каждый из сервоусилителей начинает отработку своей траектории движения, но при этом время внутри устройств отсчитывается синхронно (с точностью до 0.1мс). По ходу отработки траектории система верхнего уровня асинхронно загружает новые точки траектории поочередно в каждый из сервоусилителей.

Также сервоусилитель может быть задействован и для более простых задач, таких как вращение с заданной частотой, задача отработки положения по самостоятельно планируемой траектории (с ограничением рывка, ускорения и скорости), отработка заданного момента. Все режимы настраиваются согласно профилю DS 402 CANopen.

Для высокодинамичных электроприводов инвертор сервоусилителя имеет выход для подключения резистора слива энергии рекуперативного торможения.

Сервоусилитель содержит дополнительное оборудование для автоматизации: силовые выходы для подключения силовых реле (12 – 24В), дискретные входы в формате «СК», 2 аналоговых входа для подключения датчиков технологических переменных.

Следует отметить, что данное устройство и его программное обеспечение полностью разработано в России сотрудниками фирмы ООО “НПФ Вектор”, включая драйвер CANopen, систему трехконтурного управления серводвигателем, реализацию профиля DS 402 и так далее. Также мы хотим поблагодарить сотрудников фирмы KRISAF, которые вдохновили нас на доведение этого устройства до товарного вида и которые помогают нам с тестированием SERVO2 на реальной задаче для использования в своих медицинских тренажерах.

 

Демонстрационное видео работы SERVO2 можно посмотреть по ссылке.

Основные характеристики

Наименование параметра Значение
Номинальное значение силового питания VCC, В 18..50
Напряжение питания логических цепей VC, В 11..24
Минимальное значение силового питания, В 12
Максимальное значение силового питания, В

54

Максимальное выходное напряжение инвертора, В 0,9 VCC
Максимальный выходной ток инвертора, А (<1сек) 25
Номинальный выходной ток инвертора, А 12
Максимальная частота переключения ключей инвертора, кГц 70
Максимальная эффективность, % 95
Частота работы ПИ-регулятора контура тока, скорости, положения, кГЦ 10
Максимальная скорость при синусоидальном управлении (двигатель с одной парой полюсов), об/мин 25000
Максимальная скорость в режиме автокоммутации (двигатель с одной парой полюсов), об/мин* 100000
Подключаемое оборудование
Прием сигналов датчиков Холла 3 входа, для прямого подключения микросхем дискретных датчиков Холла с триггером Шмидта («ОК» выходы)
Прием сигналов инкрементального датчика положения вала ротора А, А\,В, В\, I, I\ (макс. 5 МГц), внутренний драйвер стандарта RS-422
Прием сигналов абсолютного датчика положения вала ротора с интерфейсом SSI Data, Data\, Clk,Clk\, (макс. 5 МГц), драйвер стандарта RS-485/ RS-422
Дискретный вход 1 («общего назначения») +9 …+24В (Rвх=2.2кОм)
Дискретный вход 2 («общего назначения») +9 …+24В (Rвх=2.2кОм)
Дискретный вход 3 («общего назначения») +3 …+24В (Rвх=2.2кОм)
Аналоговый вход 1 Разр. 12 бит, 0 .. 5В (Rвх = 100кОм), возможно подключение датчика температуры Pt100
Аналоговый вход 2 Разр. 12 бит, 0 .. 5В (Rвх = 100кОм), возможно подключение датчика температуры Pt100
Конфигуратор номера CAN ID DIP переключатель на 127 узлов
Цифровой выход1 («общего назначения»), открытый коллектор Макс. 24В (IL<2A)
Цифровой выход2 («общего назначения»), открытый коллектор Макс. 24В (IL<2A)
Цифровой выход3 («общего назначения»), открытый коллектор Макс. 24В (IL<2A)
Цифровой выход4 («общего назначения»), открытый коллектор Макс. 24В (IL<2A)
Цифровой выход5 («тормозной резистор»), открытый коллектор Макс. 48В (IL<5A)
Выдаваемое напряжение
Питание инкрементального датчика положения вала ротора, В +5 (IL<100мA)
Питание датчика положения вала ротора на элементах Холла, В +5 (IL<100мA)
Питание абсолютного датчика положения вала ротора с интерфейсом SSI, В +5 (IL<100мA)
Интерфейсы
RS232 Макс. скор. 9600 бит/с
RS485 Макс. скор. 115200 бит/с
CAN Макс. скор. 1 Мбит/с
Память
Память программ 256 КБит
ОЗУ 100 КБит
Световая индикация
«Работа»/ «Останов» Желтый светодиод
«Авария» Красный светодиод
«Питание» Зеленый светодиод
Масса-габаритные характеристики
Вес, гр. 600
Габаритные размеры(LxWxH), мм 150х96х30
 Параметры окружающей среды 
Рабочая температура окружающей среды, град -20 .. +45
Максимальный диапазон рабочей температуры окружающей среды, град -20 … +70 При работе с повышенной температурой следует учесть пропорциональное снижение выходной мощности сервоусилителя.
Влажность, % 20 .. 80 (без образования конденсата)
IP (степень защиты оболочки) 20 (защита от больших предметов, нет защиты от воды)

Документация

Руководство по эксплуатации PDF

Electronic Data Sheet for Servo2: EDS файл для связи по протоколу CANopen