Atnaujinimo vadovas tradicinėms vienos ašies variklių sistemoms: trys daugiaašių EtherCAT sprendimų pakeitimo privalumai ir įdiegimo pagrindiniai aspektai

Deterministinė sinchronizacija: mažesnis nei 100 ns svyravimas tiksliai daugiaašiai koordinacijai

Kaip platinimo laikrodžiai pašalina laiko nuokrypį šešių ašių robotizuotose pakuotėse

Daugiaašė judėjimo valdymo reikalavimai reiškia beveik tobulybę visų ašių laikymo tikslumo požiūriu. Šešių ašių robotizuotame paletizatoriuje net keli mikrosekundžių nuokrypiai gali sukelti praleistus pozicijos taškus arba staigius, šuoliuojančius judesius. EtherCAT paskirstytųjų laikrodžių (DC) architektūra išsprendžia šią problemą sinchronizuodama kiekvieno variklio valdiklio vietinį laikrodį su pagrindinio įrenginio etaloniniu laikrodžiu su mažesniu nei 100 ns laiko skirtumu – taip pasiekiant nustatytą, deterministinį laikymą be programinės įrangos pagrindu atliekamų korekcijų. Skirtingai nuo periodinių sinchronizavimo protokolų, kurie kaupia klaidas, DC naudoja aparatinę mechanizmą, leidžiantį nuolat realiuoju laiku koreguoti kiekvieno mazgo laikrodį. Tai visiškai pašalina laiko nuokrypius ir užtikrina, kad visos šešios ašys judėtų tiksliai sinchroniškai.

Rezultatas – nuosekli kelio tikslumas ir sklandus suderintas judėjimas, kuris yra būtinas aukšto greičio paletizavimui, kai kintamos apkrovos reikalauja tikslaus, be uždelstumo atsako. Pavyzdžiui, pakeliant ir dedant sunkius dėžes ciklų dažniu, viršijančiu 120 ciklų/valandą, submikrosekundžių sinchronizacija neleidžia bangos klaidų, kurios gali neteisingai išdėstyti griebtuvą arba pažeisti produktą. Taip pat ji sumažina mechaninį ausėjimą, pašalindama nereikalingus padėties taisymus, kurie būdingi programinės įrangos sinchronizavimo ciklams. Naudojant paskirstytus laikrodžius inžinieriai pasiekia patikimą ir kartojamą daugiapakopės ašies koordinavimą be sudėtingos išorinės laikymo įrangos – taip tenkinami griežti laikymo reikalavimai, nustatyti IEC 61800-7 standarte, kuris reglamentuoja servopavarų tarpusavio veikimą.

Sistemos lygio efektyvumas: laidynės supaprastinimas, vietos taupymas ir bendro nuolatinės srovės magistralės energijos atgavimas

Daugiaašių pavarų sistemų diegimo spintos dydžio ir viso naudojimo kainos mažinimas

Daugiaašės EtherCAT variklių valdymo sistemos dramatiškai sumažina visos sistemos sudėtingumą, sujungdamos maitinimą ir ryšį į vieną laidą kiekvienai ašiai. Šis laidyno supaprastinimas sumažina šaukštų tūrį – tipiškose įdiegimo schemose vietos užima 30–40 % mažiau nei tradicinėse vienašėse architektūrose. Bendros nuolatinės srovės magistralės konstrukcija sugauna regeneracinę energiją iš lėtinamų ašių, pvz., vertikalios ašies nuleidimo metu, ir pakartotinai ją panaudoja kitose sistemos vietose veikiančioms varomosioms apkrovoms. Tai pašalina stabdymo rezistorius ir žymiai sumažina šilumos išsiskyrimą, todėl sumažėja reikalavimai dėl korpuso aušinimo.

Mažiau komponentų ir mažesni šaukštai tiesiogiai sumažina medžiagų sąnaudas ir montavimo darbų sąnaudas. Per visą įrenginio naudojimo laikotarpį energijos atgavimas iš bendros nuolatinės srovės magistralės pagerina bendrąsias savininkystės sąnaudas: praktikoje įdiegti sprendimai parodo grąžinimo laikotarpius trumpesnius nei 18 mėnesių daugiapakopėms sistemoms, kurios valdo 6 ašių robotizuotus paletizatorius. Šie pasiekimai atitinka ISO 50001 energijos valdymo principus ir patvirtinti nepriklausomų šalies efektyvumo bandymų pagal IEC 61800-9-2 standartą.

Pagreitinta integracija: „Plug-and-Play“ paleidimas ir beproblemė PLC/SCADA tarpveikos galimybė

Šiuolaikiniai daugiapakopės EtherCAT varikliai pagreitina paleidimą dėka protingo automatinio atpažinimo ir tinklo savireguliavimo.

Automatinis servorūšių atpažinimas ir rankinio įėjimų/išėjimų (I/O) susiejimo pašalinimas daugiapakopėse EtherCAT tinkluose

Su automatinio ID servomechanizmų atpažinimu kiekvienas daugiapakopės EtherCAT tinklo servomechanizmų variklis įprastine būsenoje (po įjungimo) automatiškai identifikuojamas ir konfigūruojamas. Valdiklis perskaito variklio elektroninę techninę charakteristiką (pagal IEC 61800-7 standartą), priskiria unikalų mazgo adresą ir įkelia tinkamus judėjimo parametrus – taip pašalinant rankinį įėjimų/išėjimų susiejimą ir ašių priskyrimą. Šešių ašių robotizuoto pakuotės dėžių krautuvo atveju tai reiškia, kad visi varikliai, varikliai ir grįžtamojo ryšio įrenginiai sinchronizuojasi su PLC arba SCADA sistema per kelias minutes.

Įdiegimo laikas sutrumpėja nuo dienų iki valandų, o žmogaus sukeltos klaidos dėl neteisingo prijungimo ar parametrų įvedimo išvengiama. Tas pats automatinio identifikavimo (auto-ID) mechanizmas leidžia tikrąją „įsikiš ir veik“ keitimą: sugenda variklis – jis keičiamas ir nedelsiant atpažįstamas be papildomo programavimo. Realiojo laiko diagnostika ir našumo duomenys natūraliai perduodami į SCADA sąsajas – papildomos konfigūracijos nereikia – kas leidžia vykdyti prognozuojamą techninę priežiūrą ir sumažinti nenuspėtą sustojimą. Dėl to inžinieriai gali susikoncentruoti ties procesų logikos optimizavimu, o ne integravimo našta, todėl pasiekiama greitesnė gamybos pradžia ir didesnė sistemos patikimumo lygis nei tradicinėse servovariklių architektūrose.

Realaus pasaulio patvirtinimas: nuo teorijos iki ±0,005 mm pakartotinumo šešių ašių robotizuotoje paletizatoriuje

Teoriniai daugiapakopės EtherCAT variklių privalumai tiesiogiai verčiami į matuojamus našumo pasiekimus. Šešių ašių robotizuotų paletizatorių gamybos diegimuose sistemos integratoriai pasiekė nuoseklią pozicionavimo pakartojamumą ±0,005 mm – tai patvirtinta pagal ISO 9283 metodiką. Tai reiškia dešimt kartų didesnį tikslumą palyginti su įprastomis lauko magistralėmis paremtomis sistemomis, kurios panašiose aplikacijose paprastai užtikrina ±0,02–±0,05 mm tikslumą.

Šis tikslumas kyla tiesiogiai iš deterministinės sinchronizacijos: mažesnis nei 100 ns šuolis ir nuolatiniai, be poslinkio, pasiskirstytieji laikrodžiai užtikrina, kad galutinis įrenginys grįžtų į tą patį Dekarto tašką 0,01 mm spindulio sferoje. Rezultatas – patikimi pakėlimo ir padėjimo ciklai trapiai arba tiksliai kalibruotiems kroviniams, sumažintos atmetamųjų gaminių normos ir padidėjęs našumas. Pakuotės operacijoms, kurios reikalauja beklaidės lygiavimo – pavyzdžiui, dėžių pildymui ar antrinei paletizacijai – 6 ašių robotinis paletizatorius, įrungtas daugiaašiais EtherCAT varikliais, nėra tik tikslas; tai jau patikrintas praktikoje ir gamybai paruoštas sprendimas.