Sterowanie serwonapędami i napędami krokowymi

[5] KRZYŻANOWSKI W.: Turbiny wodne, WNT, Warszawa 1971.
[6] ZARZYCKI M., DĘBIEC J., RDUCH J.: Opracowanie dokumentacji turbin modelowych oraz stanowisk badawczych, Zadanie
3.2, Projekt badawczy nr 7 T07C 032 17 pt. Analiza wybranych własności eksploatacyjnych turbin wodnych o przepływie poprzecznym, Gliwice 2000.
[7] KRIVCHENKO G. I.: Hydraulic Machines, Mir Publishers, Moscow 1986.
[8] KOWALIEW N. N.: Sprawocznik po gidroturbinam, Maszinostrojenie, Leningrad 1984.
[9] ILYINKH I.: Hydroelectric station, Mir Publishers, Moscow
1985.
[10] RDUCH J.: Charakterystyki eksploatacyjne turbiny wodnej
o przepływie poprzecznym z regulacją przełyku za pomocą
obrotowej przysłony, „X Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii”, Kraków 2005.
[11] ZARZYCKI M., RDUCH J.: Odzysk energii hydraulicznej w układach technologicznych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria ENERGETYKA, zeszyt 127, Gliwice 1996.
[12] ZARZYCKI M., RDUCH J.: Pompy wirowe w ruchu turbinowym
w zastosowaniu do odzysku energii hydraulicznej, „Pompy
i Pompownie”, 3/2001.
[13] ZARZYCKI M., RDUCH J.: Pompy wirowe śmigłowe w ruchu
turbinowym, „Pompy i Pompownie”, 5/2001.
[14] WIDERA L.: Analiza pracy pomp w układzie wody surowej
w instalacji odsiarczania spalin, Praca dyplomowa inżynierska, Politechnika Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Gliwice 2004.
Sterowanie
serwonapędami
i napędami krokowymi
przy użyciu sterownika
PLC firmy FATEK
Większość obecnych na rynku sterowników PLC ma standardowo wbudowane wyjścia, które mogą pracować do 20 kHz,
a nieraz nawet do 10 kHz. Natomiast poprzez zastosowanie
specjalnych modułów rozszerzeń (co tworzy dodatkowe koszty) użytkownik może uzyskać 100–200 kHz. Jest to kilkakrotnie mniej w porównaniu do sterownika FATEK z rodziny MN.
Z tak dobrych parametrów wynikają konkretne korzyści dla
układu sterowania. Umożliwia to ustawienie serwonapędu na
dużą rozdzielczość, a co za tym idzie, uzyskanie dużej dokładności. Z poniższej tabeli wynika, że ustawiając serwonapęd na
rozdzielczość np. 20000 imp./obr. przy częstotliwości 920 kHz
można uzyskać prędkość obrotową 2760 obr./min.
Dr inż. Jan Rduch jest pracownikiem naukowym
Instytutu Maszyn i Urządzeń Energetycznych
Politechniki Śląskiej.
reklama
Wśród sterowników kompaktowych produkowanych przez
firmę FATEK można wyróżnić serię MN dedykowaną do
sterowania napędami serwo lub silnikami krokowymi.
Specjalne funkcje pozwalają w prosty i szybki sposób
skonfigurować napęd, a bardzo dobre parametry techniczne
(wejścia i wyjścia różnicowe działające z prędkością do 920
kHz) umożliwiają sterowanie z dużymi prędkościami przy
jednoczesnym utrzymaniu dużej dokładności.
S
terowanie serwonapędami może obywać się w trzech trybach pracy: sterowanie momentem, prędkością lub pozycją. Najczęściej wykorzystywane jest sterowanie pozycją przy
pomocy indeksera wbudowanego w serwonapęd lub zewnętrznego. Indeksery wbudowane w serwonapęd posiadają pewne
ograniczenia związane np. z liczbą możliwych do zaprogramowania ruchów. Takich ograniczeń nie ma indekser wbudowany w sterowniki serii MN firmy FATEK. Pozwala on niemalże
dowolnie konfigurować każdą oś oraz modyfikować parametry
ruchu (również w czasie jego trwania). Jednocześnie użytkownik korzysta ze wszystkich udogodnień płynących z zastosowania swobodnie programowalnego sterownika PLC (możliwość
podłączenia dodatkowych modułów analogowych lub cyfrowych, komunikacja przy użyciu portów USB, RS232, RS485
oraz Ethernet, sterowanie podajnikiem narzędzi itp.). W przypadku firmy FATEK wszystkie serie sterowników wyposażone
są w funkcje do pozycjonowania. Jedynym ograniczeniem jest
liczba osi oraz szybkość wejść i wyjść, która w serii MN dochodzi o 920 kHz (!) (wejścia i wyjścia różnicowe). Jednocześnie
należy zaznaczyć, że częstotliwość ta liczona jest niezależnie
dla każdej osi.
NR 1  STYCZEŃ 2006 R. 
61
Tabela 1. Zależność prędkości obrotowej napędu od rozdzielczości
przy częstotliwości sygnału sterującego 920 kHz
Rozdzielczość
[imp./obr.]
2500
5000
10 000
15 000
20 000
Prędkość
obrotowa
[obr./min.]
22 080
11 040
5520
3680
2760
Konfiguracja sterownika FATEK do pracy z napędami polega na odpowiednim ustawieniu wejść i wyjść oraz na określeniu parametrów napędów poszczególnych osi.
Rys. 2. Konfiguracja napędów poszczególnych osi
Konfiguracja wejść i wyjść cyfrowych
Sterowniki firmy FATEK mogą wysyłać oraz zliczać impulsy w różnych trybach pracy (A/B, PLS/DIR i inne). Dzięki temu jednostka główna może wysyłać impulsy np. jako Master
Enkoder. Dla każdego wejścia i wyjścia tryb pracy może być
ustalany indywidualnie. Dopuszczalne tryby przedstawia tabela 2.
Wykonywanie ruchu
Jednokrotne wywołanie funkcji uruchamiającej napędy pozwala na wykonanie do 250 ruchów. Parametry, takie jak czas
przyspieszania i opóźniania, mogą być dla każdego z tych ruchów ustawiane oddzielnie. Prędkość można modyfikować
w trakcie trwania ruchu. Między poszczególnymi ruchami
można ustalić przejście łagodne lub z przestojem. Istnieje również możliwość awaryjnego zatrzymania każdego z napędów.
Informacje o numerze aktualnie wykonywanego ruchu oraz
o innych parametrach związanych z ruchem są cały czas dostępne w rejestrach sterownika. Kroki nie muszą być wykonywane zgodnie kolejnością ich zadeklarowania. Ustalając wartość specjalnego rejestru, można wybrać numer kolejnego kroku. Przykładową tabelę z parametrami poszczególnych ruchów
pokazano poniżej.
Tabela 2. Konfiguracje wejść i wyjść impulsowych sterownika FATEK
Sterownik FATEK pozwala na indywidualne ustalenie podtrzymania wyjść, rejestrów oraz znaczników. Na rys. 1 wyjścia Y7 do Y14 są ustawione jako posiadające podtrzymanie po
zaniku zasilania. Można również dokonać zmiany polaryzacji
wyjść. W czasie konfiguracji należy wybrać, którymi osiami
chcemy sterować (PSO0-PSO3).
Tabela 3. Parametry poszczególnych kroków
Dodanie nowego kroku wykonuje się przy pomocy
przedstawionego poniżej okna dialogowego. Użytkownik
musi podać między innymi prędkość posuwu, przesunięcie, czas oczekiwania przed skokiem do następnego kroku
programu itp.
Rys. 1. Konfiguracja wejść cyfrowych sterownika FATEK
Konfiguracja napędów poszczególnych osi
Kolejnym etapem konfiguracji jest ustawienie parametrów
poszczególnych napędów. Podczas konfiguracji parametrów
osi należy m.in. podać jednostki przesunięcia i prędkości, rozdzielczość napędu, czas przyspieszania i zwalniania, parametr
kompensujący luzy itp. (rys. 2.). Wszystkie parametry są przechowywane w rejestrach sterownika i mogą być zmieniane
w czasie jego pracy.
62  NR 1  STYCZEŃ 2006 R.
Rys. 3. Okno dialogowe dodania kolejnego ruchu
Rys. 4. Widok programu do obsługi jednego napędu
Istnieje również możliwość określenia warunków, jakie
mają nastąpić po lub w trakcie wykonywania ruchu przez
napęd, np. reakcja na czujnik, czas realizacji kroku. Przemieszczenie i prędkość są parametrami, które mogą być
podawane na stałe lub poprzez zmienne 32-bitowe rejestry. Sterowniki FATEK obsługują 49 przerwań o 5 poziomach priorytetów.
Łatwość tworzenia programów sterujących napędami
przy użyciu sterownika FATEK obrazuje przykład z rys.
4, w którym pokazano gotowy program składający się tylko z dwóch funkcji, w którym następuje: konfiguracja jednej osi (funkcja MPARA) oraz wykonanie do 250 ruchów
napędem (funkcja HSPS0).
Sterowniki firmy FATEK nadają się doskonale do tworzenia prostych oraz bardzo skomplikowanych aplikacji
sterujących napędami. Ich dobre parametry techniczne
(związane między innymi z szybkością) powodują, że są
one praktycznie bezkonkurencyjne w stosunku do innych
rozwiązań. Nasi klienci wykorzystują sterowniki FATEK
między innymi w następujących aplikacjach sterujących
napędami:
 cięcie w locie;
 maszyny do paletyzacji;
 maszyny pakujące;
 przenośniki;
 proste maszyny CNC (wiertarki numeryczne, plotery
frazujące, wycinarki plazmowe itp.).
Na życzenie klienta firma wysyła płytę CD, na której
znajdują się kompletne materiały dotyczące obsługi i programowania oraz oprogramowanie narzędziowe (GRA-
TIS) wraz z przykładami aplikacji. Istnieje możliwość
wypożyczenia indywidualnie skonfigurowanego zestawu
treningowego.
Firma MULTIPROJEKT prowadzi bezpłatne szkolenia oraz zapewnia pomoc techniczną dla swoich klientów. Dużym atutem firmy jest posiadanie w ofercie również innych komponentów do produkcji maszyn, takich
jak prowadnice liniowe, śruby kulowe, przekładnie planetarne, serwonapędy, silniki krokowe, a także panele operatorskie HMI oraz system wizualizacji SCADA. Pozwala to zmniejszyć koszty związane z zakupem (zamówienia
i transport od jednego dostawcy).
Większość towarów z oferty firmy znajduje się w magazynie.

MULTIPROJEKT
ul. Dobrego Pasterza 118
31-422 Kraków
tel. 012-410 87 51
www.multiprojekt.com.pl
e-mail: [email protected]
NR 1  STYCZEŃ 2006 R. 
63