总线型步进电机的应用

步进电机是一个伟大的解决方案,准确的运动控制。你会在许多3D打印机上看到它们,因为它们可以精确地移动每个轴。步进发现在许多机器人项目中使用,因为他们提供高扭矩低速。
由于步进通常用于多轴控制系统,因此能够将多个电机连接到一个控制器是很好的。在过去,我们已经看到了一些步进控制模块,它们负责控制细节,并通过SPI、I2C和UART接受命令。AnanasStepper2.0是一款新型的步进控制器,它使用CAN总线进行通信,并入选2017年Hackaday大奖。
CAN总线在这种应用中有一些好处。多个电机可以通过一个总线连接到一个控制器。在低比特率,它可以工作公里长的公共汽车。布线简单便宜:两根线绞在一起,没有屏蔽要求。它也被设计为在高噪音的环境,如汽车和卡车可靠。
该项目旨在实现一个API,允许多种类型的控制器进行控制,包括Arduino、LinuxCNC、几个3D打印机控制器和桌面操作系统。有了几个AnanasStepers其中一个控制器,你就可以在多个轴上移动东西了。影响当今电机和驱动器的趋势与影响其他制造设备的趋势相同。例如,希望采用模块化产品,促进与现有生产线的集成,或随着时间的推移易于升级/更换。客户也要求效率。这通常意味着可以处理更多轴的驱动器、能够提供更多扭矩和速度的电机,并且两者都可以在更小的封装中操作。
另一个主要问题,是随着生产线的功率和运行速度的增加,保持安全。此外,先进的自动化和工业物联网 (IIoT) 正在增加对连接的需求。
本文将探讨电机和驱动市场的这些变化。具体地说,它着眼于四个趋势如何影响设计、连接和安全决策。
1. 消除换线
关闭生产线以更改工具或产品的成本很高。传统的交流(交流)或直流电机可以限制在单行上对具有多种不同尺寸的零件进行索引或处理等功能。现代生产线越来越多地使用先进的自动化和机器人技术,这些机器人受益于对电机的位置或阶段的了解。
机器人中的伺服器或步进电机可以减少下游更换和先进设备需求。例如,机械臂和机器视觉可以协同工作,以特定方向在传送带上拾取和放置零件,或根据尺寸或特定产品将它们分开。
这种新信息正在统一生产线。以前,生产线的一个部分可能将产品驱动到装配线的末尾,而另一部分(例如,)则将产品包装成包装盒。通过使用伺服和步进电机添加更多的数据通信和控制,可以减少硬件,并联合一条分段生产线。
根据 PR Newswire 和MarketsandMarkets.com,先进的自动化和节能标准已导致伺服电机和驱动器的增长。

电机设计在没有编码器的连续工作应用中具有优势。应用包括输送设备、自动扶梯、滑阀机、压缩机和牵引驱动单元的供电。ABM Drives Sinochron 是连续电机在效率和成本水平上竞争的一个例子(节省高达 35% 的能源成本)。
伺服电机和步进电机比交流电机和直流电机更昂贵。然而,由于索引或位置控制应用的高级自动化带来的好处,它们的使用率稳步增加。通常,连续或自由运行的电机具有特定的应用;因此,伺服和步进电机不太可能完全更换它们。总体而言,每个电机都有自己的应用。
B&R 工业自动化业务发展总监 John Kowal 表示:”虽然电机类型是应用驱动的,但降低成本和增加的功能使伺服电机出现在新的地方。”随着伺服器价格的降低,箱式包装机设计可能会从机械设备切换到伺服器,以索引、塞瓣和粘合后压缩外壳。虽然这增加了轴,但也使机器更加灵活,减少了人工,并随着时间的推移减少了变化。格式更改成为不需要工具或更改部件的配方更改。这些好处将超过这些电机可能产生的任何成本差异。降低伺服电机成本的驱动因素是制造工艺和模块化。
2. 更换定制电机
许多 OEM 提供模块化设计,从而能够经济高效地生产半定制伺服和步进电机。此外,高速通信总线使控制系统能够高效处理更多的轴。驱动器和反馈设备可以进一步磨练电机。驱动器和软件将允许一些电机满足一系列应用。
“设计师发现,将所有内容放在一个控制平台上是设计代码最有效的方法,”产品管理公司 Jim Wiley 说。


 

 

 

派克 MPP (MaxPlusPlus) 盆栽轴承可改善传热,提高热效率,从而增加电机轴的扭矩。使用 Hiperface DSL 反馈可降低复杂性,因为驱动器和电机之间只有一个电缆连接。
从电机到驾驶员的反馈,以及电缆的减少,使生产线保持竞争力。反馈可提高性能和分辨率,同时提供更多信息。过去,此领域的协议是专有的,特定于制造商,但像 EnDat、BiSS 和 Hiperface 这样的开放协议正变得越来越流行,因为它们提供了更大的灵活性和选择。高级平台可增加数据传输量和数据传输速度,更擅长分理噪声。这使得减少电缆数量成为可能。
事实上,如果通信不减少,客户现在要求一根电缆。电缆更少可减少安装时间和成本,同时保持甚至添加功能。这一趋势的中心是通信协议。您不希望被锁定在单个反馈或通信协议类型中,因此请查找提供多个协议的驱动器制造商。这使设计人员可以选择使用他们舒适的协议或最适合特定应用的协议。
 “目前,CANopen、Profibus 和 DeviceNet 等现场总线用于各种应用。但是,随着现在和未来浪潮的出现,这些不同通信中出现的是基于以太网的通信,”帕克·汉尼芬的威利说。”硬件具有成本效益,并且是一切。它已成为一个占用以太网硬件和找到满足运动控制和伺服驱动器应用所需的实时要求的方法的问题。”
EtherCAT、Profinet、以太网 IP 和 Powerlink 是从控制到驱动器的常用通信方式。它们都支持高速实时通信。

 

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