一体化电机驱动器的发展趋势.doc

1、1一体化电机驱动器的发展趋势将自动化系统和运动控制仪器区别开来的趋势使得模块化机械设计成为可能，同时也已经成为吸收伺服技术一体化电机驱动器很大一部分的潜在价值。 这一趋势所导致的结果是更多自动化系统供应商开始引入市面上可售的一体化电机驱动器，并且急需添加先进的解决方案到其中。对于能够很容易地让远程分配的输入/输出相互协作的新产品来说，在固件上执行各种重复性的运动序列的能力和每一个轴上的安全性使得自动化系统体现出前所未有的高效。 模块化机械设计 B&R 自动化公司的负责人 Robert Muehlfellner 说：在自动化机械制造商中间一个总体趋势就是在机械制造业内实现更大的模块化。随着机械制

2、造到存储和出售现成品的转变，消费者会不断地要求他们的机械有更多的灵活性和多功能性。现在许多机械都是按照订单要求定做的，机械制造商们现在面临的挑战是根据不同要求，实现能够融合不同配置的模块化设计。 对于 OEM 原始设备制造商来说，要想生产定制机械，模块化设计正日趋成为一个可行的方法。但是尽管机械制造商们已经按部就班地做了大量的工作来使得机械部分能够被重新使用和配置，但是多年来电子部分一直是一个难题。在过去通常的办法是采用一个中央电器机箱，在其2巨大的空间里面配置控制柜，以此来满足可能的需求，即使一些独立系统并不需要它们。 Muehlfellner 告诉我们：在模块化设计上另一个重要的趋势是在I

3、P67 和一个电机附近安装电机驱动器或者机械驱动器采用分散式输入/输出。在中央机箱外的机械上实现能量转换这是它的一个优点。这是从分散式输入/输出到驱动器的一个逻辑附加部分，同时也延伸了我们几年来在输入/输出上看到的变化。 这一分散式结构同时也获益于用一个线缆将模块化机械的所有独立模块连接起来的广泛应用。随着机械模块化生产的实现，电子组件（各种电机、集成驱动器、分散式输入/输出、安全性设备）都能够安装到接近驱动点的部位上，即机械运动的部分。 仅仅使用一根传输电力、控制电压、通讯和安全信号的混合电缆就可以将一个机械模块连接到另一个模块上。这种模块化方式已经从机械模块化设计逐步发展到使用一根连接线缆

4、的电器模块化设计，和模块化工程处理工具的软件方面。 Muehlfellner 表示在机械方面，电机集成驱动器取得了很大的成效，使得更多的伺服轴（四个轴或者更多）可以工作，这在行业内是一个很大的进步。包装、转换和纸张处理都是采用这种方法从中获利的仪器的典型代表。尽管 B&R 称该技术的功率范围将会在两个方向上都有所扩展，但是目前仅在一个有限的功率范围内（1kW 到 5kW） 。 在设计上，所有的系统架构正在变得更加模块化，并且将会提供一个将机械性模块、电子模块和软件模块连接起来的逻辑连接。一般的结3构包括一个含有 Powerlink 母机、以各种不同形式存在的机械控制器（一个可编程控制器或者一个

5、可编程自动控制器） 。它会是一个砖块状、DIN 轨道式可安装控制器、一个含有 HMI 控制或者 PC 控制方案的电源板。Muehlfellner 告诉我们：中心式的控制机箱正在妨碍模块化控制系统的实现。在模块化控制系统中，机械设计师们更倾向于让这些组件靠近机械处理程序。这也就是为什么远程输入/输出，安全输入/输出和电动机驱动器在现实这一目标上这么重要的原因。 B&R 自动化公司最近发布了一款新的电机集成驱动器产品，该产品除了具有高速位置闭锁驱动器上的输入来消除任何网络延迟的功能外，还可以提供一个本地输入/输出连接点。通过使用 Powerlink 作为以太网主干网，对于新增的额外的输入/输出每一

6、个伺服驱动器（ACOPOS）都有一个 Powerlink 连接，并且可以访问包括 IP67，歧管控制器或者安全输入/输出在内的 B&R 产品系列。完整的输入/输出应用程序解决方案将会被直接连接到集成电机驱动器上。 新的 ACOPOS 集成电机驱动器的关键技术是本地输入/输出扩展能力和在线架构配置和星架构配置中启用各单元的混合线缆。安全的运动功能同样也会添加在每一个运动轴上。 Sercos III 多网络支持 德国博世力士乐公司的产品工程师 Abdulilah Alzayyat 在一次采访中说：在集成电机驱动器方面，我们看到最主要的趋势是多网支持的可用性，它是一种将 sercos III 作为以

7、太网自动总线，提供一种连接到其4他不同的以太网总线上的能力。如果用户有一个不同的控制器，集成电机驱动器仍能够将其连接到不同的以太网上，并正常运行。 早期的 IndraDrive Mi 产品使用 sercos II，控制器被连接到一个sercos II 母机上，并且系统使用光纤线缆。但是现在有了多以太网功能，系统可以连接到 sercos III 母机上并将其作为优先选择的自动总线。多以太网支持是一个独一无二的优点，它提供了连接到EtherNet/IP，Profinet 或者 EtherCat 的可能性，并且为机械制造商们提供了更大的网络灵活性。如果 EtherNet/IP 或者 Profinet

8、 是用户的优先选择控制平台，那 IndraDrive Mi 就能同这些网络一起工作，还能提供一个将气动组件和液压组件集成到一个系统中的方法。 Alzayyat 表示一个重要的应用趋势是在一个单轴基础上和像“安全扭力切断” （STO）这样选择集成安全性日趋增多的需求，其中 STO 是为转矩提供安全中断以及在一毫秒时间内形成场形式电极电流。集成电机驱动器正在使用这种能力来实现独立中心化或分散化安全区域。 在 IndraDrive Mi 上，控制器电子组件被安装到驱动器顶端，而且内部安全性特点是一个特有的优势。这就使得机械设计师们能够指定不同的配置，包括任一中心化区域，在这些区域上所有安全组件都在为

9、整个系统与机箱传递讯息。或者如果用户不想让整个机械都在安全模式下运转，他们可以指定某一特定的单轴运转，从而实现分散式安全区域。 与上一代集成电机驱动器相比，新一代产品通过使用总线分享功能也支持扩展的场线输入/输出和节能选项。场线输入/输出可以被安装到更加靠近电机/驱动器组合的地方，通常在 IP69 等级下工作，因此机械5设计师们就不必将所有的输入/输出都放入到控制机箱中，也不必将很多场线接回到机箱上。 Alzayyat 说，从应用程序的观点上来说，对于更较大功率的应用来说较大的驱动器和电动机是有好处的。现在，博世力士乐公司研发出了四种不同的产品，功率为从 1kW 到 5kW 不等. 智能电机技术 Moog Animatics 公司应用技术经理 Hack Summer 告诉我们：集成电机驱动器的持续应用的结果是几乎每一种主要的自动化系统和伺服制造商都将一个集成电机驱动器产品投入到市场上。但是我们的产品在设计上是作为一个智能电极，而其他产品则基本上是一个主机总线协议的从设备。