China Fabrikant van servoaandrijvingen en motoren
Tonghang is gespecialiseerd in industriële automatiseringsproducten zoals servoaandrijvingen en servomotoren. Deze producten omvatten lage-, midden- en hoge- spanningsseries, met een breed vermogensbereik van 100 W tot 22 kW. Tonghang heeft met succes een verscheidenheid aan bus-gebaseerde servoaandrijvingen ontwikkeld, waaronder EtherCAT, CANOpen en MECHATROLINK III. Ze bieden ook servosystemen voor tapmachines en servobesturingssystemen voor industriële snel-snelheidsdeuren. Bovendien kunnen ze op maat gemaakte servoproducten ontwikkelen die zijn afgestemd op de behoeften van individuele industrieën.
Ons adres
Gebouw 3, No.398 Hanghai Road, Yuyue Town, Deqing County, Huzhou City, provincie Zhejiang, China
Telefoonnummer
8613385726890
krystalshen@hzth-edrive.com
Onderzoek naar de methode om interferentie van servoaandrijving te elimineren
Tonghang werd voorgesteld tijdens de verbetering van het automatische positioneringssysteem voor afkantpersen om interferentieproblemen met servoaandrijvingen te elimineren. Stabiliteit en betrouwbaarheid zijn fundamentele vereisten voor een systeem. Het gebruik van servomotoren in grote kantbankbesturingssystemen heeft vanwege de behoefte aan nauwkeurige positionering echter tot aanzienlijke interferentieproblemen geleid. Om interferentie te elimineren, werden de belangrijkste oorzaken en koppelingsroutes van interferentie geanalyseerd. Hardware-anti-interferentietechnologieën, zoals aarding, isolatietransformatorfiltering, magnetische ringdemagnetisatie en isolatieweerstanden, werden gebruikt om interferentiepaden in het systeem te elimineren, waardoor een normale inbedrijfstelling en werking werd gegarandeerd.
Tijdens het verbeteren van het afkantpersbesturingssysteem zijn we storingen tegengekomen die veroorzaakt werden door het gebruik van servomotoren. We hebben het proces voor het oplossen van deze interferentie samengevat. Tijdens de installatie van de elektrische kast veroorzaakte het onvermogen om stroom- en signaalkabels te scheiden, in combinatie met de werking van de servomotoraandrijving, aanzienlijke elektromagnetische interferentie op gevoelige componenten (sensoren) en hun signaalconditioneringscircuits in het systeem.
Er is via experimentele methoden een anti-interferentieoplossing voor het servosysteem ontwikkeld om de systeemstabiliteit en betrouwbaarheid te verbeteren. In de afgelopen jaren, met de vooruitgang van verschillende disciplines en technologieën, zijn servoaandrijvingen in de AC-servobesturingstechnologie, als controllers voor servomotoren, op grote schaal gebruikt. Vanwege de kenmerken van hun werking wordt interferentie echter een aanzienlijk probleem. Het kan via geleiding en straling worden gekoppeld aan gevoelige apparatuur. Daarom is het absoluut noodzakelijk om een reeks effectieve anti-interferentiemaatregelen aan te pakken en voor te stellen door middel van experimentele methoden om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem en de testapparatuur te verbeteren.
Oorzaken van systeeminterferentie
Methode voor het elimineren van hardware-interferentie
1. Aarding en magnetische ringdemagnetisatie
Magnetische ringdemagnetisatie is in de eerste plaats bedoeld om interferentie aan te pakken die wordt veroorzaakt door het feit dat de voedingslijn van de motoraansturing en de signaallijn van de externe PLC niet gescheiden waren tijdens de precieze positionering van de kantbank tijdens dit ontwerpproces.
Common{0}}magnetische ringen worden gebruikt om de verschillende interferentiebronnen aan te pakken die men tegenkomt tijdens het ontwerpproces van de afkantpers. Common{2}}mode-interferentiestroom werkt tussen de signaallijn en de aardleiding en stroomt halverwege elke signaallijn in dezelfde richting, waarbij de aardleiding als gemeenschappelijk retourpad dient. Het principe achter magnetische ringen met common{4}}mode is de common{5}}mode-inductor, die in wezen een bidirectioneel filter is: aan de ene kant filtert het elektromagnetische interferentie in common-mode op de signaallijn, en aan de andere kant onderdrukt het zijn eigen elektromagnetische interferentie, waardoor wordt voorkomen dat deze de normale werking van andere elektronische apparatuur in dezelfde modus beïnvloedt. elektromagnetische omgeving.
De afbeelding toont het interne schakelschema van een gemeenschappelijke common{0}}mode-inductor. Bij het daadwerkelijke circuitontwerp kunnen ook meer-traps common-mode-circuits worden gebruikt om elektromagnetische interferentie verder weg te filteren.
2. Filtering van isolatietransformatoren
Een isolatietransformator is opgebouwd uit een ijzeren kern, koperdraad, kabels en andere isolatiematerialen. De invoer en uitvoer zijn onafhankelijk, zonder gemeenschappelijke lijn. In tegenstelling tot autotransformatoren worden scheidingstransformatoren veel gebruikt in de elektronica-industrie, industriële en mijnbouwbedrijven, en voor besturingsvoedingen voor algemene circuits in mechanische apparatuur, maar ook voor veiligheidsverlichting en indicatielampjes.
Dit artikel onderzoekt de interferentie-onderdrukking voor scheidingstransformatoren die worden gebruikt in servoaandrijvingen met 2000N, 7,5 kW uitgangsmotoren. Dit isoleert de PLC-voeding in de besturingsvoeding van andere stroombronnen (voeding, schakelende voeding en andere relaisbesturingsvoedingen), waardoor de primaire en secundaire zijden effectief worden geïsoleerd. Bovendien onderdrukt het hoge hoogfrequente verlies van de ijzeren kern de hoogfrequente ruis die het regelcircuit binnendringt. Het gebruik van een scheidingstransformator om de secundaire zijde ten opzichte van aarde op te hangen, is alleen geschikt voor toepassingen met een klein voedingsbereik en korte lijnen. In dit geval is de capacitieve stroom van het systeem naar aarde te laag om een risico voor het personeel te vormen. Een scheidingstransformator is een 1:1-transformator met een enkel-fase 220V primair en een enkel-fase 220V secundair. Als alternatief wordt een drie-fasige primaire . 380V gebruikt, de secundaire is ook drie-fasige 380V. Zoals weergegeven in de afbeelding.
3. Isolatieweerstanden
Het isoleren van interferentie met behulp van kleine weerstanden is geen gebruikelijke methode en is niet voor alle circuits geschikt. Dit artikel combineert verschillende methoden om een methode voor te stellen om servo-interferentie op de controller te elimineren, die op zijn beurt de schermuitvoer beïnvloedt. Er is een weerstand van 125 ohm toegevoegd tussen de PLC-communicatielijnen en de schermcommunicatielijnen, zoals weergegeven in de afbeelding.
Samenvatting
Dit artikel bespreekt het foutopsporingsproces van een automatisch positioneringssysteem voor de kantbank. Vanwege de noodzaak om de verplaatsing van de positionering te verbeteren en een servoaandrijving te integreren, om de interferentie veroorzaakt door de servoaandrijving op het foutopsporingssysteem te elimineren, werden hardware-anti-interferentietechnologieën zoals aarding, scheidingstransformatorfiltering, demagnetisatie van magnetische ringen en isolatieweerstanden gebruikt om het interferentiepad in het systeem af te snijden, waardoor een normale foutopsporing en werking van het systeem werd gegarandeerd.
Onderzoek naar testtechnologie voor verbetering van de betrouwbaarheid van servoaandrijvingen
Tonghang ontwierp een testschema voor het verbeteren van de betrouwbaarheid, gebaseerd op de applicatieomgeving van servoaandrijvingen. Door gebruik te maken van verschillende spanningstypes om de faalmodi en mechanismen van servoaandrijvingen te stimuleren, identificeerde het schema de spanningslimieten van het product. Testen van servoaandrijvingen hebben aangetoond dat het voorgestelde verhardingstestschema productzwakheden volledig kan blootleggen, wat een basis biedt voor ontwerpverbeteringen en een referentie voor betrouwbaarheidsbeoordelingen van andere producten in de industrie.
Servosystemen zijn kerncomponenten van industriële robots. Als aandrijfapparaat binnen het servosysteem heeft de betrouwbaarheid van de servoaandrijving rechtstreeks invloed op de betrouwbaarheid en operationele mogelijkheden van de hele robot. Het toepassen van betrouwbaarheidshardende testtechnologie op het ontwerp en de ontwikkeling van servoaandrijvingen kan het conflict tussen hoge productbetrouwbaarheid, lage ontwikkelingskosten en korte doorlooptijden effectief aanpakken. Daarom is dit onderzoek van groot belang voor de ontwikkeling van testtechnologie voor de betrouwbaarheid van servoaandrijvingen. Dit artikel, gebaseerd op de toepassingsomgeving van servoaandrijvingen, bepaalde een methode voor het aanbrengen van verhardingsspanning, identificeerde de spanningslimieten van het product, legde productzwakheden volledig bloot en ontdekte productstoringsmodi en prestatievermindering. Via een 'test-verbetering-hertest'-aanpak werden potentiële defecten geleidelijk aangepakt, waardoor uiteindelijk de betrouwbaarheid van de servoaandrijving werd verbeterd.
Structuur van het servosysteem
Een servosysteem bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: een servodriver en een servomotor. De servomotor heeft actuatoren, feedbackcomponenten en remcomponenten.
Introductie van testapparatuur
De betrouwbaarheidshardende testapparatuur wordt gebruikt om de betrouwbaarheid van servoaandrijvingen te testen. Het bestaat uit drie hoofdcomponenten: een snelle temperatuurkamer voor vloeibare stikstof, een pneumatisch schud- en testsysteem met 3- assen en 6- vrijheidsgraden (6DOF) in de kamer, en een elektrische kast en controlesysteem. Deze apparatuur past systematisch stapspanning toe op het product om snel ontwerpfouten te stimuleren, zwakke punten bloot te leggen en de werkings- en faallimieten van het product te bepalen. De testmogelijkheden van het betrouwbaarheidshardende testplatform zijn als volgt:
Temperatuurbereik: -100 tot 200 graden,
Temperatuurstijging: 60 graden /min,
Koelmethode: vloeibare stikstof,
Trillingsmethode: pneumatische 3-assige 6DOF,
Frequentiebereik: 5 Hz tot 10 kHz.
Ontwerp van een testplan
Op basis van de toepassingsomgeving van de servoaandrijving en de feitelijke bedrijfsomstandigheden werden drie spanningstypen ontworpen: temperatuurstress, trillingsstress en spanningswisselingsstress. Deze soorten spanning worden gebruikt om de faalmodi en mechanismen van de servoaandrijving te stimuleren. Het volgende beschrijft kort de mechanismen en faalwijzen die door deze drie soorten stress worden veroorzaakt:
Temperatuur stress
Temperatuurstress kan op een servoaandrijving inwerken door lage temperaturen, hoge temperaturen en temperatuurwisselingen, waardoor de mechanische, fysische, chemische en elektrische eigenschappen ervan worden beïnvloed. Storingsmodi die worden veroorzaakt door temperatuur en wisselingen zijn onder meer: het uitrekken of loskomen van de draad, slecht contact, parameterdrift en slechte circuitstabiliteit, het opengaan en kortsluiten van de printplaat en losse componenten. In de afbeelding wordt een dwarsdoorsnede-van een stapsgewijze stresstest bij lage- temperatuur weergegeven.
Trillingsstress
Trillingsstress maakt direct gebruik van externe krachten om resonantie te veroorzaken in de interne componenten van de servoaandrijving en de onderling verbonden onderdelen, wat mogelijk verslechtering of falen van de prestaties, losraken, slijtage of verlies van structurele kabels kan veroorzaken en kleine defecten en schade kan versterken. Storingsmodi veroorzaakt door trillingen zijn onder meer het opengaan en kortsluiten van printplaten, losse componenten, koude soldeerverbindingen, open soldeerverbindingen, slechte hechting en mechanische defecten. In de figuur wordt een dwarsdoorsnede-van een trillingsstap-stresstest weergegeven.
Spanningscyclusstress
Spanningswisselingen kunnen storingen veroorzaken in servoaandrijfcomponenten die gevoelig zijn voor spanningsschommelingen, waaronder spanningsregelaars, diodes, transistors en relais. Storingsmodi die worden veroorzaakt door spanningswisselingen omvatten intermitterende storingen, verslechtering van de prestaties, circuitstoringen, kortsluitingen en veroudering van de isolatie. Het aanbrengen van spanning wordt stapsgewijs -voor- uitgevoerd, waarbij de stapspanningslimiet de ontwerpwaarde overschrijdt en er voldoende marge is. De lengte van de teststap kan flexibel worden aangepast op basis van de producttoepassing. Bovendien wordt bij het testen van omgevingsstress door trillingen de verblijftijd bij elk spanningsniveau over het algemeen ingesteld op 5 tot 10 minuten om de schade van het product en de bedrijfslimieten te bepalen. Bij temperatuur-omgevingsstresstests moet de verblijftijd bij uitgeschakelde temperatuur worden bepaald op basis van het temperatuurevenwicht van de servo. Als extreme spanning wordt gebruikt om storingen te veroorzaken tijdens temperatuurcyclitests, mag de verblijftijd bij de eindpunttemperatuur niet worden verlengd totdat de servoaandrijving het temperatuurevenwicht volledig heeft bereikt (maximaal 90%).
Foutdetectie
De functie- en prestatietests van de servoaandrijving worden bepaald volgens het ontwerp en de testprincipes van de servoaandrijving. Functie- en prestatietests moeten vóór, tijdens en na de test worden uitgevoerd. Als de servoaandrijving tijdens de betrouwbaarheidsverbeteringstest een van de volgende omstandigheden vertoont, wordt deze beschouwd als defect of defect:
1) De servoaandrijving verliest elke essentiële functie.
2) De prestatieparameters van de servoaandrijving vallen buiten de tolerantie.
3) Mechanische onderdelen, structurele componenten of componenten vertonen scheuren, breuken of schade die de werking, prestaties of structurele integriteit van het besturingssysteem van de servoaandrijving kunnen beïnvloeden.
4) De servoaandrijving beschikt over foutwaarschuwings- en beveiligingsfuncties die een alarm laten horen wanneer er zich een afwijking voordoet, waardoor de servomotor stopt met werken. In de storings- en beveiligingsalarmstatussen geeft de LED op het voorpaneel de alarmcode AL.XXX weer en wordt de servomotor niet ingeschakeld.
Testverificatieresultaten
In het laboratorium hebben we tests uitgevoerd met een servoaandrijving van 400 W van een bepaald merk volgens het ontworpen testplan voor de verharding van de servoaandrijving. Tijdens de test deden zich twee fouten voor, die de operationele limieten van het product bevestigden en ontwerpzwakheden snel aan het licht brachten. Het testplan was effectief. De specifieke fouttypen zijn als volgt:
Temperatuurstressfalen
Storingssymptoom 1: Tijdens een stresstest bij lage- temperatuur van de servoaandrijving daalde de temperatuur tot -20 graden. De servoaandrijving gaf foutcode AL161 weer, wat wijst op een storing in het thermische beveiligingscircuit. Nadat het monster op kamertemperatuur was gebracht, werd de foutcode opgelost en hervatte het monster de normale werking.
Foutanalyse: de servoaandrijving heeft het beveiligingscircuit tegen lage- temperatuur geactiveerd.
Storing Oplossing: Deze fout wordt veroorzaakt door een ontwerpkenmerk van de servoaandrijving. Het vervangen van de temperatuursensor in het lage- beveiligingscircuit van de servoaandrijving door een weerstand van 10 kΩ loste de fout op.
Storingssymptoom 2: Tijdens een stresstest bij lage- temperatuur van de servoaandrijving werd de temperatuur gedurende 5 minuten verlaagd tot -55 graden. De IPM-voedingsspanning overschreed de bovengrens van 16,5 V en bereikte 20,5 V. De -12VA-voedingsspanning van de controller overschreed de bovengrens van 10,8 V en bereikte 16,7 V, waardoor de frequentieregelaar uitschakelde en werd uitgeschakeld.
Foutanalyse: De onderste arm van de W-fase van de IPM (intelligente voedingsmodule) van de servoaandrijving is defect.
Fout Oplossing: IPM van de servoaandrijving De binnenkomende componenten waren defect. Na het vervangen van de componenten keerde het monster terug naar de normale werking.
Trillingsstressfalen
Storingssymptoom 1: Tijdens een trillingsstap-stresstest op de servoaandrijving bereikte het trillingsniveau 40 g. De servoaandrijving gaf foutcode AL 220 weer. Nadat de trilling was gestopt en het monster opnieuw was gestart, lichtte de digitale buis van het weergavepaneel van de servoaandrijving niet op. De busspanning werd bewaakt op 305 V, de IPM-voedingsspanning was 0 V en de voeding van de controller (+12VA) was 0 V.
Foutanalyse: De NTC-thermistorpin in het servoaandrijfcircuit was kapot.
Oplossing: Vervang de NTC-thermistor. Voorkom botsingen en buigen van componenten tijdens het solderen, productie en transport.