Kina tillverkare av servodrivningar och motorer
Tonghang är specialiserat på industriella automationsprodukter såsom servodrivningar och servomotorer. Dessa produkter täcker serierna med låg-, mellan- och hög-spänning, med ett brett effektområde från 100W till 22kW. Tonghang har framgångsrikt utvecklat en mängd bus-baserade servoenheter, inklusive EtherCAT, CANOpen och MECHATROLINK III. De erbjuder även servosystem för gängmaskiner och servokontrollsystem för industriella snabbhastighetsdörrar. Dessutom kan de utveckla skräddarsydda servoprodukter skräddarsydda för individuella branschers behov.
Vår adress
Byggnad 3, No.398 Hanghai Road, Yuyue Town, Deqing County, Huzhou City, Zhejiang-provinsen, Kina
Telefonnummer
8613385726890
E-e-post
krystalshen@hzth-edrive.com
Forskning om metoden för att eliminera störningar av servodrivning
Tonghang föreslogs under förbättringen av det automatiska positioneringssystemet för kantpressar för att eliminera störningsproblem med servodrivningar. Stabilitet och tillförlitlighet är grundläggande krav för ett system. Användningen av servomotorer i stora kantpressskontrollsystem, på grund av behovet av exakt positionering, har dock lett till betydande störningsproblem. För att eliminera störningar analyserades huvudorsakerna och kopplingsvägarna för störningar. Hårdvaruanti-interferensteknik, såsom jordning, isoleringstransformatorfiltrering, magnetisk ringavmagnetisering och isoleringsmotstånd, användes för att eliminera störningsvägar i systemet, vilket säkerställer normal driftsättning och drift.
Under förbättringen av kantpressens styrsystem stötte vi på störningar orsakade av användningen av servomotorer. Vi sammanfattade processen för att lösa denna störning. Under installationen av elskåpet genererade misslyckandet med att separera ström- och signalkablar, tillsammans med driften av servomotordriften, betydande elektromagnetiska störningar på känsliga komponenter (sensorer) och deras signalkonditioneringskretsar i systemet.
En anti-interferenslösning för servosystemet utvecklades genom experimentella metoder för att förbättra systemets stabilitet och tillförlitlighet. Under de senaste åren, med utvecklingen av olika discipliner och teknologier, har servodrivenheter i AC-servostyrningsteknik, som styrenheter för servomotorer, blivit mycket använda. Men på grund av egenskaperna hos deras funktion blir störningar ett betydande problem. Den kan kopplas till känslig utrustning genom ledning och strålning. Därför är det absolut nödvändigt att ta itu med och föreslå en rad effektiva anti-interferensåtgärder genom experimentella metoder för att förbättra stabiliteten och tillförlitligheten hos systemet och testutrustningen.
Orsaker till systemstörningar
Metod för eliminering av hårdvaruinterferens
1. Jordning och magnetisk ringavmagnetisering
Magnetisk ringavmagnetisering är i första hand avsedd att adressera störningar orsakade av det faktum att motorförarens kraftledning och den externa PLC:ns signalledning inte separerades under den exakta positioneringen av kantpressen under denna designprocess.
Magnetringar i vanligt-läge används för att adressera de olika störkällorna som uppstår under kantpressens designprocess. Gemensam-modstörström verkar mellan signalledningen och jordledningen och flyter halvvägs genom varje signallinje i samma riktning, med jordledningen som en gemensam returväg. Principen bakom vanligt-mode magnetiska ringar är den gemensamma-mode-induktorn, som i huvudsak är ett dubbelriktat filter: å ena sidan filtrerar den bort vanlig-mod elektromagnetisk interferens på signallinjen, och å andra sidan undertrycker den sin egen elektromagnetiska störning, vilket förhindrar att den påverkar normal drift av annan elektronisk utrustning elektromagnetisk miljö.
Bilden visar det interna kretsschemat för en vanlig induktor för vanligt-läge. I den faktiska kretsdesignen kan fler-stegs vanligt-lägeskretsar också användas för att ytterligare filtrera bort elektromagnetisk interferens.
2. Isolationstransformatorfiltrering
En isoleringstransformator är konstruerad av en järnkärna, koppartråd, ledningar och andra isoleringsmaterial. Dess ingång och utgång är oberoende, utan gemensam linje. Till skillnad från autotransformatorer används isoleringstransformatorer i stor utsträckning inom elektronikindustrin, industri- och gruvföretag och för styrning av strömförsörjning för allmänna kretsar i mekanisk utrustning, såväl som för säkerhetsbelysning och indikatorlampor.
Den här artikeln undersöker störningsdämpning för isolationstransformatorer som används i servodrifter med 2000N, 7,5 kW utgångsmotorer. Detta isolerar PLC-strömförsörjningen i styrströmförsörjningen från andra strömkällor (strömförsörjning, switchande strömförsörjning och andra relästyrda strömförsörjningar), vilket effektivt isolerar primär- och sekundärsidorna. Dessutom dämpar den höga-högfrekvensförlusten hos järnkärnan högfrekvent brus från att komma in i styrkretsen. Att använda en isoleringstransformator för att hänga upp sekundärsidan i förhållande till jord är endast lämplig för applikationer med ett litet strömförsörjningsområde och korta ledningar. I detta fall är systemets kapacitiva ström till jord för låg för att utgöra en risk för personalen. En isolationstransformator är en 1:1 transformator med en enfas 220V primär och en enfas 220V sekundär. Alternativt används en trefas primär-V, den sekundära är också trefas 380V. Som visas i figuren.
3. Isolationsmotstånd
Att isolera störningar med små motstånd är inte en vanlig metod och är inte lämplig för alla kretsar. Den här artikeln kombinerar flera metoder för att föreslå en metod för att eliminera servostörningar på styrenheten, vilket i sin tur påverkar skärmutgången. Ett 125 ohm motstånd läggs till mellan PLC-kommunikationslinjerna och skärmkommunikationslinjerna, som visas i figuren.
Sammanfattning
Den här artikeln diskuterar felsökningsprocessen för ett automatiskt positioneringssystem med kantpress. På grund av behovet av att förbättra positioneringsförskjutningen och införliva en servodrivenhet, för att eliminera störningar som orsakas av servodrivningen på felsökningssystemet, användes hårdvaruanti-interferensteknologier såsom jordning, isolationstransformatorfiltrering, magnetisk ringavmagnetisering och isolationsmotstånd för att avbryta störningsvägen i systemet och därmed avbryta systemets normala funktion och därmed debugguring.
Forskning om teknik för förbättrad tillförlitlighet för servodrivning
Tonghang designade ett testschema för tillförlitlighetshärdning baserat på servodrivningsapplikationsmiljön. Genom att använda olika spänningstyper för att stimulera fellägen och mekanismer för servodrivning, identifierade schemat produktens spänningsgränser. Servodrivningstestning verifierade att det föreslagna härdningstestschemat helt kan exponera produktens svagheter, vilket ger en grund för designförbättringar och en referens för tillförlitlighetsbedömningar av andra produkter i branschen.
Servosystem är kärnkomponenter i industrirobotar. Som den drivande enheten i servosystemet påverkar servodrivningens tillförlitlighet direkt tillförlitligheten och funktionsförmågan hos hela roboten. Genom att tillämpa testteknik för tillförlitlighetshärdning på servodrivsystems design och utveckling kan konflikten mellan hög produkttillförlitlighet, låga utvecklingskostnader och korta ledtider effektivt hanteras. Därför är denna forskning av stor betydelse för utvecklingen av testteknik för servodrivningstillförlitlighetshärdning. Detta papper, baserat på applikationsmiljön för servodrivning, fastställde en appliceringsmetod för härdningsspänning, identifierade produktens spänningsgränser, helt exponerade produktens svagheter och upptäckte produktfellägen och prestandaförsämring. Genom ett "test-förbättra-retest"-metod åtgärdades potentiella defekter gradvis, vilket i slutändan förbättrade servoenhetens tillförlitlighet.
Servosystemstruktur
Ett servosystem består huvudsakligen av två delar: en servodrivare och en servomotor. Servomotorn har ställdon, återkopplingskomponenter och bromskomponenter.
Testutrustning Introduktion
Testutrustningen för tillförlitlighetshärdning används för att testa servodrivningarnas tillförlitlighet. Den består av tre huvudkomponenter: en snabbtemperaturkammare för flytande kväve, en pneumatisk 3-axel 6-frihetsgrad (6DOF) skak- och testsystem inrymt i kammaren, och ett elskåp och kontrollsystem. Denna utrustning applicerar systematiskt stegbelastning på produkten för att snabbt stimulera konstruktionsbrister, exponera svagheter och fastställa produktens drift- och felgränser. Testplattformens testmöjligheter för tillförlitlighetshärdning är följande:
Temperaturområde: -100 till 200 grader,
Temperaturramphastighet: 60 grader/min,
Kylmetod: Flytande kväve,
Vibrationsmetod: Pneumatisk 3-axlig 6DOF,
Frekvensområde: 5 Hz till 10 kHz.
Testplansdesign
Baserat på servodrivningens applikationsmiljö och faktiska driftsförhållanden, designades tre spänningstyper: temperaturpåkänning, vibrationspåkänning och spänningscykelspänning. Dessa spänningstyper används för att stimulera servodrivningens fellägen och mekanismer. Följande beskriver kortfattat mekanismerna och metoderna för fel som induceras av dessa tre stresstyper:
Temperaturstress
Temperaturstress kan påverka en servodrivning genom låga temperaturer, höga temperaturer och temperaturcykler, vilket påverkar dess mekaniska, fysikaliska, kemiska och elektriska egenskaper. Fellägen som utlöses av temperatur och cykling inkluderar: trådsträckning eller lossning, dålig kontakt, parameterdrift och dålig kretsstabilitet, kretskort öppnas och kortsluts, och lösa komponenter. Ett-tvärsnitt av ett stresstest med låg-temperatursteg visas i figuren.
Vibrationsstress
Vibrationspåkänning använder direkt externa krafter för att inducera resonans i servodrivningens interna komponenter och deras sammankopplade delar, vilket kan orsaka försämring eller fel på prestanda, lossning, slitage eller förlust av strukturella kablar och förstärker mindre defekter och skador. Fellägen som induceras av vibrationer inkluderar kretskortsöppningar och kortslutningar, lösa komponenter, kalla lödfogar, öppna lödfogar, dålig vidhäftning och mekaniska defekter. Ett-tvärsnitt av ett vibrationsstegspåkänningstest visas i figuren.
Spänningscykelspänning
Spänningscykler kan utlösa fel i servodrivningskomponenter som är känsliga för spänningsfluktuationer, inklusive spänningsregulatorer, dioder, transistorer och reläer. Fellägen som utlöses av spänningscykler inkluderar intermittent fel, prestandaförsämring, kretsfel, kortslutningar och åldrande av isoleringen. Stressapplicering utförs steg-för-steg, med stegspänningsgränsen som överskrider designvärdet och ger tillräcklig marginal. Teststegslängden kan flexibelt justeras baserat på produktapplikationen. Vidare, vid miljöbelastningstestning av vibrationer, sätts uppehållstiden vid varje stegspänningsnivå i allmänhet till 5 till 10 minuter för att fastställa produktens skador och driftsgränser. Vid temperaturomgivningsstresstestning bör uppehållstiden för strömavstängning-bestämmas baserat på servons temperaturjämvikt. Om extrem påfrestning används för att inducera fel under temperaturcykeltestning, bör uppehållstiden vid ändpunktstemperaturen inte förlängas förrän servodrivningen har nått helt temperaturjämvikt (max 90%).
Felsökning
Funktions- och prestandatestning av servodrivningen bestäms enligt servodrivningens design och testprinciper. Funktions- och prestandatestning bör utföras före, under och efter testet. Om servodrivningen uppvisar något av följande tillstånd under tillförlitlighetstestet, kommer det att anses vara felaktigt eller felaktigt:
1) Servodrivningen förlorar alla väsentliga funktioner.
2) Servofrekvensomriktarens prestandaparametrar är utanför toleransen.
3) Mekaniska delar, strukturella komponenter eller komponenter uppvisar sprickor, brott eller skador som kan påverka servodrivsystemets funktion, prestanda eller strukturella integritet.
4) Servofrekvensomriktaren har felvarnings- och skyddsfunktioner som avger ett larm när en anomali inträffar, vilket gör att servomotorn slutar fungera. I fel- och skyddslarmtillstånden visar frontpanelens lysdiod larmkoden AL.XXX, och servomotorn kommer inte att slås på.
Testverifieringsresultat
I laboratoriet genomförde vi tester med en 400 W servodrivning från ett visst märke enligt den designade servodrivningens härdningstestplan. Två fel inträffade under testet, vilket bekräftade produktens driftsgränser och snabbt identifierade designsvagheter. Testplanen var effektiv. De specifika feltyperna är följande:
Temperaturspänningsfel
Fel Symptom 1: Under ett stresstest med låg-temperatursteg på servodrivningen sjönk temperaturen till -20 grader. Servodrivenheten visade felkod AL161, vilket indikerar ett fel på termisk skyddskrets. Efter att provet återförts till rumstemperatur löstes felkoden och provet återupptogs till normal drift.
Felanalys: Servoenheten utlöste skyddskretsen för låg-temperatur.
Fel Lösning: Detta fel orsakas av en designfunktion hos servodrivningen. Att byta ut temperatursensorn i servoenhetens låg-temperaturskyddskrets med ett 10 kΩ-motstånd löste felet.
Fel Symptom 2: Under ett stresstest med låg-temperatursteg av servodrivningen sänktes temperaturen till -55 grader i 5 minuter. IPM-strömförsörjningsspänningen överskred den övre gränsen på 16,5 V och nådde 20,5 V. -12VA-styrenhetens strömförsörjningsspänning överskred den övre gränsen på 10,8 V och nådde 16,7 V, vilket fick frekvensomriktaren att trippa och stängas av.
Felanalys: Den nedre armen i W-fasen på servodrivenhetens IPM (intelligent kraftmodul) misslyckades.
Fel Lösning: Servoenhetens IPM De inkommande komponenterna var defekta. Efter byte av komponenterna återgick provet till normal drift.
Vibrationsspänningsfel
Fel Symptom 1: Under ett vibrationsstegspåkänningstest på servodrivningen nådde vibrationsnivån 40 g. Servodrivenheten visade felkod AL 220. Efter att vibrationen stoppats och provet startats om, tändes inte servodrivenhetens displaypanels digitala rör. Bussspänningen övervakades vid 305 V, IPM-strömförsörjningsspänningen var 0 V och styrenhetens strömförsörjning (+12VA) var 0 V.
Felanalys: NTC-termistorstiftet i servodrivkretsen var bruten.
Lösning: Byt ut NTC-termistorn. Undvik kollision och böjning av komponenter under lödning, produktion och transport.