يطلب العملاء تقليل حجم الصيانة والمعدات، وزيادة سرعة الإنتاجية وإعداد الماكينة. لتلبية هذه المتطلبات، يختار مصنعو المعدات الحركة التي يتم التحكم فيها بواسطة المؤازرة بدلاً من المكونات الميكانيكية.

يحدد التحكم في الحركة قدرات الآلة وقيودها. لذلك، لتعظيم الإنتاجية والمرونة، ولتقليل الصيانة، يتعين عليك في كثير من الأحيان ترقية كيفية التحكم في الحركة داخل هذا الجهاز. معظم أسباب التحول من تصميمات وأجهزة التحكم التقليدية إلى التحكم المؤازر هي الحصول على واحدة أو أكثر من هذه الفوائد:

• زيادة الإنتاجية. تنتج المحركات المؤازرة معدلات تسارع وسرعات عالية.
• زيادة الدقة. يمكن أن توفر الماكينات الدقة العالية اللازمة لمعالجة قطعة سريعة الحركة.
• زيادة المرونة. تقدم الماكينات إصدارات إلكترونية من المكونات الميكانيكية التقليدية. على سبيل المثال، يمكن تغيير ملفات تعريف الكاميرا الإلكترونية على الفور تقريبًا. يمكن أن تتكيف ملفات تعريف الحركة القابلة للبرمجة مع حجم المنتج وتكوينه المختلف. يمكن أن تتغير نسب "التروس" الإلكترونية لتلائم سرعات الماكينة المختلفة. أيضًا مع التروس الإلكترونية، يمكن وضع المحركات في أي مكان مناسب للاستخدام، لأنها تلغي الحاجة إلى أعمدة طويلة، وتروس، وأحزمة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ "عمود خطي" كهربائي واحد أن يرتبط بعدد غير محدود تقريبًا من المحاور. بالنسبة للآلات ذات التكوينات المتعددة، فهذا يعني أن محاور الحركة الإضافية لا تتطلب روابط ميكانيكية إضافية.

تضيف الماكينات أيضًا المرونة بسبب زيادة المعلومات المتاحة. على سبيل المثال، تقوم العديد من وحدات التحكم المؤازرة بتخزين سجل من الأخطاء وحالات الخطأ التي تساعد في استكشاف الأخطاء وإصلاحها. يمكن لمعظم أنظمة المؤازرة أيضًا عرض مخططات على شكل راسم الذبذبات لتحليل الأداء. • تقليل الصيانة. تساعد الماكينات في تقليل عدد الأجزاء الميكانيكية في الجهاز. التروس الإلكترونية تحل محل الأحزمة. الكاميرات الإلكترونية لا تتأثر بالارتداء. لا تحتاج مفاتيح الحد الإلكترونية إلى إعادة التعديل أو الاستبدال من حين لآخر.

تتطلب الماكينات قدرًا معينًا من الدراسة والخبرة. إذا كنت جديدًا في مجال التحكم المؤازر، فتوقع قضاء بعض الوقت في اختيار نظامك الأول وتطبيقه. (ملاحظة حول مصطلحات المؤازرة: وحدة التحكم بالكلمات تجد عدة استخدامات. النظام أوحركةيقوم جهاز التحكم عادة بتشغيل البرنامج الذي يتحكم في الحركة؛ المحركتحكم تحكم واحدمحرك. لتقليل الارتباك، سنشير إلى وحدات التحكم في المحركات كمحركات).

حجم التطبيق واختياره

قد يبدو اختيار مكونات السيرفو وتحجيمها أمرًا معقدًا بسبب عدد المكونات: المحركات، ومحركات الأقراص، ووحدة التحكم، وإمكانية وجود جهاز كمبيوتر صناعي أو PLC. إذا كانت خلفيتك ميكانيكية، فقد يكون ذلك مخيفًا. ولحسن الحظ، تقوم الشركات - موردو المكونات وشركات تكامل أنظمة التحكم - بتجميع هذه المكونات معًا، بالإضافة إلى تقديم المساعدة في التطبيقات. سواء كنت تفعل ذلك بنفسك أو تشتري حزمة، فإن العملية الأساسية هي:

أولا، حدد المحرك. ابدأ اختيار المحرك باختيار شكل المحرك. المحركات ذات نسب العرض إلى الارتفاع الكبيرة (الطويلة ذات القطر الصغير) هي الأكثر شيوعًا. يمكن أن تكون مربعة أو مستديرة، وتوفر قيمة وأداء ممتازين. تتلاءم المحركات القرصية (القصيرة ذات القطر الكبير) مع الأماكن الضيقة وتوفر تسارعًا عاليًا بفضل دواراتها ذات القصور الذاتي المنخفض. كلا هذين المحركين متوفران في إصدارات مختومة وغير مختومة.

محركات بدون إطار أو متكاملة، تفصل بين الدوار والجزء الثابت لدمجها في الماكينة. تتيح هذه المحركات تصميمًا مدمجًا، وتعزز تشغيل الدفع المباشر من خلال زيادة الدقة وتقليل الاهتزاز.

المحركات الخطية، التي تحل محل المحرك الدوار القياسي وآليات القيادة المرتبطة به، تخلق حركة خطية مباشرة. يمكنهم زيادة الإنتاجية والدقة في وقت واحد عدة مرات.

تحجيم المحرك. يعتمد حجم المحرك بشكل أساسي على عزم الدوران: الذروة والمستمر. يمكن أن يكون تغيير حجم المحركات أمرًا صعبًا وقد لا يتم اكتشاف الأخطاء إلا في وقت متأخر من دورة التطوير. نظرًا لأنه قد يكون من الصعب زيادة حجم المحرك عند هذه النقطة، فمن الحكمة تضمين الهامش في حساباتك. إذا كنت جديدًا في هذه العملية، فمن المحتمل أن تعتمد على مهندسي التطبيقات في شركات السيارات.

حدد ردود الفعل. أجهزة التغذية الراجعة الأكثر شيوعًا هي أجهزة التشفير وأجهزة الحل. أجهزة التشفير هي أجهزة بصرية تنتج قطارًا نبضيًا. يتناسب عدد النبضات مع السفر الزاوي. إنها توفر دقة عالية، خاصة عند الدقة العالية. المحللات عبارة عن أجهزة كهروميكانيكية تستشعر الموقع المطلق خلال دورة واحدة للمحرك وهي معروفة بصلابتها. اختر الخيار الذي يناسب طلبك.

بعد تحديد أنواع أجهزة استشعار ردود الفعل، تحتاج إلى تحديد دقتها. بشكل عام، سيوفر برنامج تشفير مكون من 1000 خط، أو ما يعادله، محلل 12 بت، دقة كافية. وينتج كلاهما حوالي 4000 موضع مختلف في كل دورة، وهو ما يعادل دقة تبلغ حوالي 0.1 درجة. ومع ذلك، إذا كان التطبيق الخاص بك يحتاج إلى دقة أعلى، فيجب عليك تحديد المستشعر بشكل مناسب. كلمة تحذير واحدة: التفريق بين الدقة والدقة. توفر العديد من الماكينات دقة قابلة للتحديد لتعليقات المحلل؛ ومع ذلك، فإن الدقة (عادةً ما بين 10 و40 دقيقة قوسية) قد لا تتأثر.

حدد محرك الأقراص. فكر فيما إذا كنت تريد وحدة إمداد الطاقة (منفصلة) أو مدمجة في محرك الأقراص. مع وجود ثلاثة محركات أقراص أو أكثر من نفس العائلة على مقربة، تعمل مصادر الطاقة المعيارية بشكل جيد. مع محور واحد، عادة ما تكون مصادر الطاقة المتكاملة مناسبة بشكل أفضل. مع وجود محورين، كلا الحلين متماثلان تقريبًا.

إذا كنت تخطط لإحاطة محرك الأقراص، فضع في اعتبارك أن أحجام محركات الأقراص تختلف بشكل كبير وقد تؤثر على الحجم الإجمالي للمعدات. اعتمادًا على حجم العلبة، قد تحتاج أيضًا إلى التحقق من خيارات التبريد المختلفة.

تخفيف جيب مقابل ست خطوات

يميل شكل موجة الطاقة من المحرك إلى المحرك إلى أن يأتي بطريقتين بالنسبة للمحركات المؤازرة بدون فرش: موجة ذات ست خطوات وموجة جيبية. في الموجة الجيبية، ينتج شكل موجة التيار الناتج عن المحرك تيارًا يقارب موجة جيبية. وهذا ينتج عزم دوران أكثر سلاسة وتسخين أقل. تنتج الطريقة المكونة من ست خطوات موجة مربعة مكونة من ستة أجزاء باستخدام إلكترونيات بسيطة. على الرغم من انخفاض التكلفة، إلا أن المحرك ذو الست خطوات يتميز بالتشغيل التقريبي بسرعات منخفضة.

ضبط المرونة. يعد الضبط، وهو عملية اختيار المكاسب في حلقات التغذية الراجعة، ضروريًا للأداء العالي وللحفاظ على التشغيل المستقر. في الماضي، كان الضبط فنًا أكثر منه علمًا. الآن، توفر محركات الأقراص المؤازرة الحديثة مجموعة من الأدوات لمساعدة مصممي الآلات. يعد الضبط التلقائي (أو الضبط الذاتي)، وهي العملية التي يقوم فيها محرك الأقراص بإثارة النظام الميكانيكي وتوليد مجموعة من مكاسب الحلقة، أمرًا قياسيًا تقريبًا. يتم ضبط معظم محركات الأقراص بمكاسب رقمية، لذا لن تحتاج إلى مكواة لحام أو أداة تشذيب وعاء (مفك براغي صغير). قد تحتاج إلى الطرق الأكثر تعقيدًا في بعض الأحيان فقط، ولكن توفرها يوفر المزيد من الخيارات.

يمكن أن تكون محركات الأقراص التناظرية أقل تكلفة، ولكن قد تحتاج إلى ضبط الحلقات عن طريق ضبط مقاييس فرق الجهد أو تغيير المكونات السلبية. أيًا كان اختيارك، يعد الضبط جزءًا من منحنى التعلم ويتطلب بعض الدراسة والتجريب.

قيادة الاتصالات. تستخدم العديد من محركات الأقراص إشارة تناظرية لتوصيل أوامر السرعة وعزم الدوران. ومع ذلك، فإن الاتصالات الرقمية تكتسب شعبية، لأنها تقلل من أسلاك الاتصالات وتزيد من مرونة النظام. تتوافق العديد من محركات الأقراص مع شبكات مثل DeviceNet وProfibus وشبكة جديدة خاصة للتحكم في الحركة تسمى Sercos.

الجهد االكهربى. انتبه إلى أن طاقة 110 فولت تيار متردد قد يكون من الصعب الحصول عليها في المصنع. في أوروبا، يحظى نظام 460 Vac بشعبية كبيرة؛ قد يتطلب استخدام محركات 230 فولت تيار متردد وجود محول في الأجهزة للاستخدام في الخارج. لسوء الحظ، يمكن أن تكون محركات أقراص 460 Vac باهظة الثمن. الحل الوسط هو مصدر الطاقة العالمي الذي يستخدم أشباه موصلات الطاقة لتحويل مستويات الجهد. بالنسبة للأنظمة ذات مصادر طاقة معيارية، يمكن لمصدر طاقة عالمي واحد استخدام أي جهد يتراوح من 230 إلى 480 فولت تيار متردد لتشغيل عدة محاور بقدرة 230 فولت تيار متردد.

النقطة الأخيرة التي يجب أخذها في الاعتبار، هي أنه باستخدام عدد صغير فقط من عائلات محركات الأقراص على الجهاز، يمكنك تبسيط قائمة قطع الغيار.

حدد وحدة التحكم

عند اختيار وحدة التحكم، اختر محورًا واحدًا أو محاورًا متعددة. تجمع وحدات التحكم أحادية المحور بين وحدة التحكم في الحركة والمحرك وغالبًا ما يكون مصدر طاقة مدمجًا في حزمة واحدة. في الأنظمة ذات المحور الواحد أو المحورين، يمكن لوحدات التحكم هذه تقليل التكلفة والحجم والأسلاك وتعقيد النظام.

عادةً ما تكون وحدات التحكم متعددة المحاور أكثر ملاءمة للأنظمة الأكثر تعقيدًا. أولاً، تعمل عادةً على تقليل التكلفة، خاصة مع تزايد عدد المحاور. ثانيًا، أنها تقلل من تعقيد النظام لأن برنامجًا واحدًا يمكنه التحكم في كل الحركة. توفر وحدات التحكم في الحركة هذه أيضًا مرونة أكبر في المزامنة نظرًا لأنها عادةً ما تسمح لأي محور بالارتباط بأي محور آخر، وتسمح لك بتعديل هذا الارتباط أثناء تنفيذ البرنامج.

بعد اختيار وحدة التحكم الخاصة بك، ستحتاج إلى اختيار تكوين "الصندوق" أو "اللوحة". تكوين الصندوق عبارة عن وحدة تحكم مغلقة قادرة على التشغيل المستقل. يتم توصيل وحدات التحكم في اللوحة بأجهزة الكمبيوتر الصناعية. إذا كان لديك جهاز كمبيوتر صناعي على الجهاز بالفعل، فيمكن للوحة المتوافقة أن تقلل التكلفة وتعزز التكامل بين التحكم والجهاز. إذا كنت لا تخطط لاستخدام جهاز كمبيوتر صناعي، فعادةً ما يكون من الأسهل إضافة وحدة التحكم القائمة على الصندوق.

تقييم مجموعة الميزات

وأخيرًا، قم بتقييم ميزات وحدة التحكم. خذ بعين الاعتبار الوظائف التي تمت مناقشتها حتى الآن: التروس، والكاميرات، والتسجيل عالي السرعة، ومفاتيح الحد القابلة للبرمجة. تقدم معظم وحدات التحكم هذه الميزات بشكل ما، ولكن يجب مقارنة التفاصيل مع احتياجات التطبيق الخاص بك. هل تحتاج إلى تغيير نسب التروس أثناء التشغيل؟ هل تحتاج إلى تعديل ملفات تعريف الكاميرا بسرعة؟ ما هي دقة التسجيل التي تحتاجها؟ هل تحتاج إلى تغيير السرعة أو موضع الهدف أثناء التشغيل؟ هل تدعم وحدة التحكم محاور كافية لهذا التطبيق؟ هل تناسب الإصدارات المستقبلية من جهازك؟

التعامل مع التكلفة

غالبًا ما تكون تكلفة مكونات المؤازرة أعلى من تكلفة المكونات الميكانيكية التي تحل محلها. ومع ذلك، هناك بعض العوامل الهامة التي تخفف من هذه التكلفة المرتفعة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التخلص من الأجهزة الميكانيكية المعقدة إلى تقليل التكلفة الإجمالية وحجم الماكينة، مما قد يزيد من قيمة النظام. غالبًا ما تحل وحدة التحكم المؤازرة محل PLC؛ وفي هذه الحالة، يمكن تعويض التكلفة الكاملة للتحويل إلى الماكينات. قد تؤدي المرونة الإضافية إلى تقليل عدد نماذج الآلات، أو العمليات المطلوبة لإنتاج خط من الآلات، وبالتالي تقليل تكاليف التصنيع.

اعتبارات عامة

وبعيدًا عن وظائف الحركة، هناك أسئلة أخرى يجب طرحها. هل اللغة قادرة على دعم عملياتك؟ هل الأمر معقد للغاية لدرجة أنك ستحتاج إلى قضاء وقت طويل في تعلمه؟ هل يدعم المنتج تعدد المهام؟ تقنية تسمح لك بكتابة برامج مختلفة لعمليات مختلفة، كما أن تعدد المهام يبسط برمجة الأجهزة المعقدة.

قد يكون من الصعب الإجابة على كل هذه الأسئلة، خاصة إذا كنت جديدًا في مجال التحكم الإلكتروني في الحركة. معظم الشركات التي تقدم وحدات التحكم تدعمها جيدًا. أثناء عملية الاختيار، اطرح العديد من الأسئلة. لا يساعدك ذلك على تقييم المنتج فحسب، بل يساعدك أيضًا على تقييم الدعم. وأخيرًا، فكر في مستقبل نشاط التطوير في شركتك. اختر الموردين الذين يمكنهم تقديم المنتجات والدعم الآن وعلى مدى السنوات القادمة.