全球運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
專(zhuān)業(yè)電氣自動(dòng)化展SPS/IPC/Drives Exhibition and Conference (德國(guó)紐倫堡,2005年11月22~24日)所取得的成功可從以下3個(gè)方面來(lái)證明,參展企業(yè)(1160家)、展位面積(7.3萬(wàn)平米)與參觀人數(shù)(3.46萬(wàn))——分別比2004年增加12.6%、12.1%及8.7%。除上述統(tǒng)計(jì)數(shù)字外,本次展會(huì)還集中了全部電氣驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與相關(guān)軟件。下面我們有選擇地介紹一些由ABB、Baum焞ler、B&R工業(yè)自動(dòng)化、艾爾默運(yùn)動(dòng)控制 (Elmo Motion Control)、艾默生控制技術(shù)、羅克韋爾自動(dòng)化、施耐德電氣、SEW-Eurodrive、西門(mén)子以及安川電機(jī)等公司展出的產(chǎn)品。
在ABB公司展出的眾多驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制與相關(guān)產(chǎn)品中,我們主要介紹其新型直流驅(qū)動(dòng)器——DCS800。該驅(qū)動(dòng)器據(jù)稱(chēng)能提供更簡(jiǎn)單的配置、安裝與操作控制。操作員可使用一個(gè)類(lèi)似手機(jī)、帶高分辨率顯示器與上下功能鍵的裝置來(lái)進(jìn)行操作。DCS800驅(qū)動(dòng)器帶有一個(gè)內(nèi)置PLC,用于處理本地控制與眾多(用于擴(kuò)展的)附加模塊、增加的I/O點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)總線連接。設(shè)計(jì)提供5~20000馬力的DCS800,采用230~1200 V交流電源,可與以前的DCS驅(qū)動(dòng)器向后兼容,并采用與其交流驅(qū)動(dòng)器配對(duì)產(chǎn)品ACS800一樣的軟件與工程工具。該產(chǎn)品于2006年1季度在北美上市。
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為具有可擴(kuò)展性,ABB 公司的DCS800 系列驅(qū)動(dòng)器由7 種不同尺寸的產(chǎn)品組成,這里給出的是4 種小尺寸產(chǎn)品。
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行星齒輪傳動(dòng)減速器被無(wú)縫集成在Baumüller公司的DSD 56-IPG型驅(qū)動(dòng)器機(jī)殼中,三相同步伺服電機(jī)可減少灰塵污染。機(jī)殼具有IP65 級(jí)密封。
其他ABB公司產(chǎn)品包括輸出功率高達(dá)4 kW的元件級(jí)驅(qū)動(dòng)器 (Component Drive),有ACS50、 ACS150及其他幾種型號(hào),以及較大的ACS350。ACS150與ACS350的特點(diǎn)是,通過(guò)電池供電操作員接口,無(wú)需啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器即可進(jìn)行設(shè)置編程(已獲專(zhuān)利)?!斑@意味著用戶可根據(jù)配置向?qū)?lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行編程,”ABB公司交流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理Teemu Jalava解釋說(shuō)。該配置方法還能屏蔽掉那些對(duì)某些應(yīng)用并不需要的極寬參數(shù)范圍。
ABB還展出了新的ACS800 04型驅(qū)動(dòng)器,一種設(shè)計(jì)用于機(jī)柜安裝、所謂的“運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器”。它依靠電機(jī)軸與負(fù)載上的兩個(gè)編碼器來(lái)對(duì)0.55~1900 kW功率范圍內(nèi)的低慣性感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行定位控制。
Baum焞ler公司展出了一系列旋轉(zhuǎn)及線性伺服、扭矩及直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)與相關(guān)控制器。值得注意的是其尺寸加大了的、帶集成行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的高性能伺服電機(jī)。該電機(jī)擁有98%的高效率及很低的噪聲,Baum焞ler公司電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理Stephan Reiss介紹說(shuō)。計(jì)劃于2006年生產(chǎn)的DSD 56-IPG型電機(jī),輸出功率將比DSD系列中的早期產(chǎn)品提高1.37kW。
Reiss還提到了DA異步(感應(yīng))電機(jī)的輸出功率從260 kW提高到了450 kW。DA 280具有空冷 (IP23) 和水冷 (IP54) 兩個(gè)版本,將于2006年初開(kāi)始生產(chǎn)。同時(shí),該公司的直接驅(qū)動(dòng)DST高扭矩電機(jī),可在100~300 rpm轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得高達(dá)13500 Nm的扭矩。集成在DST電機(jī)中的止推軸承可承受住擠壓機(jī)器中產(chǎn)生的高軸力,而這正是這三種電機(jī)的主要應(yīng)用。
AcoposMulti 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是B&R工業(yè)自動(dòng)化公司展臺(tái)(面積比去年增加了39%)上的亮點(diǎn)。據(jù)B&R 公司應(yīng)用工程師Rainer R焎k 介紹,Acopos系列驅(qū)動(dòng)器的“l(fā)ogical progression”包括以下三個(gè)部分:背板轉(zhuǎn)換器、電源模塊與軸模塊(每個(gè)模塊為1到2個(gè)軸服務(wù))。
AcoposMulti集成了一個(gè)24V的輔助電源模塊,節(jié)省了機(jī)柜空間,并為驅(qū)動(dòng)器、控制器或外圍設(shè)備提供一個(gè)到直流總線的連接,來(lái)獲得開(kāi)/短路及過(guò)載保護(hù)。該模塊化及可擴(kuò)展AcoposMulti模塊,使用和其他的公司產(chǎn)品一樣的Automation Studio軟件工具,并能和以前的Acopos系統(tǒng)向后兼容。該產(chǎn)品目前已在歐洲提供現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估版,并計(jì)劃于2006年第3季度在美國(guó)上市。
艾爾默公司這次展出了一系列伺服驅(qū)動(dòng)器與控制器,包括最新的微型數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器Whistle及其模擬配對(duì)品Ocarina。這些火柴盒大小的驅(qū)動(dòng)器尺寸雖僅為:2 x 1.8 x 0.6英寸,但卻能提供0.5 kW的連續(xù)功率(或1kW的峰值功率)。艾爾默公司總經(jīng)理Haim Monhait將Whistle稱(chēng)為具有“當(dāng)今市場(chǎng)上最高功率密度與智能”的伺服驅(qū)動(dòng)器。
Emerson Control Techniques(艾默生控制技術(shù))公司面積很大并經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的展臺(tái),展出了Unidrive及其他交、直流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。Unidrive SP驅(qū)動(dòng)器覆蓋低功率范圍 (0.55~132 kW),而Unidrive SPM C模塊化驅(qū)動(dòng)器則覆蓋高達(dá)200 kW(使用兩個(gè)單元的話可達(dá)到355 kW)的高功率范圍,獨(dú)立型Unidrive 機(jī)柜安裝單元驅(qū)動(dòng)器(SP6、7、8及9)能輸出110~675 kW的功率。
艾默生公司的Leroy-Somer品牌(及業(yè)務(wù)實(shí)體)在本次展會(huì)上也很顯眼,例如,額定輸出功率為0.25~11 kW 的Varmeca型集成可變速度電機(jī)與可變速度驅(qū)動(dòng)器 (VSD),具有閉環(huán)矢量與分布式 (Proxdrive) 兩個(gè)版本。值得注意的是適合在潛在爆燃性氣體中工作的VSD系統(tǒng) (ATEX)。而額定輸出功率為 0.55~400 kW的FLSD驅(qū)動(dòng)器,則據(jù)稱(chēng)能在IIB類(lèi)或IIC區(qū)1類(lèi)2分類(lèi)氣體中工作。
Rockwell Automation公司展出的產(chǎn)品較突出的是Kinetix集成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、CompactLogix與PowerFlex驅(qū)動(dòng)技術(shù)?!氨敬握箷?huì)我們著重推出的是產(chǎn)品與部件而不是系統(tǒng)”,現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)部經(jīng)理Dirk Weber解釋說(shuō),譬如功率控制與驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品,不過(guò)也展出了一批“系統(tǒng)解決方案”。
從價(jià)格角度看,CompactLogix主要針對(duì)的是低端自動(dòng)化應(yīng)用,包括OEM應(yīng)用。PowerFlex的發(fā)展路線圖顯示,將于2006~07年出現(xiàn)的“公共工業(yè)協(xié)議 (CIP) 運(yùn)動(dòng)應(yīng)用協(xié)議”,有望無(wú)縫同步在同一系統(tǒng)中運(yùn)行的多軸伺服與變頻驅(qū)動(dòng)器。
Schneider Electric這次展出的眾多產(chǎn)品包括可變頻驅(qū)動(dòng)器 (VFD)(如用于泵/風(fēng)扇應(yīng)用的Altivar 71與Altivar 61型驅(qū)動(dòng)器)、伺服控制器(如具有和VFD一樣外形的低成本Lexium 05型控制器)以及各種面向安全的工廠自動(dòng)化產(chǎn)品等。
Schneider Electric公司的Berger Lahr品牌在其展臺(tái)上隨處可見(jiàn)。其智能、集成電機(jī)與控制器產(chǎn)品 (Icla) 主要有以下三個(gè)電機(jī)版本:步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)與同步三相電整流電機(jī)。Icla(來(lái)源于“集成、閉環(huán)、執(zhí)行器”的首字母縮寫(xiě))將電機(jī)、位置控制、功率電子與反饋集成在一個(gè)緊湊單元中。
分布式自動(dòng)化架構(gòu)的倡導(dǎo)者SEW-Eurodrive公司,一直在關(guān)注全球分布式驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用情況。據(jù)SEW公司全球市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)與工程經(jīng)理Frank H歳eth介紹,歐洲和北美是最能接受分布式驅(qū)動(dòng)器的地區(qū)。不過(guò)南美目前仍被認(rèn)為是一個(gè)不確定的市場(chǎng),他補(bǔ)充說(shuō)。
SEW公司進(jìn)行的其他開(kāi)發(fā)包括(增加了沖洗功能的)第二代Movimot 分布式電機(jī)控制裝置與Movifit— 一組新的帶可變頻率驅(qū)動(dòng)器 (VFD) 與電機(jī)控制開(kāi)關(guān)以及(通過(guò)安裝在電機(jī)附近機(jī)盒中以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的)分布式通信的功率部件。Movifit 具有三個(gè)版本:可控制三個(gè)Movimot電機(jī)輸出額定3 kW 功率并提供功率保護(hù)的Movifit-MC;可提供雙向旋轉(zhuǎn)控制輸出4 kW(單通道電機(jī)開(kāi)關(guān))或?qū)刹?.2kW電機(jī)提供單向旋轉(zhuǎn)控制(雙通道開(kāi)關(guān))的“電子電機(jī)開(kāi)關(guān)(起動(dòng)器)” Movifit-SC;以及集成了額定 0.37~1.5 kW 或2.2~4 kW輸出功率VFD與安全功能的Movift-FC。
Höreth還介紹了他們公司在Movigear(一款將電機(jī)、齒輪減速器與電子電路集成的設(shè)備)上所取得的進(jìn)展。在2005年漢諾威博覽會(huì)上作為概念性產(chǎn)品展出的Movigear,2006年夏天將進(jìn)入測(cè)試階段,年中進(jìn)行試生產(chǎn),年底或2007年初正式上市。
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B&R 公司提供的AcoposMulti 電源模塊,可為系統(tǒng)以及用于共享操作數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)提供電源。
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SEW-Eurodrive 公司的Movifit-MC、-SC 與-FC 型驅(qū)動(dòng)器,每一種都擁有適合于食品行業(yè)應(yīng)用的專(zhuān)門(mén)版本。
下面是有關(guān)SEW-Eurodrive公司的一段花絮:該公司的產(chǎn)品線以“Movi”作為其名字的開(kāi)頭,而Movi則是出自德語(yǔ)“模塊、很多面”等詞的首字母縮寫(xiě),H歳eth介紹說(shuō)。
西門(mén)子公司的巨大展臺(tái),顯示了該公司龐大的技術(shù)門(mén)類(lèi)。展出的產(chǎn)品包括電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制、以及各種傳感器技術(shù)與工業(yè)安全系統(tǒng)。Sinamics系列驅(qū)動(dòng)器與Simotion系列集成軟件被作為重點(diǎn)推出,而其基于工業(yè)PC的自動(dòng)化產(chǎn)品則是另一個(gè)展出重點(diǎn)。
由該公司開(kāi)發(fā)的Profinet,也在展會(huì)上受到了廣泛的關(guān)注。被人們形容為實(shí)時(shí)通信與IT應(yīng)用單一聯(lián)網(wǎng)總線的Profinet,其功能變得日益豐富,例如通過(guò)其相關(guān)IRT(同步實(shí)時(shí))芯片實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)控制功能等。Profinet通過(guò)以太網(wǎng)將實(shí)時(shí) (RT) 與非實(shí)時(shí)結(jié)合在一起,此外,它還具有安全功能。帶Profinet接口的新型安全控制器已被增加至Simatic產(chǎn)品線中,如果再加上Profibus接口,則允許設(shè)備同時(shí)與兩個(gè)網(wǎng)相連。據(jù)西門(mén)子公司介紹,該控制器的新CPU遵循IEC 62061、IEC 6158(至SIL 3)以及NFPA 79-2002等標(biāo)準(zhǔn)。
Yaskawa Electric Europe(安川電機(jī)歐洲公司,YEE)實(shí)際的展位位于Omron Electric (歐姆龍電子公司)的展臺(tái)中,這顯示了兩家公司在歐洲的緊密與長(zhǎng)期的合作關(guān)系。不過(guò),據(jù)YEE運(yùn)動(dòng)與控制工程部經(jīng)理J焤gen Friedrich介紹,YEE最近已開(kāi)始尋找其他歐洲公司來(lái)分銷(xiāo)其Sigma II型伺服電機(jī)。
Jürgen Friedrich還提到了YEE的其他進(jìn)展。正在開(kāi)發(fā)中的額定功率0.5~5 kW防爆及遵循ATEX標(biāo)準(zhǔn)的交流伺服電機(jī),是僅有的一款尺寸比標(biāo)準(zhǔn)伺服電機(jī)稍大、但比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品ATEX型伺服電機(jī)小得多的產(chǎn)品。據(jù)Friedrich介紹,該產(chǎn)品預(yù)計(jì)于2006年初通過(guò)T哣鑒定。安川公司的另一項(xiàng)開(kāi)發(fā)成果是輸出功率高達(dá)500 kW的高功率伺服電機(jī)。該項(xiàng)目(為時(shí)較長(zhǎng))的商品化預(yù)計(jì)將于2007年完成。
Frank Bartos是CONTROL ENGINEERING的責(zé)任編輯。
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