特征运动控制
沟通控制：启用以太网的集成电电机是什么？

工业以太网技术支持通过在公共工业网络上连接整个工厂地板的设备来支持制造自动化。

作为工业物联网(IIoT)的一个组成部分，工业以太网继续取代现场总线作为主要的通信平台。随着终端用户投资工业物联网以优化生产设备和流程，工业以太网市场将继续扩大，并将取代传统的通信和控制技术。

尽管几乎每个可编程逻辑控制器（PLC）的流行选项和广泛支持，但模拟控制信号易受来自其他附近设备的噪声和电磁干扰。

有条不紊的布线实践和屏蔽电缆可以帮助减少与噪声相关的问题，但不能总是完全解决它们。这导致受控设备在某些应用中导致不可接受的位置不准确的模拟输出的值误解。见上文图1。

传输过以太网的数据是固有的数字，与模拟信号不同，不会随时间变化或温度变化。以太网连接一次支持数百个设备的通信，而每个模拟信号需要在PLC上连接离散端子连接。

输送机的挑战

在一个真实世界的应用中，输送系统能够对准，分类，合并和分割各种纸箱尺寸，用于食品加工，饮料包装，仓库管理，履行和其他部门中的常用材料处理应用。

输送系统的运行由集成步进电机驱动的一系列线性执行机构驱动。在每个输送段和由多个部分组成的完整输送线中，几十个线性执行机构和集成电机包含在每个安装中(见图2)。

长时间，通过从中央PLC馈送的模拟信号命令线性致动器的位置。由于前面提到了模拟信号的问题，该控制方案导致输送机上定位纸箱中的不准确性。

在输送机部分特别宽的设施中，位置不准确的位置可以高达两英寸。

机械导轨和围栏安装在下游的输送部分可以弥补这些不准确，但只有牺牲这些输送系统的许多好处，首先:模块化，可编程性，灵活性和纸箱尺寸之间的快速转换。

以太网/ IP解决方案

从模拟控制信号切换到工业以太网，特别是以太网/IP协议，消除了与模拟信号相关的问题，并使输送机系统能够针对所有输送机宽度准确定位纸箱。

虽然以太网与模拟的响应时间是公司的初步关注，但以太网协议的现场测试和优化确保了所有应用程序的足够短的响应时间。

多达100个集成电机在一个安装现在可以执行高速和精度-不受周围系统的电磁噪声影响。内置以太网通信的集成步进电机在保持速度的同时，提高了输送系统包装对齐的准确性。

使用以太网电缆替换从中央PLC的模拟信号运行从中央PLC到每个集成电机的运行。由于每个集成电机包括在内的以太网/ IP通信，因此直接从PLC到电机网络的连接，没有网关或协议转换器。

此外，每个集成电机提供了两个以太网连接。使用系统中的许多集成电机，双端口以太网大大简化了整体以太网网络架构。

例如，在星形网络中，每个电机必须连接到专用电缆上的中央开关。如果电机位于50英尺处，则需要50英尺的电缆运行到开关。在使用具有双端口通信的支持以太网的集成电机的线路网络中（参见图3），只有最接近的电机连接到开关，其余的连接在菊花链配置中。

工业以太网将数据从连接的设备传递回主控制器。

除了缩短电缆之间的电缆运行，整个网络只需要一个端口，这意味着较小的以太网交换机。当许多电动机安装在机器周围时，这种配置证明了重要。

工业以太网将数据从连接的设备传递回主控制器。PLC可访问不同的数据，例如电机温度和实际位置，这支持预防性和预测性维护。来自电机的更大功能，更多的诊断信息和更多数据访问支持IIOT的未来。

以太网连接还减少了时间花费故障排除噪声和系统地面。即使是最好的机器也暴露于意外的电噪声源。模拟安装可以长时间采用运算符来解决信号完整性。

以太网网络使程序更新简单，并使技术适应更广泛的机器。

使用具有集成电机的以太网

启用以太网的集成电机提供带电机，编码器，驱动器和控制器的完整运动控制解决方案，该解决方案组合在适应现有的工业以太网网络的单个电机包中。

没有电缆要求将驱动器连接到电机，集成电机导致紧凑的尺寸和集成控制电子设备，允许电机安装在任何地方。

用于上述输送系统的综合步骤电动机包括编码器反馈，用于诸如自动失速检测和预防等附加功能。

在失速检测中，集成控制器将实际编码器计数与实时目标进行比较，从而消除了电机是否达到其目标位置的不确定性。

如果电机出现失速，控制器立即向PLC发出警报，以避免整机功能中断，并要求人工操作人员进行干预。

通过自动调节运动型材来保持最佳扭矩输出，可以完全消除摊位。这使得步进电机即使在目标位置无法访问的条件下也能继续施加扭矩。

为运动控制实施工业以太网解决方案可以减少系统所需的硬件量，缩短转换时间，并降低维护成本，同时提高速度，准确性和整体系统性能。

Eric Rice是应用运动产品的营销总监。

本文最初出现在2020年6月发行的制造自动化。