Описание
Децентрализираното управление на движението в сложни физически среди е пряко реализирано чрез EtherCAT модула Beckhoff ER7041-2002 Box — здрав модул с клас на защита IP67, предназначен за директно свързване на 2-фазни стъпкови двигатели. Работейки в широк диапазон на напрежението от 8 до 48 V DC, устройството интегрира локална система за управление с възможности за обратна връзка, като намалява необходимото пространство в управляващите шкафове чрез преместване на силовата електроника директно върху шасито на машината. То осигурява постоянен изходен ток от 2 x 3,5 A и издържа краткотрайни пикови токове до 2 x 5 A, с надеждна защита от претоварване и късо съединение. Чрез 64-кратно микростъпково управление и вграден енкодерен интерфейс 24 V DC модулът осигурява управление със затворен контур, предотвратява загубата на стъпки и гарантира точност на позиционирането при променливи натоварвания.
Характеристики
-
Позициониране със затворен контур: Специален енкодерен интерфейс 24 V DC за проверка на оста в реално време.
-
Разширено микростъпково управление: Поддържа до 64-кратно микростъпково управление за ниски вибрации и безшумна работа на двигателя.
-
Устойчива конструкция: Херметизиран корпус с клас на защита IP65/66/67, устойчив на прах, влага и измиване под високо налягане.
-
Интегрирани цифрови входове/изходи: Разполага с 2 цифрови входа (24 V DC) за директно свързване на крайни изключватели или референтни сензори.
-
Висок пиков ток: Осигурява до 5 A пиков ток на фаза за работа с товари с висок инерционен момент при потегляне.
-
Синхронизирана работа: Вградена поддръжка на разпределени часовници (DC) за координация с микросекундна точност в мрежата EtherCAT.
Приложения
-
Управление на движението на ниво поле: Децентрализирани задвижващи оси върху конвейерни линии, сортиращи маси и производствени линии.
-
Опаковане и бутилиране: Подаващи системи, станции за етикетиране и обемни помпи, работещи в зони с висока влажност или с измиване.
-
Сглобяване и обработка на материали: Локализирани координатни портали за операции „вземане и поставяне“ и индексаторни плочи.
Технически спецификации
| Производител |
Beckhoff Automation |
| Номер на модел/артикул |
ER7041-2002 |
| Протокол на полевата шина |
EtherCAT |
| Интерфейс на шината |
2 x M8 букси, екранирани, с винтово заключване |
| Тип свързване на двигателя |
M12 x 1, 5-пинов, с кодировка A |
| Поддържан тип товар |
2-фазен стъпков двигател (униполярен или биполярен) |
| Номинално захранващо напрежение |
8 до 48 V DC (чрез външен захранващ контакт) |
| Изходен ток |
2 x 3,5 A постоянен ток; 2 x 5 A пиков ток (защита от претоварване/късо съединение) |
| Честота на управление |
Честота на токовия контролер 30 kHz |
| Разделителна способност на стъпката |
64-кратно микростъпково управление (конфигурируемо) |
| Електрическа изолация |
500 V (управляващо напрежение / захранващо напрежение) |
| Консумиран ток (US) |
120 mA от системното напрежение на EtherCAT |
| Работна температура |
-25 до +60 °C |
| Температура на съхранение |
-40 до +85 °C |
| Степен на защита от проникване |
IP65/66/67 (съответства на EN 60529) |
| Съответствие и одобрения |
CE, EN 61000-6-2 (устойчивост), EN 61000-6-4 (излъчване) |
| Тегло |
265 g |
| Тегло при транспортиране (изчислено) |
2.0 kg |
Връзки и интерфейси
| Тип порт |
Метод на свързване и разпределение на пиновете |
| Вход EtherCAT |
M8 гнездо, 4-пиново, екранирано (получава комуникационния кадър) |
| Изход EtherCAT |
M8 гнездо, 4-пиново, екранирано (препраща комуникацията към следващия възел) |
| Порт за двигател и сензор |
M12 гнездо, 5-пиново, с кодировка A (предназначено за фазите A/B на двигателя и цифровите входове) |
| Захранване |
M8 щекер, 4-пинов (захранващо напрежение на системата за САЩ: 24 V DC; товарно напрежение UP: 8 до 48 V DC) |
Емпирични инженерни наблюдения
Алтернативни модели и съвместимост
ER7041-2002 функционира като подсиления вариант с IP67 на стандартния терминал Beckhoff EL7041 за монтаж на DIN шина. И двете устройства използват едни и същи основни структури на обектния речник CoE (CAN over EtherCAT), предимно индекс 0x8010 за конфигурация, което позволява управляващият код, написан за EL7041, да бъде мигриран директно към ER7041-2002. Инженерите обаче трябва да отчетат различните физически разположения на пиновете при кръглите M12 конектори в сравнение с пружинната клемна кутия на серията EL.
Типични проблеми при приложенията и инженерни бележки
Термичните характеристики зависят в голяма степен от конфигурацията на монтажа. При непрекъснато задвижване на двигател близо до границата от 3.5 A корпусът от цинкова отливка трябва да бъде монтиран плътно върху метална, топлопроводима машинна рама, която да служи като естествен радиатор. Ако е монтиран върху непроводими повърхности или композитни конзоли при околна температура над 45 degC, модулът може да се подложи на вътрешно термично изключване поради претоварване и да генерира CoE кодове за грешка, свързани с прегряване на драйвера.
Съвети за пускане в експлоатация и окабеляване
За да предотвратите повреда на вътрешния изходен каскад от пикове на индуктивен обратен ток, захранващата линия на двигателя (UP) трябва да бъде правилно развързана. При използване на дълги кабелни трасета (над 10 метра) между модула и стъпковия двигател трябва да се използват екранирани усукани двойки, като екранът се свърже директно към корпуса на M12 конектора, за да се сведат до минимум високочестотните електромагнитни емисии, генерирани от 30 kHz PWM чопърната схема.
Указания за монтаж
КРИТИЧНО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Не свързвайте и не разкачвайте M12 или M8 кабели, докато системата е под напрежение. Прекъсването на връзката под товар може да предизвика силни преходни пренапрежения от обратна ЕДН, водещи до траен диелектричен пробив на MOSFET транзисторите на драйвера на двигателя.
1
Монтирайте модула към плоска, устойчива на вибрации машинна рама с помощта на болтове M4. Увеличете максимално контакта метал към метал, за да подпомогнете разсейването на топлината.
2
Свържете входните и изходните кабели на EtherCAT чрез екранирани M8 винтови конектори, като се уверите, че е приложен въртящ момент от 0.4 Nm, за да се запази влагоустойчивото уплътнение IP67.
3
Конфигурирайте фазовите токове на стъпковия двигател в списъка CoE на TwinCAT System Manager, преди да активирате оста. Неправилното задаване на токовете на задържане и работа може да причини незабавно прегряване на двигателя.