Шест напуски за одредување на проблеми со стапни срво мотори

Степперските серво мотори, како критични компоненти во индустријалната автоматизација, директно влијаат на перформансите на опремата низ нивната стабилност и прецизност. Меѓутоа, во практичката примената, моторите може да јават аномалии поради конфигурација на параметрите, механички терет или фактори од околината. Оваа статија пружа системски решенија за шест типични проблеми, комбинирани со реални инженерски случаеви, за да помогне на техничарите брзо да ги идентификуваат и решиат проблемите.

1. Абнормална вибрација и шум на моторот

Вибрацијата и шумот се најчести симптоми на неисправности во степперските серво системи. Во една линија за пакетирање, токму во време на работа на моторот, се појавуваше остри свист. Тестирањето открило дека резонантната фреквенција совпаѓаше со природната фреквенција на механичката структура. Решенијата вклучуваат: прво, подобрување на параметрите за жесткост (напр. PA15, PB06) преку серводравот и овозможување на функции за адаптивен филтер за потиснување на вибрации на специфични фреквенции; второ, проверка на точноста на поравнување на куплунгот—паралелноста мора да се контролира до 0,02 мм; ако се користи пренос со колачки, треба да се верификува еднаквоста на напрегнување. Забележано треба дека при работа на ниски брзини (напр. под 300 об./мин), овозможување на моделот Hybrid Decay може да потисне вибрацијата на средни фреквенции. За високочестотни шумови, треба да се инсталираат феритни филтри на входот на моќноста на моторот. Еден производител на медицинска опрема намали шумот за 12 дБ со овој метод.

2. Дрифт на прецизноста во позиционирањето

Една CNC машината покажуваше кумулативна грешка од 0,1 мм/час во продолжена обработка, која беше следена до интерференција на сигналите на енкодерот. Коракот за решавање вклучува: (1) користење на диференцијален ѕонд за проверка на целоста на сигнали на кабловите на енкодерот (A+/A-, B+/B-); замена со кабели со плетено-заштитни парови ако искривувањето на формата надминува 15%; (2) проверка дека електронскиот однос на зъбните колеса (бројник PA12 / именик PA13) на серводравот се совпаѓа со механичкиот однос на намалување—во една автоматизирана производна линија, имало грешка во поставувањето на именикот на 32767, што причинуваше грешка од 0,03° за секој оборот; (3) за системи со апсолутни енкодери, извршување на периодска калибрација на хоминг, најдобро со користење на двочестотен лазерен интерферометар за компенсација. На практика, инсталирањето на амплификатори за изолација на сигнали подобрува имунитетот на шумови—еден производител на полупроводници постигнал повторливост од ±1 μm по имплементацијата.

3. Активирање на заштитата од прекомерна температура на моторот

Кога површинската температура на моторот константно надминува 80°C, термичката заштита го силува застанок. Еден инжекцијски робот често рапортувал за грешка Err21.0 од прекомерна температура. Анализата покажала: (1) прекомерни подесувања на циклусот на стројот (PA11)—со актуелен терет на само 60% од номиналната вредност, намалување на ограничувањето на стројот за 20% решило проблемот; (2) недостаток на хладење на моторот—додавање на принудено воздухно хладење намалило температурата за 15–20°C; (3) за чести операции на стартирање и спирање, избор на мотори со подобар матчитинг на инерцијата. Во еден случај, зголемувањето на резолуцијата на пулси од 1600 ppr до 6400 ppr намалило железни загуби за 37%. Забелешка: за секои 10°C повисока температура на околината, номиналниот момент на моторот мора да се намали за 8%.

4. Сudden губење на чекори

На високи брзини (напр. над 1500 об./мин), степперските мотори се склони на губење на чекори поради недостаток на момент. Еден поставувач на чипови покажуваше забавување во позицијата во време на акцелерација. Решенијата вклучуваат: (1) оптимизација на профилите S-curve за акцелерација и декелерација—поставете џерк (параметар за џерк) на 30–50% од вредноста на акцелерацијата; (2) мониторинг на флуктуациите на напонот на источника на моќ—минималниот работен напон за 24V систем не треба да падне под 21,6V; (3) за терети со голема инерција, овозможете предварителна компензација (параметар PF03) во серводравот. Еден производител на текстилна опрема намали губењето на чекори на високи брзини од 0,3% до под 0,01% со додавање на компензација на инерцијата на летвица. Критична забелешка: кога односот на инерцијата на теретот до моторот (JL/JM) надминува 30:1, мора да се избере нов мотор.

5. Траблшутирање на прекинување на комуникацијата

Системите со контрола преку мрежа (напр. EtherCAT, CANopen) се склони на временски ограничувања на комуникацијата. Една производна линија за литиумски батерии искувала прекини на сервомрежата секои два часа, кои биле следени до: (1) недостаток на терминални резистори што причинувало рефлексија на сигналите—додавање на резистори од 120Ω на крајните јазли намалило грешката на битови за 90%; (2) подобрување на топологијата на мрежата—замена на даскалско-ланчестата топологија со звездеста топологија подобрила надежноста; еден случај показал дека оптички репитери намалиле задоцнувањето во комуникацијата од 200 μs до 50 μs; (3) застарела фирмеар на серводравот—позната грешка во CRC сумата била поправена во последната верзија. Важно: за PROFINET мрежи, осигурете дека секое јазло има точно врзано име на уредот со неговата IP адреса.

6. Обработка на неисправност на јагул

За сервомотори со електромагнетни јагули, еден складиштен кран за стекање еднаш искувал сливање по исключување на моќта. Корективните акции вклучувале: (1) проверка на времето на одговор на јагулот—24V јагули мора да делуваат во <50 ms; (2) регуларно мерење на износот на износот на јагулските патеки—заменете ги кога остатокот од дефиницијата <1,5 mm; (3) додавање на логика за претходно јагулење во програмата на PLC за да се активира сигналот за јагулење 50 ms рано. Еден систем AGV на пристаниште додаде резервна моќ од суперкондензатори за да се осигура надежно јагулење во време на прекини. За вертикални применби, препорачува се додавање на дополнителни механички стопери како вторична заштита.

Препораки за напредно оптимизирање

Поради горенаведените решенија, поставете систем за предупредлива одржба: 

• Месечно запис на дисбаланс на трифазниот строј (опомена ако девијацијата >10%); 

• Троструко тестирање на изолацијата на виткачи со мегометар (≥100 MΩ); 

• Искористете вградената функција за захваќање на формата на грешките на серводравот за анализа на аномалии. Една линија за сварување во автомобилската индустрија открила дека кога тоталната хармонична дисторзија (THD) на стројот надминува 8%, веројатноста за неисправност на моторот се зголемува петпати—претходна замена на филтер капацитори подобри MTBF за 40%.

Низ системски анализ на грешки и имплементација на решенија, општата ефикасност на степперските серво системи може да се подобри за повеќе од 25%. Инженерите се советува да одржуваат комплетни архиви на резервни копии на параметрите за брзо враќање на оптималните конфигурации во време на преместување на опремата или замена на компоненти. Со напредокот на технологии за предвидлива одржба, будечката интеграција на сензори за вибрации и анализа на формата на стројот ќе овозможи повеќе прецизна предвидување на грешки.