V praxi sa možno stretnúť s množstvom rozvádzačov, kde boli V/V terminály Beckhoff vtesnané medzi plastové žľaby plné drôtov a odporúčaná medzera 35 mm bola nesplniteľný cieľ. Beckhoff dokáže riešiť nerudovské „Kam s tým?“ pomocou distribuovaného riadenia pohonov. Čo je vlastne distribuovaný pohon? Elektronika na riadenie pohonu je priamo súčasťou motora a týmto elegantným riešením možno ušetriť cenné miesto v rozvádzači. Poďme sa pozrieť na konkrétne produkty.
Na distribuované riadenie pohonov má firma Beckhoff dva varianty riadenia ako pri štandardnom riadení: kompaktné pohony s napájacím napätím do 48 V DC a pohony s napájaním 1f/3f 230 V AC – 400/480 VAC.
Novinkou pre rok 2025 je krokový motor s integrovaným riadením radu ASI8100 a napájacím napätím do 48 VDC. V ponuke sú dva rozmery príruby, NEMA17/42 mm a NEMA23/56 mm. Pokiaľ je nutné v rámci aplikácie použiť prevodovku, príruby sú rozmerovo kompatibilné s prevodovkami AG2250. Motor sa pripája dvoma káblami: napájacím a komunikačným. Komunikácia je pomocou zbernice EtherCAT, motor ASI je teda EtherCAT slave. Na motore sú ďalej k dispozícii dva konektory, ktoré môžu byť nakonfigurované ako rýchle digitálne vstupy alebo výstupy. Spätná väzba je jednootáčková absolútna s rozlíšením 16 bitov.
Ďalším produktom z radu kompaktných distribuovaných pohonov je AMI8100. (Obr. 1)V tomto prípade ide o servomotor pre napájacie napätie do 48 VDC. V ponuke sú opäť dva rozmery príruby, F2/58 mm a F3/72 mm. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade sa motor pripája dvoma káblami: napájacím a komunikačným. Komunikácia je pomocou zbernice EtherCAT, motor AMI je teda aj EtherCAT slave. Na motore sú ďalej k dispozícii dva konektory, ktoré môžu byť nakonfigurované ako rýchle digitálne vstupy alebo digitálne výstupy. Spätná väzba je absolútna v jedno- alebo viacotáčkovom vyhotovení s rozlíšením 17 bitov. AMI8100 možno objednať s funkciou STO/SS1. Bezpečnosť možno programovať priamo v integrovanom safety procesore.
Na napájanie 1f/3f 230 V AC – 400/480 VAC je určený distribuovaný servosystém AMP8000 (Obr.2), ktorý sa skladá zo štyroch základných častí: z napájacích modulov, distribučných modulov, motorov s integrovaným servomeničom a hybridných káblov EtherCAT P.
Prvou hardvérovou časťou distribuovaného systému AMP8000 sú napájacie moduly radu AMP8620, existujúce v troch variantoch: štandardný napájací modul, napájací modul s brzdným odporom a napájací modul s externým brzdným odporom. Vstupné napájanie je 1f/3f 230 V AC – 400/480 VAC. Celý systém následne pracuje s napätím 24 VDC pre elektroniku a s napätím 306 až 566 V DC jednosmerného medziobvodu (DC Link). Napájací modul má päť konektorov, na ktoré môžu byť pripojené priamo servomotory s integrovaným servomeničom alebo distribučné moduly. Nechýbajú tu dva konektory na pripojenie boxov EtherCAT P I/O. Voľba konkrétneho napájacieho modulu závisí od aplikácie.
Distribučné moduly radu AMP8805 (Obr.3) nadväzujú na napájacie moduly. Úlohou distribučných modulov je rozšíriť topológiu a zväčšiť počet prípojných miest na motory. Distribučný modul má päť konektorov na pripojenie motorov s integrovaným servomeničom. Opäť tu nechýba konektor na pripojenie boxov EtherCAT P I/O. Počet distribučných modulov pripojených na jednom napájacom module, samozrejme, nie je neobmedzený. Maximálne možno použiť kaskádu troch distribučných modulov. Celkom teda možno do jednej kaskády pripojiť 17 motorov s integrovaným servomeničom. Pre väčšinu aplikácií nebude tento počet servomotorov limitujúci.
Okrem napájacích a distribučných modulov AMP8000 možno použiť napájací modul AX8620 v kombinácii s jednokanálovým alebo dvojkanálovým distribučným modulom AX8831/AX8831. (Obr. 4) Toto riešenie môže byť vhodné pre používateľov dobre známeho radu servomeničov AX8000, ktorým bude distribuovaný systém vyhovovať iba pre časť technológie. Servomotory AMP8000 s integrovaným servomeničom vychádzajú z úspešného radu štandardných servomotorov AM8000 s prírubami veľkosti F3/72 mm, F4/87 mm a F5/104 mm.
V ponuke sú tiež servomotory AMP8500 so zvýšeným momentom zotrvačnosti a s rovnakým rozmerom prírub. Výkonová elektronika servomeničov je zložená z niekoľkých PCB dosiek, ktoré sú vzájomne prepojené plochými káblami. Je umiestnená v samostatnej zadnej časti motora. Z dôvodu kvalitného odvodu tepla na hliníkové puzdro a odolnosti proti vibráciám je elektronika zaliata špeciálnou hmotou. Pre každý rozmer motora AMP8000/AMP8500 má zákazník ďalej možnosť vyberať z viacerých variantov.
Konkrétny variant motora je zostavený vo výrobnom závode na základe objednávky. Variabilita je pomerne široká. Spätná väzba je vždy absolútna, a to v jedno- alebo viacotáčkovom vyhotovení. Ďalej má zákazník možnosť výberu vyhotovenia s pracovnou brzdou. Tu je dôležitý pojem „pracovný“. Táto brzda nie je konštruovaná na dynamické brzdenie a je určená iba na zaistenie hriadeľa, pokiaľ je servomotor v pokoji.
Ďalšie varianty servomotorov sú k dispozícii z pohľadu safety funkcií. Vždy je nutné vo fáze projektovania vedieť, ktoré safety funkcie budú z pohľadu funkcie zariadenia použité. AMP8000/AMP8500 možno objednať vo variantoch s funkciami STO/SS1 a s kompletnou safety funkcionalitou na bezpečné zastavenie, bezpečnú rýchlosť, pozíciu, bezpečné zrýchlenie, bezpečný smer a bezpečnú brzdu. Vyhotovenie s implementovanými safety funkciami majú integrovaný safety procesor. To znamená, že safety aplikácia môže pracovať priamo v AMP8000/AMP8500 bez nutnosti použiť externý safety procesor. Výmena safety dát medzi jednotlivými safety procesormi v integrovaných servomeničoch a V/V safety modulmi prebieha po zbernici EtherCAT P v dátach FSOE.
Prepojenie servomotorov, distribučných modulov a napájacích modulov je pomocou hybridných káblov EtherCAT P (Orr.5). EtherCAT P kombinuje komunikačný kábel EtherCAT, napájací kábel pre elektroniku servomeniča (24 V DC), ochranný vodič a kábel na napájanie jednosmerného medziobvodu (DC Link). Maximálna dĺžka kábla EtherCAT P na pripojenie motora s integrovaným servomeničom je 30 m. Dĺžku kábla nemožno vzhľadom na jeho charakter predĺžiť použitím tlmivky. Medzi napájacím modulom a distribučným modulom možno použiť kábel až s dĺžkou 75 m.
Aplikácie s riadením pohonov sa nezaobídu bez kvalitného návrhu konkrétnych komponentov. Firma Beckhoff používa TwinCAT Motion Designer. Tento softvér sa postupne stal neoddeliteľnou súčasťou na optimálny návrh aplikácie s pohonmi Beckhoff. Databáza TwinCAT Motion Designer aktuálne obsahuje všetky vyrábané komponenty súvisiace s riadením pohonov Beckhoff. Na základe správnych vstupných údajov o mechanike a dynamike pohybov možno navrhnúť všetky komponenty, a to vrátane kabeláže a príslušenstva. Nespornou výhodou je tiež možnosť stiahnutia tohto softvéru zadarmo z webových stránok spoločnosti.
Ďalším softvérom je TwinCAT Drive Manager 2. Inštaluje sa ako doplnok softvéru TwinCAT 3 a je určený na parametrizáciu pohonov Beckhoff. Softvérová konfigurácia distribuovaných pohonov ASI8100, AMI8100 a AMP8000 nie je vzhľadom na rovnaký konfiguračný softvér odlišná od konfigurácie klasickej koncepcie riadenia pohonov. Zostal zachovaný princíp CoE objektov aj prístup k týmto objektom zo strany NC riadenia aj zo strany PLC programu.
S koncepciou distribuovaných pohonov v kombinácii s V/V modulmi určenými na montáž mimo rozvádzača sa otvárajú nové možnosti modulárneho riešenia strojov i optimalizácia veľkosti rozvádzačov.
