자동화 제조업체인 SIGMATEK(시그마텍)은 차세대 DIAS 드라이브 MDD 2000을 통해 전력 밀도 측면에서 표준을 제시하고, 공간 절약형 설계에서 매우 유연한 다축 서보 시스템을 소개한다.
최고수준의 고밀도 전력용량과 다축 고정밀 제어의 조합
최근 기계장비 제조 분야에서는 효율성과 유연성이 화두다. 여기서 핵심 요소는 드라이브 기술과 얼마나 쉽게 기계장비의 모션 프로세스에 통합되는가 하는 것이다. 독일 기계 제조에서 서보 드라이브 사용에 대한 현재 시장 조사에 따르면, 기계당 평균 약 8개의 서보 드라이브가 사용되며 이러한 경향이 증가하고 있다. SIGMATEK의 MDD 2000 드라이브 시리즈도 이러한 기계 제조현장의 트렌드에 맞추어 동적 다축 애플리케이션을 위해 설계되었다. 차세대의 드라이브를 개발하는 동안 시그마테크는 유연한 축 제어 환경과 고밀도 고집적 전력 시스템을 통해 개별 기계장비의 다양한 요구조건을 충족시키는 커스텀 드라이브 콘셉트의 충족에 중점을두었다. 그 결과 새로운 시리즈의 DIAS 드라이브는 콤팩트한 치수, 간단한 연결 기술 및 수많은 안전 기능을 가지면서 동역학적 성능과 정밀도를 결합한다. 총 세 가지 사이즈 시리즈 중 사이즈 1의 경우, 전원 출력이 8.5kVA 3축 장치는 전원 및 전원 필터를 포함하여 75 x 240 x 219mm에 불과하다.
혁신적인 연결 메커니즘 도입
백플레인은 설계에서 의도적으로 생략되어 옵션으로 계속 사용할 필요가 없다. MDP 2000는 파워 서플라이 및 축이 결합되어 있고 모듈에는 최대 3개의 축이 통합되어 있다. 이 모듈은 독립 실행형 콤팩트 드라이브로 사용하거나 MDD 2000 모듈 수에 관계없이 확장하여 다축 네트워크를 형성할 수 있다. 어셈블리는 획기적인 연결 메커니즘을 갖춘 툴 킷 시스템으로 모듈형이다. 장비 제조업체는 다양한 전력 등급 또는 크기의 1축, 2축 및 3축을 모듈 중에서 선택할 수 있다. 모든 모듈은 DC연결용 ‘DC 연결 블록’ 및 버스연결용 BCB ‘버스 연결 블록’으로 빠르게 연결할 수 있다. 전류, DC 링크 커플링 및 실시간 이더넷 통신을 위한 복잡한 배선이 줄어드는 것은 물론, 별도의 도구도 필요하지 않아 시간이 단축된다.
유연한 전체 시스템 모듈형 서보 시스템은 230-480VAC의 단상 또는 삼상으로 작동된다. 전원 필터와 제동 저항도 소형 드라이브 모듈에 통합되어 있다. 시장 출시를 위해 MDD 2000 시리즈 드라이브는 MDD 2100 및 MDD 2200의 두 가지 크기로 제공된다. 모듈의 높이와 깊이는 동일하고 너비만 다르다. 크기 1은 너비 75mm, 높이 240mm, 깊이 219mm이다. 또한 결합된 전원 또는 축 모듈당 최대 8.5kVA의 연결 부하를 제공한다. 현재 3x 5A 정격 전류 및 15A 피크 전류로 사용할 수 있다. 축 수에 따라 향후 이 크기로 최대 10A의 정격 전류와 25A의 피크 전류가 가능하다. 크기 2의 공급 또는 축 모듈은 너비가 150mm이고 최대 17.25kVA의 출력을 관리한다. 시장 출시를 위해 3축 모듈은 3x 10A 정격 전류 및 30A 피크 전류로 제공된다. 이 크기에서 축 수에 따라 최대 20A 정격 전류 및 45A 피크 전류 계획되어 있다. 크기 3은 내년 MDD 2300으로 이어질 예정이다. 여기서 다시 너비만 75mm가 추가되어 변경된다. 225 x 240 x 219mm 크기 내에서 전원 공급 장치와 1~3개의 축이 통합되어 원하는 대로 모듈을 확장할 수 있다. 첫 번째 모듈로 3x 20A 정격 전류 및 3x 60A 피크 전류를 갖는 3축 장치가 사용된다. 모든 시리즈는 최대 300%의 과부하 계수를 제공하여 유연한 어플리케이션 적용이 가능하다
소형 및 모듈형을 통한 보다 많은 가치 제공
모듈형 구성으로 기계 제작업체는 드라이브 기술을 기계 구성에 최적으로 통합할 수 있다. 깊이가 219mm 미만인 S-DIAS MDD 2000 드라이브 시스템은 종종 기계 바로 하단에 설치되는 깊이 300mm 제어 캐비닛에 맞는다. 알렉산거 멜쿠스 공동대표는 “전력 밀도와 관련하여 우리는 현재 차세대 드라이브로 업계를 선도하고 있으며 이를 자랑스럽게 생각하며, 훨씬 더 콤팩트한 패키지에 더 높은 전력과 최신 컨트롤러 성능과 새로운 안전 기능, 빠르고 도구가 필요 없는 모듈 연결 메커니즘 및 싱글케이블 기술을 담았습니다.”라고 말했다. 냉각은 공랭식 표준으로 제공된다. 팬 또는 도구 없이 외부에서 교체할 수 있고 옵션으로 냉각판 버전 또는 피드스루 버전 드라이브를 계획하고 있다.
이 옵션들은 모터 홀딩 브레이크에서의 손실 또는 열 발산, 브레이크 전압 감소를 줄이기 위해서 설정할 수 있다.
알렉산더 멜쿠스, 시그마텍 공동대표
“차세대 드라이브 출시로 전력밀도 집적화 면에서 업계를 선도하는 위치에 서게 되어 자랑스럽게 생각합니다.”
보다 많은 안전기능 탑재
안전 토크 오프(STO) 및 안전 정지 1(SS1) 외에도 MDD 2000 시리즈에는 안전 작동 정지(SOS), 브레이크 기능 안전 브레이크 제어(SBC) 및 속도 기능 안전 제한 속도(SLS)가 내장되어있고, 드라이브에 통합된 안전 기능은 SIL3, PL e 또는 Cat 4까지의 애플리케이션에서 안전 관련 드라이브 기능이 유연하게 구현된다. 또한 리얼타임 이더넷 바란(VARAN) 통신선 하나로 중앙 안전 제어를 통한 컨트롤러 6개의 통합 Enable 입력이 내장되어 있기 때문에 세이프티 CPU에서 통제가 가능하다. 안전 기능에 정의된 매개변수는 드라이브에서 모니터링된다.
MDD 2000 시리즈의 DIAS 드라이브에는 SIL3 또는 PL e Cat.4fmf 준수하는 많은 세이프티기능이 내재되어 있다.
적은 배선
MDD 2000 다축 서보 시스템에는 표준 Hiper 페이스 DSL 디지털 모터 피드백 인터페이스를 지원하며, 모터 전원 및 피드백 신호용을 하나의 케이블로 통합한 싱글 케이블 솔루션을 장착 할 수 있다. 별도 엔코더 라인을 없애고 제어 캐비닛 또는 기계의 어수선한 배선도 정리되고 가동시동 시간과 유지관리가 편리해진다. 싱글 케이블 솔루션 외에도 EnDat 2.1 및 2.2, Hiperface, Resolver, Sin/Cos, TTL, BiSS-C, SanyoDenki 또는 Tamagawa와 같은 다양한 인코더 유형이 지원된다.
다축 시스템을 DC 연결 블록 DCB와 버스 연결 블록 BCB만으로 별도 도구 없이 손쉽고 빠르게 확장할 수 있으며 배선 감소에 따라 공수가 줄어들게 된다.
강력한 서보 성능
PLC에서 설정된 포지션은 실시간 VARAN 버스를 통해 드라이브로 전송된다. 매우 짧은 62.5 µs의 초고속 사이클로 DIAS 드라이브에 탁월한 서보 성능을 제공한다. 매력적인 가성비(가격/성능 비율)를 달성하고 불필요한 오버헤드를 피하기 위해 드라이브의 기능은 의식적으로 전류, 속도 및 위치 제어로 제한된다. 포지셔닝 및 제어 알고리즘은 드라이브에 통합된 컨트롤러에 의해 실행되며, 이 컨트롤러도 기본 제어 시스템과 통신하고 빠른 데이터 트래픽을 보장한다. 6가지 통합 디지털 캡처 입력을 통해 마이크로초 범위에서 위치를 저장할 수 있다. 3개의 2채널 안전 24V 입력은 애플리케이션을 위해 특별히 구성되었다.
SIGMATEK의 MDD 2000 시리즈에는 싱글 케이블 기술이 적용된 모터와 Hiperface DSL 인코더가 표준으로 제안된다.
조기 구동: 오토 튜닝 기능
내장된 오토 튜닝 기능으로 초기 시동을 쉽게 해주며, 올인원 엔지니어링 도구 라잘(LASAL)에서 관련 도구가 제공된다. 사용자가 공칭 및 최대 전류와 허용된 프로세스 영역을 정의해주면, 연결된 모터와 함께 드라이브의 자동 모터 최적화를 시작할 수 있다. 제어 변수 계산 외에도 보드 플롯 및 단계 응답이 표시되며, 전류 조정기의 역학과 속도 컨트롤러도 필요에 따라 조정할 수 있다
DIAS 드라이브의 내부 데이터 분석기에서 62.5 마이크로초의 스캔 속도로 데이터를 기록되고, 이는 소프트웨어 도구에 온라인으로 표시될 수 있다. 구성 매개변수는 제어 시스템에서 중앙 집중식으로 관리되므로 드라이브 구성 요소를 개별적으로 구성할 필요가 없으며, 서보 드라이브를 교환할 때 매개변수는 자동으로 로드된다. 따라서 초기 시작시간이 단축되고 오류가 방지된다.
방대한 대용량 드라이브 라이브러리 제공
SIGMATEK의 올인원 엔지니어링 제품군 LASAL은 객체지향 프로그래밍(IEC61131-3에 따름)을 그래픽 작화부와 통합하고, 모든 자동화 분야에 대한 패키지를 제공한다.
드라이브 기술의 경우, LASAL Motion 툴에는 애플리케이션 작업을 크게 단순화하고 공수를 줄여주는 사전 정의된 기능 블록 방식의 광범위한 라이브러리를 보유하고 있다. 광범위한 모션 분야에는 간단한 1축부터 다축 모션, 로봇 및 CNC 패키지, 다양한 로봇 운동학, 공간 내 다중 축 동기화, 저크 제한 모션 프로파일, 동적 안전 영역 및 공작물 속도 모니터링이 포함된다. .제어, 작화, 모션 제어 및 세이프티가 하나의 엔지니어링 플랫폼에 완벽하게 통합되어 있기 때문에 장비의 프로세스 및 모션 작업의 동기화 품질이 향상된다. 생산 속도, 정밀도 및 제품 품질 향상으로 이어져 증가 될 수 있다.
출처
SPS-magazin Nr. 8 2020 title story (8~10페이지) 발췌
Ingrid Traintinger
Manager Marketing Communication Sigmatek GmbH & Co KG
자료제공: 서보스타