TRINAMIC的設計理念是盡可能將針對電機的運動(dòng)控制硬件化,有效縮短開(kāi)發(fā)周期,減少產(chǎn)品設計BOM(物料清單),縮短產(chǎn)品投放時(shí)間。

 

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、人工智能(AI)、云計算的迅速發(fā)展,要求生產(chǎn)線(xiàn)更加智能化、靈活可配置,以滿(mǎn)足復雜多變的生產(chǎn)需求。工業(yè)智能制造與IoT、AI、可配置IO以及云計算有序地融合,推動(dòng)了自動(dòng)化行業(yè)的變革。

 

在2021國際電機驅動(dòng)與控制技術(shù)論壇上,TRINAMIC資深應用工程師高偉表示:“在工廠(chǎng)自動(dòng)化當中,按照不同功能,智能制造可分為執行層、控制層、工廠(chǎng)控制層和管理層四個(gè)層次。其中執行層包含傳感器、執行器等,是整個(gè)控制系統的神經(jīng)末梢。因此,如何將智能制造延伸至執行層對整個(gè)自動(dòng)化系統有著(zhù)重要意義。”

 

TRINAMIC提供方案齊全的智能工業(yè)自動(dòng)化執行端解決方案,包括底層的電機驅動(dòng)(集成功率管或者功率管外擴)、閉環(huán)算法FOC、運動(dòng)軌跡規劃,以及IO-Link和實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)。TRINAMIC的設計理念是盡可能將針對電機的運動(dòng)控制硬件化,有效縮短開(kāi)發(fā)周期,減少產(chǎn)品設計BOM(物料清單),縮短產(chǎn)品投放時(shí)間。

電機驅動(dòng)與控制作為運動(dòng)控制系統的一個(gè)環(huán)節,在智能制造領(lǐng)域起到關(guān)鍵作用。5G、人工智能、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展讓智能制造市場(chǎng)對電機有了更加嚴格、更加復雜多樣的要求,電機及其控制技術(shù)朝著(zhù)高能效、低功耗、智能化、安全可靠的方向迅猛發(fā)展。

 

“設計一套好的運動(dòng)控制軌跡曲線(xiàn),相當于完美的運動(dòng)控制完成了一半。”高偉表示運動(dòng)控制曲線(xiàn)直接決定了電機運動(dòng)的實(shí)際效果。電機的運動(dòng)軌跡曲線(xiàn)包括梯形曲線(xiàn)和S型曲線(xiàn)。相較于梯形曲線(xiàn),S型曲線(xiàn)更加平穩,克服了前者加速度突變的不利因素,能夠更有效地減小沖擊。TRINAMIC將傳統軟件算法通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現,從而節省CPU的負擔,讓原本結構復雜的S型曲線(xiàn)變得易于實(shí)現,減輕了生產(chǎn)研發(fā)的工作量。

 

圖:S型電機運動(dòng)軌跡曲線(xiàn)

 

TRINAMIC擁有Stealthchop和Coolstep兩大技術(shù)專(zhuān)利,讓步進(jìn)電機運行更加平穩,更加節能高效。在低速大扭矩應用中,步進(jìn)電機擁有比其他電機更大的優(yōu)勢。在沒(méi)有反饋裝置的情況下,步進(jìn)電機仍可以實(shí)現速度控制和定位控制,具有剛性好、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),在生產(chǎn)線(xiàn)傳輸、雕刻、紡織、安防、醫療等領(lǐng)域應用廣泛。但是傳統步進(jìn)電機驅動(dòng)方案存在發(fā)熱高、噪聲大、共振強等缺點(diǎn),無(wú)法滿(mǎn)足高端應用。

 

TRINAMIC通過(guò)對電機電流自調整控制,使步進(jìn)電機在低速情況下,將噪音控制在10分貝以?xún)?消除電機抖動(dòng)。通過(guò)電流自適應負載控制使電流在不需要主控制干預的情況下自動(dòng)完成調節,避免電機出現丟步,減少發(fā)熱。

 

圖:電流自適應負載控制

 

在高速場(chǎng)合,BLDC(無(wú)刷直流電機)和PMSM(永磁同步電動(dòng)機)等伺服電機更具優(yōu)勢。FOC(磁場(chǎng)定向控制)是目前伺服控制當中效率最高的控制方式。TRINAMIC基于硬件的空間磁場(chǎng)矢量控制能夠精確地控制磁場(chǎng)大小與方向,使得電機轉矩平穩、噪聲小、響應迅速,提高了電機效率和精度。TRINAMIC控制芯片能夠將復雜的算法從MCU里解放出來(lái),減輕處理器對實(shí)時(shí)計算的負擔。

 

除了步進(jìn)電機與伺服電機驅動(dòng)和控制技術(shù),TRINAMIC將雙向通訊IO-Link與電動(dòng)執行器相結合,進(jìn)一步滿(mǎn)足了智能制造邊緣化的發(fā)展需求。

 

IO-Link定義了標準的接口、線(xiàn)纜和協(xié)議,基于強大的三線(xiàn)傳感器和執行器連接的點(diǎn)對點(diǎn)通信,能夠從控制層直接訪(fǎng)問(wèn)傳感器狀態(tài)信息。TRINAMIC智能執行器系統提供了輕便小巧,低功耗的一體機解決方案,集成了可編程的傳感器和可編程的執行器功能,可以自主完成智能控制,減少與主控制器的通訊頻率,降低系統故障率。

 

圖:支持IO-Link的TRINAMIC電機系統

 

從TRINAMIC電機驅動(dòng)與控制技術(shù)方案中,我們不難看出,日益增長(cháng)的市場(chǎng)需求要求電機控制更加智能化。融合先進(jìn)新興產(chǎn)業(yè),電機控制將更加精準可靠,數據處理能力更加強大。智能制造的發(fā)展正朝著(zhù)邊緣化方向演變,以加速推動(dòng)工廠(chǎng)生產(chǎn)的自動(dòng)、智能、高效。