Bộ điều khiển servo AC Mitsubishi Bộ khuếch đại servo MR-J2S-200B MRJ2S200B MR-J2S-200B

Mitsubishi MR-J2S-200B | Bộ khuếch đại servo MELSERVO J2S SSCNET — 2kW, 10.5A, 200–230VAC, Phanh động tích hợp, Tần số đáp ứng 550Hz, Động cơ HC-SFS/HC-RFS — Ngừng sản xuất

Tổng quan

Bộ Mitsubishi MR-J2S-200B là biến thể SSCNET 2kW của dòng bộ khuếch đại servo MELSERVO J2S — hậu tố "-B" chỉ ra đây là ổ đĩa điều khiển bằng bus mạng thay vì biến thể "-A" đầu vào xung.

Trong khi MR-J2S-200A nhận lệnh vị trí dưới dạng xung từ bộ điều khiển độc lập hoặc CNC, MR-J2S-200B nhận lệnh chuyển động của nó dưới dạng kỹ thuật số qua SSCNET, Mạng điều khiển hệ thống servo kết nối các bộ điều khiển chuyển động dòng Q và dòng A của Mitsubishi với các trục servo của chúng. 

Sự khác biệt về kiến trúc này xác định mọi thứ về cách biến thể B được tích hợp và sử dụng: nó là một ổ đĩa được thiết kế để trở thành một nút trong mạng chuyển động đa trục, không phải là bộ điều khiển một trục độc lập.

Giao tiếp SSCNET cho phép bộ điều khiển chuyển động đồng bộ hóa nhiều trục với sự phối hợp thời gian chính xác.

Mỗi MR-J2S-200B trên mạng nhận tham chiếu vận tốc/mô-men xoắn của nó cùng một lúc — mạng nối tiếp truyền lệnh đồng thời đến tất cả các bộ khuếch đại được kết nối ở tốc độ quét mạng, cho phép liên kết giữa các trục chặt chẽ mà chuyển động đa trục nội suy yêu cầu.

Đối với các ứng dụng như hệ thống cổng trục kép, máy lấy và đặt phối hợp, hoặc hệ thống in hoặc cắt đa đầu, nơi đồng bộ hóa trục là yêu cầu hiệu suất chính, kiến trúc SSCNET là giải pháp tự nhiên, và MR-J2S-200B là bộ khuếch đại trục 2kW cho các thiết kế đó.

Phương pháp điều khiển PWM hình sin / dòng điện tạo ra đầu ra động cơ mượt mà, ít tiếng ồn, phân biệt bộ khuếch đại servo hiện đại với các ổ đĩa PWM hình thang trước đây. Chuẩn hóa hình sin có nghĩa là dòng pha của động cơ tuân theo dạng sóng hình sin mượt mà phù hợp với góc từ trường của rôto — kết quả là gợn sóng mô-men xoắn rất thấp ở bất kỳ tốc độ nào, điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như xử lý vật liệu chính xác, nơi gợn sóng mô-men xoắn sẽ xuất hiện dưới dạng biến thiên vận tốc có thể nhìn thấy trong sản phẩm hoàn chỉnh.

Con số băng thông vòng lặp tốc độ 550Hz phản ánh tốc độ mà ổ đĩa có thể phản ứng với các nhiễu loạn vận tốc — phản ứng 550Hz có nghĩa là ổ đĩa có thể sửa lỗi vận tốc nhanh gấp mười lần so với ổ đĩa công nghiệp thông thường, điều này cho phép định vị chính xác khi đối mặt với các nhiễu loạn tải thực tế.

Thông số kỹ thuật chính

SSCNET — Mạng xác định dòng B

SSCNET là giao thức mạng servo độc quyền của Mitsubishi, và các đầu nối CN1A và CN1B của MR-J2S-200B là các điểm vào và ra vật lý cho chuỗi mạng này.

Bộ điều khiển chuyển động kết nối với CN1A của bộ khuếch đại đầu tiên, và một cáp chạy từ CN1B của bộ khuếch đại đó đến CN1A của bộ khuếch đại tiếp theo, tạo thành một chuỗi daisy có thể mở rộng trên nhiều trục. 

Vị trí của mỗi bộ khuếch đại trong chuỗi xác định số trục của nó như được bộ điều khiển nhìn thấy.

Ưu điểm hiệu suất chính của SSCNET là tất cả các bộ khuếch đại trên mạng nhận lệnh vận tốc của chúng một cách đồng bộ — bộ điều khiển phát sóng đến tất cả các trục đồng thời thay vì địa chỉ hóa chúng tuần tự.

Đồng bộ hóa thời gian này là nền tảng của nội suy đa trục mượt mà. Nếu không có nó, vị trí trục sẽ trôi đi theo thời gian ngay cả khi các trục riêng lẻ theo dõi hồ sơ lệnh của chúng một cách hoàn hảo, vì sự khác biệt nhỏ về thời gian giữa các trục tích lũy thành lỗi đường đi.

Với việc phân phối lệnh đồng bộ, đường đi nội suy của bộ điều khiển đến mỗi trục cùng một lúc, và chuyển động cơ học kết quả khớp với quỹ đạo lệnh.

Việc triển khai SSCNET trong dòng MR-J2S cũng truyền dữ liệu phản hồi bộ mã hóa trở lại bộ điều khiển qua cùng một mạng, loại bỏ dây phản hồi riêng biệt giữa các bộ khuếch đại và bộ điều khiển chuyển động.

Tín hiệu bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit từ động cơ HC-SF đi qua quá trình xử lý phản hồi của bộ khuếch đại và vào mạng SSCNET dưới dạng dữ liệu vị trí kỹ thuật số, nơi bộ điều khiển chuyển động đọc nó để tính toán vị trí vòng kín.

Phanh động tích hợp

Mạch phanh động tích hợp của MR-J2S-200B kích hoạt khi tín hiệu servo-on (SON) của bộ khuếch đại bị hủy kích hoạt hoặc khi lỗi bảo vệ làm ngắt ổ đĩa.

Phanh động kết nối một điện trở trực tiếp qua các pha của động cơ, chuyển đổi năng lượng động học của động cơ thành nhiệt trong điện trở và làm cho động cơ dừng nhanh hơn so với việc chạy tự do không có nguồn điện. 

Điều này khác với phanh giữ (phanh cơ điện từ khóa trục vật lý) — phanh động là cơ chế phanh điện cung cấp sự giảm tốc được kiểm soát, không phải là khóa đỗ.

Trong các tình huống dừng khẩn cấp, phanh động đảm bảo động cơ giảm tốc trong phạm vi giảm tốc của ổ đĩa thay vì chạy tự do, điều này bảo vệ máy móc được kết nối khỏi bị quá tốc và ngăn ngừa các mối nguy hiểm an toàn cho nhân viên do chuyển động tiếp tục sau lệnh dừng.

Đối với các trục thẳng đứng hoặc trục có quán tính đáng kể, phanh động rút ngắn khoảng cách dừng một cách có ý nghĩa so với giảm tốc không phanh.

Kiến trúc bảo vệ

Hệ thống bảo vệ của MR-J2S-200B hoạt động theo hai lớp.

Lớp đầu tiên là giám sát điện tử bên trong bộ khuếch đại: tắt quá dòng (sử dụng phản hồi dòng điện để phát hiện quá tải transistor trước khi nhiệt độ mối nối trở nên nghiêm trọng), tắt quá áp tái sinh (ngăn quá áp bus DC trong quá trình giảm tốc) và quá tải nhiệt điện tử (theo dõi tích I²t của dòng điện đầu ra để phát hiện quá tải liên tục trước khi xảy ra hư hỏng cuộn dây). 

Lớp thứ hai bao gồm các điều kiện cấp hệ thống: bảo vệ lỗi bộ mã hóa (phát hiện mất hoặc hỏng dữ liệu vị trí 17 bit từ động cơ), phát hiện điện áp thấp và mất điện, bảo vệ quá tốc (giám sát tốc độ động cơ so với ngưỡng có thể cấu hình) và bảo vệ lỗi vị trí quá mức (phát hiện khi lỗi theo dõi vượt quá dải cho phép — điều kiện "tràn lỗi servo" cổ điển cho biết kẹt tải, kẹt cơ học hoặc không khớp độ lợi).

J2S-B so với J2S-A: Chọn biến thể phù hợp

MR-J2S-200A và MR-J2S-200B chia sẻ cùng công suất đầu ra định mức, khả năng tương thích động cơ và hiệu suất điều khiển.

Sự khác biệt là giao diện lệnh: biến thể A chấp nhận lệnh vị trí xung và có I/O đa năng CN1 cho hoạt động độc lập, làm cho nó phù hợp để sử dụng với bất kỳ bộ điều khiển nào cung cấp đầu ra xung.

Biến thể B sử dụng bus SSCNET và được thiết kế đặc biệt để sử dụng với các bộ điều khiển chuyển động có khả năng SSCNET của Mitsubishi.

Biến thể B không thể chấp nhận lệnh xung — nó chỉ hoạt động trong môi trường mạng SSCNET.

Trước khi chỉ định bộ khuếch đại thay thế, hãy xác nhận kiến trúc lệnh của máy: máy đầu vào xung cần biến thể A; máy kết nối mạng SSCNET cần biến thể B.

Câu hỏi thường gặp

Q1: MR-J2S-200B có thể thay thế MR-J2S-200A trong máy nếu biến thể A không có sẵn không?

Không. Các biến thể -A và -B không thể thay thế cho nhau. Biến thể -A chấp nhận lệnh vị trí xung từ CNC hoặc bộ điều khiển độc lập qua đầu nối I/O CN1 của nó.

Biến thể -B chỉ hoạt động trong môi trường bus SSCNET và không có tùy chọn đầu vào xung. 

Nếu cần biến thể -A và không có sẵn, bộ thay thế phải là biến thể -A hoặc một giải pháp thay thế tương thích chéo — lắp biến thể -B vào ứng dụng đầu vào xung sẽ dẫn đến ổ đĩa không hoạt động.

Q2: Những bộ điều khiển chuyển động Mitsubishi nào tương thích với giao diện SSCNET của MR-J2S-200B?

Giao diện SSCNET của MR-J2S-200B tương thích với các bộ điều khiển chuyển động dòng A của Mitsubishi (A171SH, A172SH, A173UH) và các bộ điều khiển chuyển động dòng Q (Q172, Q173), cũng như các mô-đun định vị (A1SD75M, QD75M) xuất lệnh SSCNET.

Việc triển khai SSCNET trong dòng MR-J2S là giao thức SSCNET gốc — lưu ý rằng các thế hệ sau sử dụng SSCNET III (sợi quang), không tương thích trực tiếp với các đầu nối SSCNET đồng của MR-J2S nếu không có phần cứng chuyển đổi.

Q3: Chức năng tự động điều chỉnh thời gian thực hoạt động như thế nào trong MR-J2S-200B?

Tự động điều chỉnh thời gian thực của dòng MR-J2S liên tục ước tính quán tính tải được gắn vào trục động cơ bằng cách phân tích mối quan hệ giữa dòng điện gia tốc được lệnh và sự thay đổi vận tốc thực tế thu được.

Khi quán tính ước tính được cập nhật, ổ đĩa sẽ tính toán lại các giá trị độ lợi tỷ lệ, tích phân và vi phân cho các vòng lặp tốc độ và vị trí để duy trì độ cứng servo và độ giảm chấn tối ưu. 

Quá trình này xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường của máy — không yêu cầu chu kỳ chuyển động điều chỉnh đặc biệt.

Mức độ phản hồi tự động điều chỉnh (cài đặt độ lợi) có thể cấu hình thông qua tham số để cân bằng khả năng phản hồi với việc triệt tiêu rung động, cho phép điều chỉnh cho các máy có độ đàn hồi cơ học khác nhau.

Q4: MR-J2S-200B đã ngừng sản xuất — sản phẩm thay thế hiện tại được khuyến nghị là gì?

Lộ trình nâng cấp được Mitsubishi khuyến nghị là MR-J4-200B (dòng MELSERVO J4), duy trì giao diện SSCNET (hiện là SSCNET III/H quang) và phân khúc công suất 2kW. Nền tảng J4 mang lại bộ mã hóa có độ phân giải cao hơn (22 bit trên động cơ hiện tại), tự động điều chỉnh được cải thiện và hỗ trợ chức năng an toàn mở rộng.

Di chuyển từ J2S sang J4 yêu cầu thay thế cả bộ khuếch đại và động cơ (ổ đĩa J4 sử dụng động cơ dòng HG-SR/HG-SN hiện tại, không phải dòng HC-SF).

Giao thức SSCNET III/H được J4 sử dụng không tương thích ngược với giao diện SSCNET đồng gốc, vì vậy bộ điều khiển chuyển động cũng có thể cần nâng cấp mô-đun SSCNET III/H.

Q5: Mã lỗi nào cho biết lỗi bộ mã hóa trên MR-J2S-200B và cách chẩn đoán nó?

AL.16 (lỗi bộ mã hóa) là mã lỗi bộ mã hóa chính trên bộ khuếch đại MR-J2S. Nó có thể xuất hiện khi bật nguồn hoặc trong quá trình hoạt động.

Khi bật nguồn, nó thường có nghĩa là cáp bộ mã hóa chưa được kết nối hoặc bị lỗi — kiểm tra cáp bộ mã hóa MR-JHSCBL và cả hai đầu nối (CN2 của bộ khuếch đại và đầu nối bộ mã hóa của động cơ) trước khi cho rằng bộ mã hóa bị lỗi. Trong quá trình hoạt động, AL.

16 xuất hiện ở các vị trí cụ thể cho thấy sự cố nhiễm bẩn đĩa cục bộ hoặc vấn đề uốn cáp ở một hướng cụ thể. 

AL.16 chỉ xuất hiện ở tốc độ cao cho thấy các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu ở chiều dài cáp đang sử dụng.

Để chẩn đoán, hãy tạm thời thay thế một cáp tốt đã biết từ trục khác có cùng loại động cơ và xác minh xem lỗi có đi theo cáp hay ở lại với tổ hợp động cơ/bộ khuếch đại.