TRINAMIC的设计理念是尽可能将电机的运动控制硬件化,有效缩短开发周期,减少产品设计的BOM,缩短产品上市时间。
文子文国
Figure-︱TRINAMIC
随着物联网、人工智能和云计算的快速发展,要求生产线更加智能、灵活、可配置,以满足复杂多变的生产需求。工业智能制造与IoT、AI、可配置IO、云计算有序融合,推动自动化产业转型。
在2021国际电机驱动与控制技术论坛上,天合光能高级应用工程师高伟表示:“在工厂自动化中,根据功能的不同,智能制造可以分为四个层次:执行层、控制层、工厂控制层和管理层。执行层包含传感器、执行器等。,也就是整个控制系统的神经末梢。因此,如何将智能制造扩展到执行层,对整个自动化系统具有重要意义。”
天合光能提供完整的智能工业自动化执行解决方案,包括底层电机驱动、闭环算法FOC、轨迹规划、IO-Link和实时工业以太网。TRINAMIC的设计理念是尽可能将电机的运动控制硬件化,有效缩短开发周期,减少产品设计的BOM,缩短产品上市时间。
图:天合光能产品类别
电机驱动与控制作为运动控制系统的一个环节,在智能制造领域发挥着关键作用。随着5G、人工智能、云计算和物联网的发展,智能制造市场对电机的要求更加严格和复杂,电机及其控制技术正朝着高能效、低功耗、智能化、安全可靠的方向快速发展。
"设计一条好的运动控制轨迹曲线,相当于完成了完美运动控制的一半."高伟说,运动控制曲线直接决定了电机运动的实际效果。电机的运动轨迹曲线包括梯形曲线和S形曲线。与梯形曲线相比,S形曲线更稳定,克服了加速度突变的不利因素,能更有效地减少冲击。TRINAMIC通过硬件实现了传统的软件算法,从而节省了CPU的负担,使原本结构复杂的S型曲线易于实现,减少了生产和科研的工作量。
图:S型电机运动轨迹曲线
天合光能拥有两项技术专利,分别是移位器和Coolstep,使得步进电机运行更加平稳、节能、高效。步进电机在低速大扭矩应用中比其他电机更有优势。在没有反馈装置的情况下,步进电机仍然可以实现速度控制和定位控制,具有刚性好、性价比高的优点,广泛应用于生产线传动、雕刻、纺织、安防、医疗等领域。然而,传统的步进电机驱动方案存在发热高、噪声大、共振强等缺点,无法满足高端应用。
TRINAMIC通过自调节控制电机电流,使步进电机在低速时的噪音控制在10分贝以内,消除电机抖动。通过电流自适应负载控制,无需主控干预即可自动调节电流,避免电机失步,减少发热。
图:当前自适应负载控制
在高速时,BLDC、PMSM等伺服电机更具优势。FOC是目前伺服控制中最有效的控制方法。TRINAMIC基于硬件的空之间的磁场矢量控制,可以精确控制磁场的大小和方向,使电机转矩稳定,噪音低,响应快,提高了电机的效率和精度。TRINAMIC控制芯片可以将复杂的算法从MCU中解放出来,减轻处理器对实时计算的负担。
除了步进电机和伺服电机的驱动控制技术外,TRINAMIC还将双向通信IO-Link与电动执行器相结合,进一步满足了智能制造边缘化的发展需求。
IO-Link定义了标准接口、电缆和协议,基于强大的三线传感器和执行器连接的点对点通信,可以直接从控制层访问传感器状态信息。TRINAMIC智能执行器系统提供了便携、紧凑、低功耗的一体化解决方案,集成了可编程传感器和可编程执行器的功能,能够自动完成智能控制,降低与主控制器的通信频率,降低系统故障率。
图:支持IO-Link的TRINAMIC电机系统
从TRINAMIC电机驱动与控制技术方案中,我们不难看出,日益增长的市场需求对电机控制提出了更高的智能化要求。随着先进和新兴产业的融合,电机控制将更加精确可靠,数据处理能力将更加强大。智能制造的发展正走向边缘化,以加速工厂生产的自动化、智能化和高效化。