تعمیر سرو DELTA ASD-A2-1521-L-&-ECMA-E21315RS

تعمیر سرو DELTA ASD-A2-1521-L-&-ECMA-E21315RS

پیش از ورود به جزئیات مدل‌های فوق، خوب است ابتدا مفهوم «سرو درایو (servo drive)» و «سرو موتور (servo motor)» را مرور کنیم.

-سرو موتور، موتوری است که دارای بازخورد (feedback) است و معمولاً برای کنترل دقیق موقعیت، سرعت یا گشتاور استفاده می‌شود. بازخورد معمولاً از طریق انکودر (encoder) یا سنسور موقعیت دیگر تأمین می‌شود.
-سرو درایو (یا درایور سرو) دستگاه الکترونیکی است که فرمان‌ها (مانند سرعت، موقعیت یا گشتاور) را دریافت می‌کند، آن‌ها را به سیگنال‌های مناسب برای موتور تبدیل می‌کند، و بازخورد موتور را پردازش می‌کند تا کنترل حلقه بسته (closed‑loop) برقرار شود.
– در سیستم‌های کنترل حرکت، سرو درایو و سرو موتور با هم کار می‌کنند تا حرکت دقیق و هماهنگ شود.

در این توضیح، ابتدا به مشخصات و ویژگی‌های هر کدام می‌پردازم، سپس روش اتصال و راه‌اندازی، نکات کاربردی و مزایا و محدودیت‌ها را بررسی می‌کنم.

– مشخصات فنی سرو موتور DELTA ECMA‑E21315RS

سرو موتور ECMA‑E21315RS یکی از موتورهای سری ECMA شرکت دلتا است. در زیر مشخصات عمده آن آمده است:

| پارامتر | مقدار |
| —————– | —————————————————– |
| توان نامی | 1.5 کیلووات |
| ولتاژ تغذیه | 220 VAC |
| سرعت نامی | 2000 دور بر دقیقه |
| سرعت حداکثر | 3000 دور بر دقیقه |
| گشتاور نامی | 7.16 نیوتن‌متر |
| گشتاور اوج (پیک) | 21.48 نیوتن‌متر |
| انکودر | انکودر افزایشی (incremental) با رزولوشن 17 بیت |
| قطر بدنه (فریم) | 130 × 130 میلی‌متر |
| قطر شفت استاندارد | 22 میلی‌متر |
| وزن (بدون ترمز) | حدود 7.5 کیلوگرم |
| درجه حفاظت | IP65 (بسته به شرایط نصب) |
| نوع مدل | بدون ترمز، دارای واشر روغنی و کِی‌وی (keyway) روی شفت |

این مشخصات نشان می‌دهد که موتور برای کاربردهایی با نسبت توان/حجم نسبتاً بالا طراحی شده است. این موتور معمولاً بخشی از سیستم کنترل حرکت است که با یک درایو سرو متناظر کار می‌کند.

با توجه به انکودر 17 بیتی، دقت موقعیت‌دهی مناسبی فراهم می‌شود. رزولوشن 17 بیت به معنای حدود (2^{17} = 131072) پالس در هر دور است. این رزولوشن به کاهش لرزش‌های کوچک کمک می‌کند و در سرعت پایین عملکرد بهتری دارد.

گشتاور اوج (پیک) موتور تقریباً سه برابر گشتاور نامی است، که برای مواقعی که ناگهان بار سنگینی روی موتور اعمال شود، اهمیت دارد. این موتور برای کاربردهایی که تغییرات گشتاور قابل توجه هستند، مناسب است.

همچنین موتور دارای ساختاری است که تحمل نیروهای شعاعی (radial) و محوری (axial) را دارد — برای شفت موتور مقادیر استانداردی تعیین شده است (مثلاً نیروی شعاعی مجاز 490 نیوتن ذکر شده است).

در طراحی موتور، مقاومت و القای آرمیچر، ثابت‌های زمانی الکتریکی، ثابت تبدیل گشتاور به جریان (Kt) و ولتاژ به سرعت (Ke) نیز اهمیت دارند. برای این موتور، مقادیر زیر گزارش شده‌اند:

– مقاومت آرمیچر: ~0.26 اهم
– القا: ~4.01 میلی‌هانری
– ثابت گشتاور ( K_t ): ~0.87 نیوتن‌متر بر آمپر
– ثابت ولتاژ ( K_e ): ~31.8 میلی‌ولت بر دور بر دقیقه

این مقادیر نشان می‌دهند که موتور در مقابل تغییرات جریان و ولتاژ پاسخ دینامیکی قابل توجهی دارد.

موتور ECMA‑E21315RS معمولاً برای کاربردهای CNC، دستگاه‌های تولید خودکار، رباتیک و سیستم‌های بسته‌بندی استفاده می‌شود که نیاز به دقت و پاسخ سریع دارند.

– مشخصات سرو درایو DELTA ASD‑A2‑1521‑L

در کنار موتور، باید درایوی باشد که بتواند آن را به‌صورت مناسب کنترل کند. یکی از مدل‌های مرسوم درایو برای موتورهای سری ECMA، مدل ASD‑A2‑1521‑L از سری ASDA‑A2 شرکت Delta است.

مشخصات مهم این درایو عبارت‌اند از:

– توان خروجی: 1.5 کیلووات
– ولتاژ تغذیه: 220 VAC (تک‌فاز یا سه‌فاز در بازه مجاز)
– جریان خروجی پیوسته: حدود 8.3 آمپر RMS
– جریان اوج: حدود 24.9 آمپر
– قابلیت کنترل در سه مد: موقعیت (Position), سرعت (Speed) و گشتاور (Torque)
– پشتیبانی از ورودی پالس (pulse/direction) و سیگنال آنالوگ
– رابط‌های ارتباطی: RS-232، RS-485، سایر پروتکل‌ها در برخی نسخه‌ها
– встро شده فیلتری برای سرکوب ارتعاشات پایین فرکانس
– قابلیت تعریف الکترونیک کم (Electronic Cam) یا E-CAM
– پشتیبانی از درایو عملگر داخلی (PR mode) برای مسیر دادن به محورها
– عملکرد خودکار و دستی تنظیم (Auto / Manual tuning)
– توابع حفاظتی: اضافه‌بار، اضافه جریان، ولتاژ بالا/پایین، خطای انکودر، خطای ارتباطی
– ابعاد و وزن: ابعاد عملیاتی تقریباً 170 × 45 × 173 میلی‌متر، وزن حدود 4.4 کیلوگرم (بسته به منبع)
– محدوده دمای کاری: معمولاً 0 تا 55 درجه سانتی‌گراد
– محدوده رطوبت و شرایط محیطی: معمولاً زیر 90٪ رطوبت بدون چگالش

در حالت کلی، این درایو برای موتورهای سری ECMA با توان تا 1.5 کیلووات طراحی شده است و امکانات خوبی برای کنترل پیشرفته در کاربردهای صنعتی فراهم می‌کند.

یکی از ویژگی‌های جالب مدل “L” این است که نسخه‌ای است که امکان ورودی پالس (step/direction) را دارد، یا به عبارتی رابط‌هایی دارد که بتوان به‌صورت ساده با میکروکنترلر یا سیستم کنترلی خارجی به آن فرمان داد. البته برای عملکرد کامل دقت بالا معمولاً بهتر است از مد داخلی و ارتباط دیجیتال استفاده شود.

همچنین در این درایو، امکان استفاده از فیلتری برای سرکوب ارتعاشات ناخواسته وجود دارد. این ویژگی در ماشین‌آلاتی مانند جرثقیل یا مکان‌هایی که بار دینامیکی سنگینی دارند، مهم است.

– ارتباط بین موتور و درایو و نحوه کارکرد سیستم

برای اینکه سیستم سرو کامل کار کند، موتور و درایو باید به درستی با هم هماهنگ شوند. در ادامه مراحل کلی ارتباط و روش کارکرد را بررسی می‌کنم.

– اتصال سخت‌افزاری

-اتصال تغذیه اصلی
درایو باید به منبع تغذیه 220 VAC (تک‌فاز یا سه‌فاز با شرایط مناسب) وصل شود. باید مراقب باشیم که ولتاژ و فاز بخش قدرت با مشخصات درایو منطبق باشد.

-اتصال خروجی به موتور
سه سیم خروجی قدرت (U، V، W) از درایو به ورودی‌های فازی موتور متصل می‌شوند. باید توجه داشت که سیم‌ها کوتاه و ضخیم باشند تا افت ولتاژ و تلفات حرارتی کاهش یابد.

-اتصال انکودر (بازخورد)
انکودر موتوری به پورت بازخورد درایو متصل می‌شود (کانکتور مخصوص انکودر). این اتصال برای کنترل حلقه بسته ضروری است. انکودر 17 بیتی موتوری فوق این امکان را فراهم می‌کند.

-اتصالات سیگنال کنترلی و فرمانی
پورت‌های ورودی درایو (مانند پالس/جهت، سیگنال آنالوگ، کنترل دیجیتال، ورودی‌های فرمانی) باید به کنترلر یا سیستم منطقی (PLC، کامپیوتر صنعتی، میکروکنترلر) متصل شوند.

-روشن کردن و راه‌اندازی اولیه
پس از بررسی اتصالات، دستگاه را روشن می‌کنند و با نرم‌افزار یا پنل جلویی، پارامترهای اولیه از جمله نوع انکودر، ضریب تبدیل پالس، محدودیت‌های سرعت و گشتاور، مد کنترلی، و فیلترها تنظیم می‌شوند.

– عملکرد حلقه بسته و کنترل

– کنترل‌کننده (در داخل درایو یا کنترل خارجی) فرمانی مانند «به این موقعیت حرکت کن» یا «این سرعت را حفظ کن» صادر می‌کند.
– درایو، سیگنال مرجع را با مقادیر بازخورد انکودر مقایسه می‌کند و خطای موقعیت، سرعت یا گشتاور را محاسبه می‌کند.
– الگوریتم کنترلی (مانند PID یا کنترل مدرن‌تر) بر مبنای خطا، جریان مناسب را برای موتور محاسبه می‌کند.
– درایو با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) یا تکنیک‌های مشابه، جریان لازم را به فازهای موتور وارد می‌کند.
– موتور با دریافت جریان، حرکت می‌کند. انکودر وضعیت فعلی را بازخوانی کرده و به درایو برمی‌گرداند.
– این فرآیند به صورت پیوسته انجام می‌شود تا خطا به حداقل برسد.

در این فرآیند، عملکرد دینامیکی در زمان کوتاه نیز اهمیت دارد. پارامترهای مانند ثابت زمانی الکتریکی و ثابت زمانی مکانیکی موتور بر روی پاسخ سیستم تأثیر دارند.

– مزایا و قابلیت‌های ویژه سیستم

سیستم ترکیبی درایو ASD‑A2‑1521‑L به همراه موتور ECMA‑E21315RS دارای ویژگی‌های جالبی است که آن را برای کاربردهای صنعتی پیشرفته مناسب می‌سازد:

– دقت بالا: انکودر 17 بیتی و کنترل حلقه بسته امکان کنترل موقعیت با دقت بالا را فراهم می‌کند.
– امکان کنترل در چند مد: موتور و درایو امکان حرکت بر اساس موقعیت، سرعت یا گشتاور را دارند.
– مقاوم در مقابل ارتعاشات پایین فرکانس: فیلترهای داخلی درایو می‌توانند لرزش‌های ناخواسته را کاهش دهند.
– انعطاف در ورودی فرمان: امکان استفاده از سیگنال پالس/جهت، سیگنال آنالوگ یا ارتباط دیجیتال.
– قابلیت تعریف مسیر داخلی (PR mode) و برنامه‌ریزی الکترونیک کم (E-CAM) که باعث می‌شود بتوان مسیر حرکت موتور را به صورت داخلی در درایو تعریف کرد بدون نیاز به کنترلر خارجی پیچیده.
– ایمنی و محافظت کامل: درایو دارای محافظت‌های مختلف (اضافه جریان، اضافه ولتاژ، خطای بازخورد و غیره) است.
– تطبیق‌پذیری نصب: طراحی کامپکت، وزن متوسط و امکان پیکربندی در مسیرهای کنترل صنعتی.
– قیمت مقرون‌به‌صرفه نسبت به برخی برندهای مشابه، همراه با عملکرد قابل قبول در بازارهای صنعتی.

– نکات و چالش‌ها در نصب و کاربرد

هرچند این سیستم ویژگی‌های خوبی دارد، در عمل نکات فنی وجود دارند که باید رعایت شوند:

-انتخاب کابل و مسیر مناسب
کابل‌های قدرت و بازخورد باید به اندازه کافی ضخامت داشته باشند تا افت ولتاژ و نویز کاهش یابد. همچنین مسیر کابل‌ها باید از منابع نویز فاصله داشته باشد.

-تنظیم پارامترها
برای عملکرد مطلوب، پارامترهایی مانند پاسخ سرعتی، زمان‌های کنترل، ضریب PID، فیلترها و محدودیت‌های جریان باید به خوبی تنظیم شوند. گاهی لازم است تنظیم دستی و آزمون خطا انجام شود.

-پیشگیری از ارتعاشات و رزونانس
در برخی سرعت‌ها، ممکن است دستگاه به فرکانس رزونانسی برسد. فیلترهای notch و ویژگی سرکوب ارتعاش در درایو برای مقابله با این موضوع وجود دارد، اما باید با دقت به کار گرفته شود.

-گرمای تولیدی و تهویه
درایو در حین کار گرما تولید می‌کند. باید در محیطی با تهویه مناسب نصب شود و از دمای بیش از حد جلوگیری شود.

-همخوانی با بار مکانیکی
گشتاور موتور و سرعت آن باید با بار مکانیکی متصل سازگار باشند تا از بارگذاری بیش از حد موتور یا درایو جلوگیری شود.

-پایش خطاها و ایمنی
باید در طراحی سیستم امکان تشخیص خطا (خطای انکودر، قطع اتصال، اضافه جریان و غیره) و توقف ایمن فراهم شود.

-محدودیت سرعت و پاسخ دینامیکی
موتور و درایو تا سرعت مشخصی می‌توانند حرکت کنند (در اینجا حداکثر 3000 دور بر دقیقه). فراتر رفتن از این مقدار ممکن است باعث خطا یا آسیب شود.

– کاربردها

کاربردهای معمول برای چنین سیستم سرو عبارتند از:

– دستگاه‌های CNC مثل تراش، فرز، حکاکی
– سیستم‌های بسته‌بندی و پرکن
– دستگاه‌های چاپ و برش دقیق
– ربات‌ها و بازوهای مکانیکی
– ماشین‌آلات خودکار در خطوط تولید
– تجهیزات پزشکی با حرکت دقیق
– صنایع الکترونیک، بسته‌بندی، مواد غذایی

به دلیل دقت و امکان کنترل سرعت/موقعیت/گشتاور، این سیستم‌ها در صنایعی که به کنترل دقیق حرکت نیاز دارند، کاربرد فراوان دارند.

تعمیر سرو DELTA ASD-A2-1521-L-&-ECMA-E21315RS