Bộ điều khiển động cơ Nanotec

Bộ điều khiển động cơ Nanotec

Nanotec là thương hiệu chuyên về công nghệ truyền động điện và điều khiển chuyển động có trụ sở tại Feldkirchen, Đức.

Hãng phát triển động cơ bước, động cơ DC không chổi than BLDC, bộ điều khiển động cơ, động cơ tích hợp bộ điều khiển

Cơ cấu chấp hành tuyến tính, hộp số, encoder, phanh và nhiều phụ kiện phục vụ hệ thống tự động hóa.

Nanotec hoạt động từ năm 1991 và tập trung mạnh vào các giải pháp truyền động có độ chính xác cao.

Nanotec Việt Nam cung cấp các sản phẩm phù hợp với các nhà chế tạo máy, dây chuyền sản xuất tự động

Thiết bị phòng thí nghiệm, máy đóng gói, thiết bị y tế, robot, hệ thống bán dẫn và những ứng dụng cần kiểm soát chính xác vị trí, tốc độ hoặc mô-men xoắn.

Danh mục sản phẩm Nanotec khá rộng, tập trung chủ yếu vào bài toán motion control và truyền động điện chính xác.

Các sản phẩm của Nanotec cung cấp:

Động cơ bước Nanotec

Động cơ bước Nanotec là động cơ điện biến đổi tín hiệu xung thành chuyển động quay theo từng bước. Mỗi xung điều khiển tương ứng với một lượng dịch chuyển góc nhất định của rotor.

Với góc bước 1,8°, một vòng quay 360° tương ứng với 200 bước cơ bản.

Khi kết hợp driver hỗ trợ microstep, chuyển động có thể được chia nhỏ hơn, giúp motor vận hành mượt và nâng cao khả năng điều khiển.

Nanotec phát triển động cơ bước theo hướng phục vụ trực tiếp cho công nghệ điều khiển chuyển động.

Vì vậy, ngoài motor tiêu chuẩn, hãng còn có các cấu hình động cơ bước IP65, động cơ bước có encoder, động cơ bước có phanh và Smart Stepper tích hợp controller/drive.

Điều này cho phép cùng một nền tảng động cơ bước được triển khai từ một cơ cấu định vị đơn giản đến hệ thống closed-loop kết nối mạng truyền thông công nghiệp.

Bộ điều khiển động cơ Nanotec

Bộ điều khiển động cơ Nanotec là nhóm thiết bị điều khiển chuyển động được Nanotec phát triển cho động cơ bước, động cơ BLDC và các hệ truyền động servo.

Controller đảm nhiệm việc xử lý lệnh chuyển động, kiểm soát tốc độ, vị trí hoặc mô-men và kết nối hệ truyền động với PLC hay mạng truyền thông của máy.

Bộ điều khiển động cơ Nanotec là thiết bị điện tử nằm giữa hệ thống điều khiển cấp cao và động cơ.

Controller tiếp nhận lệnh từ PLC, máy tính công nghiệp, bộ điều khiển máy hoặc tín hiệu I/O, sau đó điều chỉnh dòng điện cấp cho động cơ để tạo ra chuyển động theo yêu cầu.

Model: PD6-EB80LD-M-65-2

Model: PD6-EB80MD-M-65-2 

Một controller Nanotec có thể đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ như:

Điều khiển vị trí.

Điều khiển tốc độ.

Điều khiển mô-men.

Điều khiển chiều quay.

Thiết lập gia tốc và giảm tốc.

Xử lý tín hiệu encoder.

Điều khiển closed-loop.

Nhận tín hiệu công tắc hành trình.

Giao tiếp với PLC.

Thực hiện chương trình chuyển động độc lập.

Điểm đáng chú ý của Bộ điều khiển động cơ Nanotec là các chức năng này được tích hợp trong thiết bị tương đối nhỏ gọn.

Nhờ đó, một controller có thể vừa điều khiển chuyển động, vừa đọc encoder, xử lý cảm biến và trao đổi dữ liệu với PLC.

Cấu tạo chi tiết của Bộ điều khiển động cơ Nanotec:

Bộ xử lý trung tâm của Controller Nanotec

Bộ xử lý có thể xem là "bộ não" của Bộ điều khiển động cơ Nanotec.

Đây là nơi tiếp nhận và xử lý các lệnh liên quan đến vị trí, tốc độ, gia tốc và trạng thái hoạt động của motor.

Khi PLC yêu cầu motor di chuyển đến một vị trí, bộ xử lý tính toán profile chuyển động cần thiết.

Nó xác định quá trình tăng tốc, tốc độ vận hành, giảm tốc và điểm dừng trước khi chuyển các yêu cầu này tới tầng điều khiển công suất.

Trong hệ thống closed-loop, bộ xử lý còn liên tục so sánh giá trị đặt với tín hiệu phản hồi từ encoder.

Khi xuất hiện sai lệch, controller có thể điều chỉnh hoạt động của motor theo thuật toán điều khiển được cấu hình.

Tầng công suất điều khiển động cơ

Sau khi bộ xử lý xác định motor cần hoạt động như thế nào, power stage – tầng công suất chịu trách nhiệm điều khiển năng lượng điện đưa tới motor.

Đối với động cơ bước, tầng công suất điều khiển dòng điện qua các pha theo trình tự phù hợp để rotor dịch chuyển từng bước.

Việc kiểm soát dòng chính xác ảnh hưởng trực tiếp đến mô-men, nhiệt độ và chất lượng chuyển động.

Đối với động cơ BLDC, tầng công suất thực hiện quá trình chuyển mạch điện tử giữa các pha.

Thời điểm chuyển mạch được xác định dựa trên thuật toán điều khiển và tín hiệu phản hồi từ Hall sensor hoặc encoder tùy cấu hình.

Đây là lý do khi lựa chọn Motor Controller Nanotec, dòng điện và điện áp của motor phải được kiểm tra cẩn thận.

Controller có tính năng phù hợp nhưng tầng công suất không đáp ứng motor thì vẫn không thể sử dụng đúng yêu cầu.

Mạch điều khiển dòng điện

Dòng điện liên quan trực tiếp đến khả năng tạo mô-men của motor. Vì vậy, controller Nanotec có mạch giám sát và điều khiển dòng điện tại tầng công suất.

Đối với stepper motor, controller cần kiểm soát dòng qua các cuộn dây theo trạng thái chuyển động.

Khi motor tăng tốc, chạy ổn định hoặc giữ vị trí, yêu cầu dòng điện có thể khác nhau.

Khả năng kiểm soát dòng còn giúp hạn chế việc motor bị cấp dòng quá mức cần thiết.

Đây là yếu tố quan trọng đối với nhiệt độ motor và độ ổn định của hệ thống khi vận hành lâu dài.

Khối xử lý tín hiệu Encoder

Một bộ phận quan trọng trên nhiều dòng Bộ điều khiển Nanotec là giao diện phản hồi vị trí.

Tùy controller, thiết bị có thể làm việc với các dạng phản hồi như:

Incremental Encoder

SSI Encoder

Hall Sensor

và những dạng encoder tương thích khác tùy model.

Encoder gửi thông tin về chuyển động thực tế của rotor trở lại controller. Bộ xử lý sử dụng dữ liệu này để xác định vị trí và tốc độ thực tế.

Nhờ đó có thể hình thành vòng điều khiển:

Giá trị đặt → Controller → Motor → Encoder → Controller

Cấu trúc này đặc biệt quan trọng với các hệ thống closed-loop stepper và BLDC servo.

Ngõ vào số Digital Input

Digital Input cho phép controller tiếp nhận các tín hiệu ON/OFF từ hệ thống bên ngoài.

Các tín hiệu này có thể đến từ:

Công tắc hành trình.

Cảm biến tiệm cận.

Cảm biến Home.

Nút nhấn.

PLC.

Cảm biến an toàn hoặc thiết bị ngoại vi phù hợp.

Ví dụ, khi bàn trượt di chuyển về điểm gốc, cảm biến Home chuyển trạng thái. Controller nhận tín hiệu và sử dụng nó để xác định vị trí tham chiếu của trục.

Digital Input vì vậy không chỉ dùng để bật/tắt motor mà còn tham gia trực tiếp vào chu trình chuyển động của máy.

Ngõ ra số Digital Output

Bên cạnh việc nhận tín hiệu, Bộ điều khiển động cơ Nanotec còn có thể gửi trạng thái tới PLC hoặc thiết bị ngoại vi thông qua Digital Output.

Ngõ ra có thể được cấu hình cho những trạng thái như:

Motor đang chạy.

Đã đạt vị trí.

Controller sẵn sàng.

Có lỗi.

Hoàn thành chu trình.

Trạng thái điều khiển khác tùy cấu hình.

PLC dựa vào các tín hiệu này để quyết định bước tiếp theo của máy.

Ví dụ, sau khi motor đưa bàn máy đến đúng vị trí, controller gửi tín hiệu hoàn thành. PLC nhận tín hiệu và mới cho phép cơ cấu tiếp theo hoạt động.

Ngõ vào Analog

Một số controller Nanotec hỗ trợ tín hiệu analog để đặt giá trị vận hành.

Thay vì truyền một lệnh vị trí thông qua mạng fieldbus, hệ thống có thể sử dụng tín hiệu analog để điều chỉnh tốc độ hoặc giá trị đặt phù hợp.

Cách điều khiển này hữu ích đối với các máy đơn giản hoặc khi controller cần nhận tín hiệu từ một thiết bị không sử dụng mạng truyền thông công nghiệp.

Khả năng và dải analog cần được kiểm tra trên đúng datasheet của từng model Nanotec.

Giao diện Hall Sensor

Đối với động cơ BLDC Nanotec, Hall sensor là một nguồn thông tin quan trọng về vị trí rotor.

Controller đọc trạng thái Hall để xác định vị trí tương đối của rotor và thực hiện chuyển mạch các pha motor đúng thời điểm.

Nếu quá trình đấu dây Hall không chính xác, motor có thể hoạt động bất thường, rung hoặc không quay đúng chiều.

Vì vậy khi thay controller hoặc motor BLDC, cần kiểm tra cả thứ tự pha và tín hiệu Hall.

Trên các hệ thống yêu cầu điều khiển chính xác hơn, Hall sensor có thể được kết hợp với encoder.

Cổng truyền thông công nghiệp

Đây là một trong những thành phần đáng chú ý nhất của các controller Nanotec hiện đại.

Tùy series và phiên bản, controller có thể hỗ trợ những giao thức như:

EtherCAT

CANopen

EtherNet/IP

PROFINET

Modbus TCP

Modbus RTU

EtherCAT phù hợp với hệ thống motion control nhiều trục cần trao đổi dữ liệu nhanh.

CANopen thường được sử dụng trong máy và thiết bị nhúng.

PROFINET và EtherNet/IP giúp controller tham gia vào các kiến trúc Ethernet công nghiệp tương ứng.

Không phải tất cả Bộ điều khiển động cơ Nanotec đều có toàn bộ các giao thức trên.

Khi chọn model, cần xác định trước PLC hoặc hệ thống điều khiển trung tâm sử dụng chuẩn nào.

Giao diện Clock & Direction

Ngoài fieldbus, một số giải pháp Nanotec còn hỗ trợ phương thức điều khiển Clock & Direction.

Một tín hiệu được sử dụng để cung cấp xung chuyển động, trong khi tín hiệu còn lại xác định chiều quay.

Đây là phương thức quen thuộc trong các hệ thống điều khiển động cơ bước.

Ưu điểm là cấu trúc tương đối đơn giản và dễ tích hợp với nhiều bộ điều khiển máy.

Tuy nhiên, nếu cần truyền nhiều dữ liệu trạng thái, chẩn đoán và đồng bộ nhiều trục thì fieldbus thường mang lại khả năng mở rộng tốt hơn.

Mạch cấp nguồn

Controller cần nguồn DC phù hợp để cung cấp năng lượng cho cả mạch điều khiển và tầng công suất.

Ví dụ, một số controller Nanotec hoạt động trong vùng điện áp thấp DC, trong khi các servo drive công suất lớn hơn có thể sử dụng cấp nguồn khác.

Mạch nguồn bên trong thực hiện việc ổn định và phân phối điện áp tới các khối xử lý, giao tiếp và công suất.

Khi thiết kế tủ điện, nguồn phải đáp ứng không chỉ điện áp mà còn dòng điện cực đại trong quá trình motor tăng tốc hoặc chịu tải.

Mạch bảo vệ điện

Hệ truyền động công nghiệp thường phải đối mặt với các trạng thái bất thường.

Vì vậy, controller được trang bị những chức năng giám sát và bảo vệ tùy model.

Các trạng thái có thể bao gồm:

Quá dòng.

Điện áp bất thường.

Nhiệt độ quá cao.

Lỗi encoder.

Lỗi truyền thông.

Lỗi vị trí.

Lỗi motor hoặc trạng thái vận hành không phù hợp.

Khi phát hiện sự cố, controller có thể chuyển sang trạng thái lỗi và dừng hoặc hạn chế hoạt động của motor theo cấu hình.

Khả năng chẩn đoán này đặc biệt hữu ích với máy tự động vì kỹ thuật viên có thể xác định nguyên nhân nhanh hơn thay vì chỉ thấy motor không chạy.

Bộ nhớ và phần lưu trữ tham số

Controller cần lưu nhiều thông số cấu hình như dòng motor, tốc độ, gia tốc, giới hạn chuyển động, thông số encoder và thiết lập truyền thông.

Các tham số này được cấu hình bằng phần mềm tương ứng của Nanotec.

Một số controller lập trình được còn có khả năng lưu chương trình chuyển động.

Nhờ đó, controller có thể thực hiện một chuỗi hoạt động mà không cần PLC gửi từng lệnh nhỏ liên tục.

Điều này phù hợp với máy độc lập hoặc các module cơ khí cần hoạt động tương đối tự chủ.

Phần mềm cấu hình Plug & Drive Studio

Mặc dù không phải linh kiện vật lý bên trong controller, Plug & Drive Studio là thành phần quan trọng khi vận hành hệ thống Nanotec.

Thông qua phần mềm, kỹ thuật viên có thể thiết lập tham số motor, cấu hình I/O, kiểm tra trạng thái, cài đặt chuyển động và hỗ trợ chẩn đoán hệ thống.

Khi commissioning máy, việc cấu hình đúng motor đặc biệt quan trọng.

Các thông số dòng điện, encoder và đặc tính truyền động phải phù hợp với motor thực tế đang kết nối.

Vỏ và hệ thống tản nhiệt của Controller Nanotec

Tầng công suất tạo nhiệt trong quá trình điều khiển motor. Vì vậy, kết cấu cơ khí của controller cũng tham gia vào quá trình tản nhiệt.

Tùy dòng, controller có thể sử dụng vỏ kim loại và bề mặt truyền nhiệt để đưa nhiệt từ linh kiện công suất ra môi trường.

Khi lắp controller trong tủ điện, cần duy trì khoảng cách và điều kiện thông gió theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Việc đặt nhiều drive sát nhau trong một tủ nhỏ có thể làm nhiệt độ bên trong tăng đáng kể.

Đây là yếu tố cần được tính toán ngay khi thiết kế tủ điện chứ không chỉ khi hệ thống bắt đầu xuất hiện lỗi quá nhiệt.

Phanh động cơ Nanotec

Phanh động cơ Nanotec là thiết bị cơ điện được gắn với trục motor để giữ trục không quay khi động cơ ngừng hoạt động.

Trong các hệ truyền động nằm ngang, motor có thể dừng mà tải gần như không dịch chuyển.

Tuy nhiên, với những cơ cấu chịu tác động của trọng lực hoặc ngoại lực, trục có thể tự quay sau khi motor mất mô-men.

Ví dụ điển hình là:

Trục Z của bàn máy.

Cơ cấu nâng sản phẩm.

Robot có tay đòn.

Bàn trượt đứng.

Thiết bị nâng hạ.

Cơ cấu điều chỉnh chiều cao.

Nếu chỉ dựa vào mô-men giữ của động cơ, hệ thống có thể phải cấp điện liên tục.

Phanh Nanotec giúp chuyển nhiệm vụ giữ cơ khí sang một cơ cấu riêng, từ đó giảm phụ thuộc vào dòng điện giữ của motor.

Hộp số Nanotec

Hộp số được lắp ở đầu ra của động cơ nhằm giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn, đồng thời cải thiện khả năng điều khiển tải.

Với các hệ thống định vị, hộp số còn giúp lựa chọn tỷ số truyền phù hợp để tăng độ phân giải chuyển động và đưa tốc độ motor về đúng vùng làm việc của cơ cấu máy.

Nanotec thiết kế nhiều hộp số có mặt bích tương thích trực tiếp với motor của hãng. Vì vậy, người dùng có thể cấu hình thành bộ hoàn chỉnh:

Như Stepper Motor Nanotec + Gearbox Nanotec hoặc BLDC Motor Nanotec + Gearbox Nanotec mà không cần tự thiết kế bộ gá trung gian phức tạp.

Điểm đáng chú ý nhất là Nanotec có thể cung cấp motor và gearbox trong cùng một hệ sản phẩm. Điều này giúp dễ kiểm tra tính tương thích giữa mặt bích, trục, tốc độ và mô-men.

Các dòng GP42, GP56 và GP80 sử dụng bánh răng thẳng bằng thép tôi cứng. Nanotec phát triển chúng theo hướng tăng mô-men đầu ra nhưng vẫn giữ kết cấu tương đối nhỏ gọn.

Ngoài mô-men cao, hãng còn có hẳn dòng low-noise GP-N và dòng precision GPLE, nên có thể lựa chọn gearbox theo mục tiêu của máy thay vì sử dụng một loại cho mọi ứng dụng.

Các model được dùng phổ biến tại Nanotec chính Hãng:

Dòng sản phẩm	Model	Ứng dụng cụ thể
Động cơ bước	STA1418S0304-A	Thiết bị mini, cơ cấu vi dịch chuyển, máy phân tích nhỏ, thiết bị quang học
Động cơ bước	SCA2018S0604-A	Máy lấy mẫu, cơ cấu định lượng, bàn trượt nhỏ
Động cơ bước	ST2018M0804-A	Thiết bị phòng thí nghiệm, máy kiểm tra, cơ cấu cấp liệu nhỏ
Động cơ bước	SC2818L1504-A	Máy phân tích, thiết bị y tế, cơ cấu định vị chính xác
Động cơ bước	ST2818L1404-A	Bàn XY nhỏ, máy đóng gói mini, thiết bị OEM
Bộ điều khiển động cơ	CL3-E-1-0F	Thiết bị y tế, OEM, máy phân tích
Bộ điều khiển động cơ	CL3-E-2-0F	Máy lắp ráp, bàn trượt
Bộ điều khiển động cơ	CL4-E-1-12	Robot, máy tốc độ cao
Bộ điều khiển động cơ	CL4-E-1-12-5VDI	Hệ thống điều khiển tự động
Bộ điều khiển động cơ	CLC3-1-1	Máy định vị, robot
Phanh động cơ	BRAKE-BWA-0,35-5	Motor nhỏ, bàn trượt, thiết bị phân tích
Phanh động cơ	BRAKE-BWA-1,5-6,35	Robot nhỏ, máy đóng gói, trục định vị
Phanh động cơ	BRAKE-BCD42-0,4-5	NEMA 17, trục Z nhỏ, máy OEM
Phanh động cơ	BRAKE-BCD56-1,5-8	NEMA 23, máy đóng gói, cơ cấu nâng
Phanh động cơ	BRAKE-BCD80-5,0-14	Motor lớn, cơ cấu nâng tải
Hộp số	GP42-S2-21-SR	Cơ cấu tải trung bình
Hộp số	GP42-S2-26-SR	Máy tự động cần tốc độ thấp
Hộp số	GP42-S2-46-SR	Thiết bị định vị độ phân giải cao
Hộp số	GP42-S3-96-SR	Cơ cấu quay tốc độ rất thấp
Hộp số	GP42-S3-241-SR	Ứng dụng giảm tốc lớn

Thông tin liên hệ đặt hàng Bộ điều khiển động cơ Nanotec:

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HOÀNG THIÊN PHÁT

Địa chỉ:  237/49C Phạm Văn Chiêu , Phường An Hội Tây, TP.Hồ Chí Minh, Việt Nam

Liên hệ: Hương Anh (0902.814.977)

Skype: sale5-0902.814.977

Mail: sales5@hoangthienphat.com

Website: https://dailyphanphoivietnam.com/

Website: https://dailyphanphoihtp.com/

Ngoài ra Hoàng Thiên Phát còn cung cấp một số sản phẩm: 

IFM Việt Nam, ARI Việt Nam, Aris Viet Nam, Enerdis Việt Nam, IFM Việt Nam

BEI Encoder Việt Nam, EIKO SOKKI Việt Nam, ElectroCraft Việt Nam, Motovario Việt Nam

Pepperl Fuchs Việt Nam, Itelcond Capacitor Việt Nam, Detcon Việt Nam

Oldhamgas Việt Nam, Gmiuk Việt Nam, KSR Kubler Việt Nam, Harowe Việt Nam

CEI Loadcell Việt Nam, Bijur Delimon Việt Nam, Heidennhain Encoder Việt Nam

Stucke Elektronik Việt Nam, LOVATO Việt Nam , Dresser Việt Nam

GE Việt Nam, Consolidated Việt Nam, Pisco Việt Nam, Refext Việt Nam

Mettler Việt Nam, NORGREN Valve Việt Nam , Yokogawa Việt Nam

Hach Việt Nam, Meinsberg Việt Nam, Softflow Việt Nam, Schmidt Việt Nam

Honsbere Việt Nam, Hedland Việt Nam, Hontzsch Việt Nam

NITTO DENKO Việt Nam, Laurence Scott Việt Nam, SUMITOMO DRIVE Việt Nam

FUJI Electric Việt Nam, PAKER Việt Nam, RKC Việt Nam.