福里茨（Fritsch GmbH）公司是一家全球領(lǐng)先的烘培機器和系統(tǒng)制造商，他們選擇了應(yīng)用直流24V伺服電機來實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)置和調(diào)整功能。該公司選用了WAGO的直流驅(qū)動控制器，它在生產(chǎn)過程中所遵循的與眾不同的工序標(biāo)準(zhǔn)使其具備極高的精確度，從而使福里茨具備了智能化且功能強勁的系統(tǒng)控制。

福里茨的面包烘培機器具有高質(zhì)量、故障安全性的顯著優(yōu)點，且均是面向客戶需求進行制造的。這些機器須經(jīng)受最少6天每天24小時不間斷運行的考驗。系統(tǒng)組件如伺服電機等也應(yīng)滿足同樣高的要求，伺服電機用于對兩個輥輪間距(輥間隙)進行精確的定位和調(diào)整，這樣就能夠始終以合適的強度來生產(chǎn)面包坯。福里茨公司為了達到這個輥間隙的精確定位和調(diào)整曾經(jīng)嘗試過使用各種各樣的電機，例如交流電機、步進電機等等。但最終還是將直流伺服電機作為最優(yōu)的選擇。

直流伺服電機的控制

“使用直流驅(qū)動電機來進行機器的輥間定位十分經(jīng)得起考驗。它不僅性能強，成本低并且經(jīng)久耐用”，福里茨的電氣部門經(jīng)理Gerhard Danzig說道。若更換烘培方式，則需要對機器的輥間隙重新進行定位調(diào)整。但是若想使輥間定位達到理想的精確度卻并非易事。使用直流電機進行定位很簡單、強勁但精確度不夠高。以前，直流電機的工作方式都是以低于1m/s的速度向左或向右轉(zhuǎn)動固定的轉(zhuǎn)數(shù)。就定位方式來講，軸定位是最簡單的一種，而若想達到3/100mm的高精度輥間定位則絕非易事。對定位過程的時間沒有嚴(yán)苛要求，因為烘培產(chǎn)品的更換往往需要數(shù)分鐘，在這個范圍內(nèi)，電機有充足的時間來完成定位工作。用戶選擇了WAGO的直流驅(qū)動控制器作為解決方案。“現(xiàn)在我們設(shè)定一個理論值，然后直流電機開始自動轉(zhuǎn)動到正確的位置，電機達到的這一實際位置與當(dāng)初所設(shè)定的理論值達到準(zhǔn)確的吻合。這種電機設(shè)計嚴(yán)謹，避免了過調(diào)的產(chǎn)生，因此電機的功能十分具有可靠性”，福里茨電氣部經(jīng)理如是說。

智能定位控制

750-636系列直流驅(qū)動控制器是一款單通道智能定位控制器，帶有增量型位置反饋功能，適用于額定電流為5A的 24V直流電機，該控制器不依賴于現(xiàn)場總線類型，可作為總線模塊集成到WAGO-I/O-SYSTEM中，三個24V直流輸入通道用于采集終端開關(guān)和預(yù)設(shè)信號信息。它還帶有一個增量型編碼傳感器接口，計算來自于位置變送器的信號并確定實際值。定位功能會根據(jù)需求按方向優(yōu)化預(yù)先斷開定位，并充分考慮齒輪嚙合間隙的調(diào)整補償。直流電動機的兩個轉(zhuǎn)動方向是通過一個帶有短路保護和溫度監(jiān)控的H橋電路來控制的。不論是切換方向，軟啟動/停止，還是降低電流，都可以通過脈寬調(diào)制（PWM）方式實現(xiàn)。脈寬調(diào)制控制可以控制一個運行周期內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)或轉(zhuǎn)矩，而電流和溫度監(jiān)控功能可以避免過載的發(fā)生。調(diào)試和診斷則可通過WAGO-I/O-CHECK軟件工具的界面實現(xiàn)。

該控制器可通過一個特殊的過程原理使伺服電機克服自身限制從而達到驚人的精確度。由此，伺服電機運行到預(yù)設(shè)的目標(biāo)范圍并按時斷電停止運行。它能夠通過測量電機運轉(zhuǎn)過的路程來識別目標(biāo)，公差范圍經(jīng)預(yù)先設(shè)定，在達到目標(biāo)的過程中受到持續(xù)監(jiān)控，若有偏差會自動對其進行調(diào)整，這就使電機的控制過程更有可塑性。這種控制就相當(dāng)于：當(dāng)校準(zhǔn)調(diào)整范圍內(nèi)出現(xiàn)摩擦或污染的情況時及時為校準(zhǔn)軸實施潤滑保養(yǎng)措施。采取預(yù)先或稍后將電機電源切斷的方式便于在下一步的調(diào)整和校準(zhǔn)過程中更加容易地實現(xiàn)目標(biāo)。

應(yīng)用的過程原理運行起來雖然僅有數(shù)秒鐘，但其簡單的構(gòu)造卻可節(jié)省開支。帶有自動制動功能的齒輪起到了制動閘的作用。保持轉(zhuǎn)矩的取消起到了節(jié)省能源的目的，這時電源只需很小的功率，并且該功率會無需轉(zhuǎn)換直接傳輸給電機。

在福里茨的大型工業(yè)系統(tǒng)（Impressa項目）中一共使用了12臺伺服電機。“直流驅(qū)動控制器外形緊湊，采用模塊式結(jié)構(gòu)，其寬度僅為12mm，替代了許多以前的重要硬件如接觸器、計數(shù)器卡和數(shù)字量輸入通道”，Gerhard Danzig還談到了該控制器在空間結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢。“現(xiàn)在我們總共僅需要原先20％的安裝空間就夠了。”