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Bernecker&Rainer(B&R)ACOPOS P3 - 拆解报告

时间:2018-02-26 作者:Miller Henley 阅读:
B&R ACOPOS P3是一款集成了安全功能的紧凑、高效和精确的伺服驱动器,非常适合用于汽车、印刷、包装、搬运、机器人,或任何要求极高精度和速度的过程控制。随着晶体管和处理器技术的显著进步,克服了以前绕不过去的散热问题,体积更是大幅缩小了近70%……

B&R ACOPOS P3是一款集成了安全功能的紧凑、高效和精确的伺服驱动器,非常适合用于汽车、印刷、包装、搬运、机器人,或任何要求极高精度和速度的过程控制。随着晶体管和处理器技术的显著进步,克服了以前绕不过去的散热问题,体积更是大幅缩小了近70%。这些新组件更小、更快、更制冷、更精确。

ACOPOS P3系列有10种型号、可支持1到3轴驱动、功率范围从0.6到18kW、或1.6到44kW,还有其它几个选项,因型号而异。 3轴驱动器与传统的1轴驱动器一样紧凑,以最大的功率密度减少了69%的空间需求。它可以通过使用电流、速度和位置测量的短周期时间来精确控制极快的运动。

ACOPOS P3是目前市场上速度最快的驱动器之一,由于硬件和算法的进步,其电流、速度和位置控制的采样时间可缩短到50µs。与几年前制造的驱动器中常见的400µs更新速率相比,这是个重大进步。借助更快的采样速度,现在可以实现虚拟传感器技术,伺服电机可以在没有编码器的情况下运行。开环反馈与变频器中的反馈非常相似。

ACOPOS P3符合SIL3/PL e/Cat安全规定,可以以标准或安全运动配置订购。集成的安全功能包括STO、SOS和新的SLT(安全限制转矩),并在PLC以太网络上的虚拟安全控制器上运行。

拆解

型号:8EI8X8HWT10.XXXX-1。 ACOPOS P3、3轴200-480 VAC、8.8A伺服驱动器。

外观和外壳

20180226-ACOPOS-1

尺寸:66mm x 374mm x 261mm、重量4kg。

环境污染等级2的IP20保护,工作温度高达55°C。

主控制板

20180226-ACOPOS-2

PWM电机控制和通信:Altera Cyclone IV EP4CGX50Cf23I7N FPGA。低功耗、低成本的FPGA,带有50K逻辑元件、用于PWM、Σ-Δ ADC和DC链路控制接口。 8个用于PCI Express的高速收发器和专用硬IP以及包括以太网在内的多种协议支持。

电力电子电路板

20180226-ACOPOS-3

电力电子电路板框图

20180226-ACOPOS-4

20180226-ACOPOS-5

整流器和逆变器:

英飞凌FP35R12W2T4_B11(单轴)、EasyPIMTM 2B模块中整合了1200V/ 35A IGBT4和整流器。

英飞凌FS35R12W1T4_B11(2片/2轴),EasyPACK模块中的1200V/35A IGBT4。

隔离:Broadcom(安华高科技)

QCPL-325J(18个/3轴、制动抱闸1个)。定制的IGBT栅极驱动光耦,集成了保护和反馈功能。

ACPL-798J(6个/3轴、总线电压2个)。带有LVDS接口的光电隔离Σ-Δ调制器,外部时钟。

分流电流感测:Vishay Dale R01F(12个/3轴)。10mΩ分流电阻。

隔离开关电源:Pulse Electronics PH9392NL(3个/3轴)。定制的DC / DC转换器。

浪涌电流限制器:EPCOS J109(2个)。 PTC热敏电阻作为浪涌电流限制器。

直流母线大容量电容:EPCOS B43547-A5477(4个)。450V/470µF电解电容。

用户接口和通信板

20180226-ACOPOS-6

用户接口控制器:飞思卡尔MCIMX6S7CVM08AC、i.MX 6系列32位MPU、ARM Cortex-A9内核、800MHz、MAPBGA 624

电源管理IC:飞思卡尔MMPF0100。为整个嵌入式i.MX 6 MCU供电。

存储器:

美光DDR2/3 SDRAM。

Spansion S25FL245SA。 256Mb Qual SPI NOR 闪存。

以太网通信:TI DP83848x(2个)。 PHYTER Mini/LS单端口10/100MB/s以太网收发器。

该驱动器适用于一系列精密和复杂的应用。由于不是所有的实现都需要符合CE/EMC要求,因此不再内置过滤器。但根据需要,可添加外接过滤器和其它安全功能。这种硬件的可扩展性简化了两个三轴单元与直流总线和菊花链式线电源的连接,可实现热插拔扩展。

设计人员对ACOPOS P3的空间需求一定会感到满意,因为它的小身量,以及过滤器、保险丝或断路器所需空间的都减小了。 这一切都使采用小得多的控制柜成为可能、也使对ACOPOS P3的安装排布有更多选择、并大大减少了所占的生产现场空间(可能非常稀缺宝贵)。单电缆电机技术使得外观更干净、安装更简便。

ACOPOS P3通用性极强,可同样好地用于标准分立设备、数控机械或机器人应用——所有这些都可以使用相同的硬件驱动。 设计人员只需添加配置,而不必编程,因为新的软件组件是以图形方式配置的。

寻求简练、高性价比和精确伺服驱动的工程师绝对应该考虑把B&R ACOPOS P3用于其下一个设计。

Miller Henley

本文作者Miller Henley是位自由职业者、IT和商业技术作家及分析师。在过去二十年中,他曾与包括多个福布斯财富500强在内的技术公司合作、制定战略和综合内容来推动营销、运营、培训、财务和拓展活动。

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Miller Henley
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