123
ческое и механико-информационное преобразования (табл. 4.4). В
едином корпусе модуля находятся: двигатель, механическое уст-
ройство и датчик обратной связи. Точками структурно-конструк-
тивной интеграции этих элементов являются интерфейсы
I4 и
I7.
Главной особенностью современного этапа развития мехатрони-
ки является создание принципиально нового поколения модулей –
интеллектуальных мехатронных модулей. По сравнению с мехатрон-
ными модулями движения в их конструкцию дополнительно встраи-
ваются компьютерные устройства и силовые электронные преобразо-
ватели, что придает этим модулям интеллектуальные свойства и
является их главным отличительным признаком.
Интеллектуальные мехатронные модули реализуют все семь
функциональных преобразований, представленных на рис. 4.7. В
этих модулях структурно-конструктивная интеграция осуществля-
ется по всем интерфейсным точкам
I0-I8.
В общем случае интеллектуальный мехатронный модуль состо-
ит из следующих основных элементов:
– электро- (или, например, гидро-) двигатель;
– механическое устройство;
– датчики и устройства обратной связи;
– устройство компьютерного управления;
– электронный силовой преобразователь;
– интерфейс
I0 для связи с компьютером верхнего уровня
управления, а также внутренние интерфейсы (
I1 –
I8).
Основными преимуществами применения интеллектуальных
мехатронных модулей являются:
– способность выполнять сложные движения самостоятельно,
без обращения к верхнему уровню управления, что повышает
автономность модулей, гибкость и живучесть мехатронных систем;
– упрощение коммуникаций между модулями и центральным
устройством управления (например, с использованием беспроводных
коммуникаций), что позволяет добиваться повышенной помехозащи-
щенности мехатронной системы и ее
способности к быстрой
реконфигурации;
– повышение надежности и безопасности мехатронных систем
благодаря компьютерной диагностике неисправностей и автома-
тической защите в аварийных и нештатных режимах работы;
– создание распределенных систем управления с применением
компьютерных и сетевых технологий;
124
– использование современных методов управления (программ-
ных, адаптивных, интеллектуальных, оптимальных) непосредственно
на исполнительном уровне для повышения качества процессов
управления в конкретных реализациях;
– интеллектуализация силовых преобразователей для защиты
модуля в аварийных режимах и диагностики неисправностей;
– интеллектуализация сенсоров для мехатронных модулей
позволяет добиться более высокой точности измерения, программ-
ным путем обеспечив в
самом сенсорном модуле фильтрацию шу-
мов, калибровку, линеаризацию характеристик вход/выход, компен-
сацию перекрестных связей, гистерезиса и дрейфа нуля.
Встраивание интеллектуальных устройств непосредственно в
мехатронный модуль порождает и ряд ограничений. К ним следует
отнести сложность модернизации, увеличение массогабаритных
показателей модуля движения по сравнению с приводами, где
управляющие и электронные устройства расположены отдельно.
На рис. 4.9 представлен интеллектуальный мехатронный мо-
дуль
, на примере модуля «Simodrive Posmo SI» фирмы Siemens.
Отличительной чертой этого модуля является то, что силовой
преобразователь и управляющее устройство конструктивно объеди-
нены с двигателем. С
помощью штекерной техники осуществляется
подключение цифровых входов и диагностических сигналов, а также
электрическая связь между двигателем и силовым преобразователем.
Связь с центральным устройством управления и другими модулями
организуется через стандартную шину «PROFIBUS».
Рис. 4.9. Мехатронный модуль фирмы Siemens