يطالب العملاء بتقليل الصيانة وحجم المعدات، وزيادة الإنتاجية وسرعة إعداد الآلات. ولتلبية هذه المتطلبات، يختار مصنّعو المعدات الحركة المؤازرة بدلاً من المكونات الميكانيكية.

يُحدد نظام التحكم في الحركة إمكانيات الآلة وحدودها. لذا، ولتحقيق أقصى إنتاجية ومرونة، وتقليل الصيانة، غالبًا ما يكون من الضروري تحديث طريقة التحكم في الحركة داخل تلك الآلة. وتتمثل معظم أسباب التحول من أنظمة التحكم التقليدية إلى التحكم المؤازر في الحصول على واحدة أو أكثر من هذه المزايا:

• زيادة الإنتاجية. توفر المحركات المؤازرة معدلات تسارع وسرعات عالية.
• زيادة الدقة. يمكن للمحركات المؤازرة أن توفر الدقة العالية اللازمة لمعالجة قطعة سريعة الحركة.
• زيادة المرونة. توفر المحركات المؤازرة نسخًا إلكترونية من المكونات الميكانيكية التقليدية. على سبيل المثال، يمكن تغيير خصائص الكامات الإلكترونية بشكل فوري تقريبًا. كما يمكن ضبط خصائص الحركة القابلة للبرمجة لتناسب أحجام المنتجات المختلفة وتكويناتها. ويمكن تغيير نسب التروس الإلكترونية لتلائم سرعات الآلات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، بفضل التروس الإلكترونية، يمكن وضع المحركات في أي مكان مناسب للتطبيق، حيث إنها تلغي الحاجة إلى أعمدة طويلة وتروس وأحزمة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لعمود نقل كهربائي واحد أن يتصل بعدد غير محدود تقريبًا من المحاور. بالنسبة للآلات ذات التكوينات المتعددة، يعني هذا أن محاور الحركة الإضافية لا تتطلب وصلات ميكانيكية إضافية.

تُضفي المحركات المؤازرة مرونةً إضافيةً بفضل المعلومات المُتاحة بكثرة. فعلى سبيل المثال، تُخزّن العديد من وحدات التحكم في المحركات المؤازرة سجلاً للأعطال وحالات الخطأ، مما يُسهّل عملية تحديد الأعطال وإصلاحها. كما يُمكن لمعظم أنظمة المحركات المؤازرة عرض مخططاتٍ شبيهةٍ بمخططات راسم الإشارة لتحليل الأداء. • تقليل الصيانة: تُساعد المحركات المؤازرة على تقليل عدد الأجزاء الميكانيكية في الآلة. فالتروس الإلكترونية تحل محل الأحزمة، والكامات الإلكترونية لا تتأثر بالتآكل، ومفاتيح الحد الإلكترونية لا تحتاج إلى إعادة ضبط أو استبدال دوري.

تتطلب أنظمة المؤازرة قدرًا من الدراسة والخبرة. إذا كنت جديدًا في مجال التحكم بالمؤازرة، فتوقع قضاء بعض الوقت في اختيار وتطبيق نظامك الأول. (ملاحظة حول مصطلحات المؤازرة: تُستخدم كلمة "وحدة تحكم" في عدة سياقات. النظام أوحركةيقوم جهاز التحكم عادةً بتشغيل البرنامج الذي يتحكم في الحركة؛محركيتحكم جهاز التحكم في واحدمحرك(ولتجنب الالتباس، سنشير إلى وحدات التحكم في المحركات باسم "المحركات").

تحديد حجم التطبيق واختياره

قد يبدو اختيار وتحديد حجم مكونات أنظمة المؤازرة أمرًا معقدًا نظرًا لكثرة هذه المكونات: المحركات، والمحركات الكهربائية، ووحدة التحكم، واحتمالية استخدام حاسوب صناعي أو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC). إذا كانت خلفيتك في الهندسة الميكانيكية، فقد يكون هذا الأمر مُربكًا. لحسن الحظ، تُقدم الشركات - موردو المكونات ومُكاملّو أنظمة التحكم - هذه المكونات في حزم، بالإضافة إلى توفير الدعم الفني. سواءً اخترت التجميع بنفسك أو شراء حزمة جاهزة، فإن العملية الأساسية هي:

أولاً، اختر المحركابدأ عملية اختيار المحرك بتحديد شكله. تُعدّ المحركات ذات النسبة العالية بين الطول والعرض (الطويلة ذات القطر الصغير) الأكثر شيوعًا. يمكن أن تكون مربعة أو دائرية، وتتميز بقيمتها وأدائها الممتازين. أما محركات الأقراص (القصيرة ذات القطر الكبير) فتُناسب الأماكن الضيقة وتوفر تسارعًا عاليًا بفضل دواراتها ذات القصور الذاتي المنخفض. يتوفر كلا النوعين من المحركات بنسخ مغلقة وغير مغلقة.

تتميز المحركات المدمجة أو عديمة الإطار بفصل الدوار عن الجزء الثابت لتسهيل دمجها في الآلة. وتتيح هذه المحركات تصميمًا مضغوطًا، كما تعزز التشغيل المباشر من خلال زيادة الدقة وتقليل الاهتزاز.

تُنتج المحركات الخطية، التي تحل محل المحرك الدوار القياسي وآليات القيادة المرتبطة به، حركة خطية مباشرة. ويمكنها في الوقت نفسه زيادة الإنتاجية والدقة عدة مرات.

تحديد حجم المحركيعتمد حجم المحرك بشكل أساسي على عزم الدوران: الأقصى والمستمر. قد يكون تحديد حجم المحركات أمرًا معقدًا، وقد لا تُكتشف الأخطاء إلا في مراحل متأخرة من دورة التطوير. ونظرًا لصعوبة زيادة حجم المحرك في تلك المرحلة، يُنصح بإضافة هامش أمان في حساباتك. إذا كنت جديدًا في هذا المجال، فمن الأفضل لك الاستعانة بمهندسي التطبيقات في شركات تصنيع المحركات.

اختر التعليقاتأكثر أجهزة التغذية الراجعة شيوعًا هي أجهزة التشفير وأجهزة التحليل. أجهزة التشفير هي أجهزة بصرية تُنتج سلسلة من النبضات، ويتناسب عدد النبضات طرديًا مع المسافة الزاوية. تتميز هذه الأجهزة بدقة عالية، خاصةً عند الدقة العالية. أما أجهزة التحليل فهي أجهزة كهروميكانيكية تستشعر الموضع المطلق خلال دورة واحدة للمحرك، وتُعرف بمتانتها. اختر الجهاز الأنسب لتطبيقك.

بعد اختيار نوع مستشعر التغذية الراجعة، عليك تحديد دقته. عادةً ما يوفر مُشفّر ذو 1000 خط، أو ما يُعادله من مُحلِّل ذي 12 بت، دقةً كافية. يُنتج كلاهما حوالي 4000 موضع مختلف لكل دورة، أي ما يُعادل دقة 0.1 درجة تقريبًا. مع ذلك، إذا كان تطبيقك يتطلب دقةً أعلى، فعليك اختيار المستشعر المناسب. تنبيه هام: يجب التمييز بين الدقة والضبط. توفر العديد من المحركات المؤازرة دقةً قابلةً للتحديد لتغذية المُحلِّل الراجعة؛ مع ذلك، قد لا تتأثر الدقة (عادةً ما بين 10 و40 دقيقة قوسية).

حدد محرك الأقراصفكّر فيما إذا كنت ترغب في أن يكون مصدر الطاقة منفصلاً (وحدة مستقلة) أو مدمجاً في محرك الأقراص. عند وجود ثلاثة محركات أقراص أو أكثر من نفس النوع بالقرب من بعضها، يكون استخدام وحدات الطاقة المنفصلة خياراً مناسباً. أما عند استخدام محور واحد، فعادةً ما تكون وحدات الطاقة المدمجة هي الأنسب. وفي حالة استخدام محورين، يكون كلا الحلين متقاربين في الأداء.

إذا كنت تخطط لتغليف القرص الصلب، فضع في اعتبارك أن أحجام الأقراص تختلف اختلافًا كبيرًا وقد تؤثر على الحجم الإجمالي للجهاز. وبناءً على حجم التغليف، قد تحتاج أيضًا إلى دراسة خيارات التبريد المختلفة.

تبديل الجيب مقابل الخطوات الست

في محركات السيرفو عديمة الفرش، يتخذ شكل موجة الطاقة من وحدة التحكم إلى المحرك نمطين رئيسيين: موجة سداسية الخطوات وموجة جيبية. في الموجة الجيبية، ينتج عن وحدة التحكم تيارًا يقارب شكل الموجة الجيبية، مما يوفر عزم دوران أكثر سلاسة وحرارة أقل. أما طريقة الموجة سداسية الخطوات، فتنتج موجة مربعة مكونة من ستة أجزاء باستخدام إلكترونيات بسيطة. ورغم انخفاض تكلفتها، إلا أن هذه الطريقة تعاني من عدم استقرار في التشغيل عند السرعات المنخفضة.

مرونة الضبطيُعدّ ضبط المحركات، أي عملية اختيار قيم الكسب في حلقات التغذية الراجعة، ضروريًا لتحقيق أداء عالٍ والحفاظ على استقرار التشغيل. في الماضي، كان الضبط أقرب إلى الفن منه إلى العلم. أما الآن، فتُوفّر محركات المؤازرة الحديثة مجموعة واسعة من الأدوات لمساعدة مصممي الآلات. ويُعتبر الضبط التلقائي (أو الضبط الذاتي)، وهي العملية التي يُحفّز فيها المحرك النظام الميكانيكي ويُولّد مجموعة من قيم كسب الحلقة، شبه معيار. تُضبط معظم المحركات بقيم كسب رقمية، لذا لن تحتاج إلى مكواة لحام أو مُقاوِم مُعدّل (مفك براغي صغير). قد تحتاج إلى الطرق الأكثر تعقيدًا في بعض الأحيان فقط، ولكن توفّرها يُتيح لك خيارات أكثر.

قد تكون محركات الأقراص التناظرية أقل تكلفة، ولكن قد تحتاج إلى ضبط الدوائر عن طريق تعديل المقاومات المتغيرة أو تغيير المكونات السلبية. أياً كان اختيارك، فإن الضبط جزء من عملية التعلم ويتطلب بعض الدراسة والتجربة.

التواصل المباشرتستخدم العديد من المحركات إشارة تناظرية لتوصيل أوامر السرعة وعزم الدوران. مع ذلك، تكتسب الاتصالات الرقمية شعبية متزايدة، لأنها تقلل من أسلاك الاتصال وتزيد من مرونة النظام. تتوافق العديد من المحركات مع شبكات مثل DeviceNet وProfibus، وشبكة جديدة مخصصة للتحكم في الحركة تُسمى Sercos.

الجهد االكهربىانتبه إلى أن الحصول على طاقة 110 فولت تيار متردد قد يكون صعبًا في المصانع. في أوروبا، يُستخدم جهد 460 فولت تيار متردد بكثرة؛ وقد يتطلب استخدام محركات 230 فولت تيار متردد محولًا كهربائيًا في الآلات المستخدمة في الخارج. لسوء الحظ، قد تكون محركات 460 فولت تيار متردد باهظة الثمن. يتمثل الحل الوسط في استخدام وحدة تزويد طاقة عالمية تستخدم أشباه موصلات الطاقة لتحويل مستويات الجهد. بالنسبة للأنظمة ذات وحدات تزويد الطاقة المعيارية، يمكن لوحدة تزويد طاقة عالمية واحدة استخدام أي جهد من 230 إلى 480 فولت تيار متردد لتشغيل عدة محاور تعمل بجهد 230 فولت تيار متردد.

نقطة أخيرة يجب مراعاتها، وهي أنه باستخدام عدد قليل فقط من عائلات محركات الأقراص على جهاز ما، فإنك تبسط قائمة قطع الغيار.

حدد وحدة التحكم

عند اختيار وحدة التحكم، اختر بين وحدة أحادية المحور أو متعددة المحاور. تجمع وحدات التحكم أحادية المحور بين وحدة تحكم الحركة، ومحرك التشغيل، ومصدر الطاقة في كثير من الأحيان، في وحدة واحدة. في الأنظمة أحادية أو ثنائية المحور، تُسهم هذه الوحدات في تقليل التكلفة والحجم والأسلاك وتعقيد النظام.

تُعدّ وحدات التحكم متعددة المحاور خيارًا أفضل في الأنظمة الأكثر تعقيدًا. فهي تُقلّل التكلفة عادةً، خاصةً مع ازدياد عدد المحاور. كما تُقلّل من تعقيد النظام، إذ يُمكن لبرنامج واحد التحكم في جميع الحركات. وتُوفّر هذه الوحدات مرونةً أكبر في التزامن، حيث تسمح بربط أي محور بأي محور آخر، كما تُتيح تعديل هذا الربط أثناء تنفيذ البرنامج.

بعد اختيار وحدة التحكم، ستحتاج إلى تحديد نوع التكوين: إما "صندوقي" أو "لوحي". التكوين الصندوقي عبارة عن وحدة تحكم مغلقة قادرة على العمل بشكل مستقل. أما وحدات التحكم اللوحية، فتُوصل بأجهزة الكمبيوتر الصناعية. إذا كان لديك جهاز كمبيوتر صناعي مُثبت على الآلة، فإن استخدام لوحة متوافقة يُقلل التكلفة ويُحسّن تكامل وحدة التحكم مع الآلة. أما إذا لم تكن تخطط لاستخدام جهاز كمبيوتر صناعي، فعادةً ما يكون إضافة وحدة التحكم الصندوقية أسهل.

تقييم مجموعة الميزات

أخيرًا، قيّم خصائص وحدة التحكم. ضع في اعتبارك الوظائف التي نوقشت حتى الآن: التروس، والتحريك، والتسجيل عالي السرعة، ومفاتيح الحد القابلة للبرمجة. توفر معظم وحدات التحكم هذه الخصائص بشكل أو بآخر، ولكن يجب مقارنة التفاصيل باحتياجات تطبيقك. هل تحتاج إلى تغيير نسب التروس أثناء التشغيل؟ هل تحتاج إلى تعديل خصائص الكامات أثناء التشغيل؟ ما دقة التسجيل المطلوبة؟ هل تحتاج إلى تغيير السرعة أو موضع الهدف أثناء التشغيل؟ هل تدعم وحدة التحكم عددًا كافيًا من المحاور لهذا التطبيق؟ هل ستتوافق مع الإصدارات المستقبلية من جهازك؟

التعامل مع التكاليف

غالبًا ما تكون تكلفة مكونات المؤازرة أعلى من تكلفة المكونات الميكانيكية التي تحل محلها. مع ذلك، توجد بعض العوامل المهمة التي تخفف من هذه التكلفة المرتفعة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الاستغناء عن الأجهزة الميكانيكية المعقدة إلى خفض التكلفة الإجمالية وحجم الآلة، مما قد يزيد من قيمة النظام. غالبًا ما يحل متحكم المؤازرة محل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)؛ وفي هذه الحالة، يمكن تعويض التكلفة الكاملة للتحويل إلى المؤازرة. قد تؤدي المرونة الإضافية إلى تقليل عدد نماذج الآلات، أو العمليات المطلوبة لإنتاج خط إنتاج من الآلات، وبالتالي خفض تكاليف التصنيع.

اعتبارات عامة

إلى جانب وظائف الحركة، هناك أسئلة أخرى يجب طرحها. هل اللغة قادرة على دعم عملياتك؟ هل هي معقدة لدرجة أنك ستحتاج إلى قضاء وقت طويل في تعلمها؟ هل يدعم المنتج تعدد المهام؟ تعدد المهام، وهي تقنية تسمح لك بكتابة برامج مختلفة لعمليات مختلفة، تُبسط برمجة الآلات المعقدة.

قد يصعب الإجابة على كل هذه الأسئلة، خاصةً إذا كنت حديث العهد بأنظمة التحكم الإلكتروني في الحركة. تقدم معظم الشركات التي توفر وحدات التحكم دعمًا ممتازًا لها. خلال عملية الاختيار، اطرح العديد من الأسئلة. فهذا لا يساعدك فقط في تقييم المنتج، بل يساعدك أيضًا في تقييم الدعم المقدم. أخيرًا، ضع في اعتبارك مستقبل أنشطة التطوير في شركتك. اختر موردين قادرين على توفير المنتجات والدعم الآن وفي السنوات القادمة.