淺析 | 匯川IS810N多軸伺服驅(qū)動(dòng)器

本期，我們先來(lái)簡(jiǎn)單了解下匯川其中一款I(lǐng)S810N系列多軸伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品：

IS810N-INT

從外觀上看，IS810N-INT 采用了書(shū)本型模塊化的結(jié)構(gòu)樣式。

操作和接線主要集中在前側(cè)塑殼面板上，兩側(cè)為光潔平整的金屬蓋板，一看到這樣的框架布局，就知道 IS810N-INT 是支持多個(gè)模塊零間距并列組裝的，能夠幫助用戶節(jié)省多軸伺服驅(qū)動(dòng)單元在電氣柜內(nèi)的安裝空間。

不過(guò)，此次發(fā)布的 IS810N-INT 僅僅是伺服驅(qū)動(dòng)逆變單元，輸入電壓為直流 537~679V，須使用 MD810 整流電源模塊（最大整流輸出功率：355kW）作為直流動(dòng)力電源，構(gòu)成多軸共直流母線伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的電壓輸入等級(jí)為 AC 380V ~ 480V。

接下來(lái)，借助模塊上各個(gè)操作、接線端口示意圖，來(lái)簡(jiǎn)單看一下 IS810N-INT 的一些主要功能特點(diǎn)。

前端面板最下方，為伺服電機(jī)動(dòng)力電源、抱閘控制和編碼器反饋的進(jìn)線端口。

從樣本上看， 全系列 IS810N-INT 的額定輸出電流范圍為 3.5A~152A，并且有雙軸輸出模塊可供選擇。手冊(cè)上并沒(méi)有特別說(shuō)明是否所有功率段都會(huì)有雙軸模塊型號(hào)選項(xiàng)，但根據(jù)我們目前的推測(cè)，雙軸模塊應(yīng)該僅限于此次首發(fā)的小功率 SIZE 1 的四檔型號(hào)。

⚠️ 雙軸模塊的額定電流指的是每個(gè)伺服軸的輸出電流。

作為產(chǎn)品發(fā)布的第一階段，此次面市的 IS810N-INT 僅為 SIZE 1 的驅(qū)動(dòng)單元模塊，額定輸出電流最大僅為 11.9A。因此，盡管官方資料顯示，IS810N-INT 能夠搭載 OneCable、ISMH、ISMG、MS1 ...等多個(gè)系列的伺服電機(jī)，但其目前僅能通過(guò) OneCable 系列達(dá)到 5.6 kW / 18Nm 的額定輸出；

未來(lái)隨著 SIZE 2 和 SIZE 3 模塊的發(fā)布，將能夠匹配 ISMG 系列電機(jī)，以最大 134.6 A 的額定電流實(shí)現(xiàn)高達(dá) 69.1 kW / 440Nm 的大功率動(dòng)力輸出。

伺服反饋方面，IS810N-INT 支持匯川自家的 20 位總線式增量型或 23 位總線式絕對(duì)型編碼器。

在驅(qū)動(dòng)器底部加裝電池，并將其接入編碼器反饋回路，可以讓 IS810N-INT 從電機(jī)側(cè)獲得多圈絕對(duì)位置反饋。

如果使用 OneCable 伺服電機(jī)，因?yàn)槠鋭?dòng)力與反饋線路是集成在一個(gè)電氣接口中的，所以在這款電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間就只需要使用一根伺服電機(jī)電纜，只是在驅(qū)動(dòng)器側(cè)分成動(dòng)力和反饋兩個(gè)端子接入驅(qū)動(dòng)單元。這將幫助用戶減少與伺服線纜相關(guān)的系統(tǒng)集成和工程實(shí)施成本。

同時(shí)可以注意到，在 IS810N-INT 模塊底部，電機(jī)電纜接入驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)線端口下方，有專(zhuān)門(mén)用于線路固定和屏蔽接地的金屬支架，以提升設(shè)備系統(tǒng)的 EMC 電磁兼容性能。

電機(jī)反饋端口上方的 CN5/CN7，為伺服編碼器分頻信號(hào)輸出，根據(jù)產(chǎn)品資料顯示，這個(gè)端口將為上位控制系統(tǒng)提供全閉環(huán)位置反饋。如果麥總沒(méi)有理解錯(cuò)，編碼器分頻信號(hào)應(yīng)該可以在運(yùn)控設(shè)備（如：無(wú)軸印刷設(shè)備）中，為多軸位置同步系統(tǒng)（如：套色系統(tǒng)）提供速度和相位的控制參照。

CN5/CN7 上方的 CN1，是驅(qū)動(dòng)器自帶的 24 針 I/O 輸入輸出控制端口，此處共包含：

• 8 路數(shù)字量輸入，可分配 37 種常用控制功能，其中 2 路（HDI4/HDI8）為高速數(shù)字量輸入，可用于色標(biāo)套準(zhǔn) Registration 定位功能；

• 2 路數(shù)字量輸出，可分配 19 種不同功能；

I/O 端口上方有 3 個(gè) RJ45 以太網(wǎng)端口，自下而上分別為 CN4/CN3 和 CN2。

CN3/CN4 為雙 EtherCAT 實(shí)時(shí)運(yùn)控以太網(wǎng)端口，用于將驅(qū)動(dòng)器接入設(shè)備的運(yùn)控系統(tǒng)。而在控制器的使用上，IS810N-INT 的選擇是比較靈活的，不僅可以適配匯川自家的 AM600，還可以兼容包括 Beckhoff 和 Trio 等多個(gè)品牌的 EtherCAT 設(shè)備控制器。

CN2 為連接上位 PC 用的標(biāo)準(zhǔn) EtherNet 端口，目測(cè)可以將驅(qū)動(dòng)器接入上位信息系統(tǒng)（如工控機(jī)或 HMI...等），或者在調(diào)試驅(qū)動(dòng)器時(shí)作為參數(shù)設(shè)置（上傳/下載）和固件升級(jí)的數(shù)據(jù)接口。

CN2 上方 “IS810N” 標(biāo)簽右側(cè)為通信地址撥碼開(kāi)關(guān)。

來(lái)到驅(qū)動(dòng)器面板最上方，其前端為 LED 操控顯示面板，尺寸約為 50 x 50 mm，有深色透明塑料蓋板作為保護(hù)，其主要功能包括：5 位 8 段 LED 顯示、6 個(gè)功能狀態(tài)指示燈、5 個(gè)模式和參, 數(shù)調(diào)整操作按鈕、直流母線充電狀態(tài)指示燈...等，用以幫助用戶在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行狀態(tài)做到快速識(shí)別和及時(shí)調(diào)整。

取下 LED 操作面板，可以看到 IS810N-INT 的直流電源輸入端口，正負(fù)兩極母排上各有一副短接金屬片和固定螺栓，其結(jié)構(gòu)樣式和 MD810 多機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的直流母線是一致的。

只需將零間距并列安裝的多臺(tái) IS810N-INT 軸模塊和一臺(tái) MD810 整流模塊的直流母排端口首位相連、前后掛接，就能夠快速搭建出一套共直流母線的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這不僅有助于設(shè)備電氣柜內(nèi)空間的優(yōu)化，還能夠通過(guò)各驅(qū)動(dòng)單元之間的電源共享和動(dòng)力互補(bǔ)，幫助企業(yè)節(jié)約產(chǎn)線的電能消耗。

按照產(chǎn)品手冊(cè)描述，驅(qū)動(dòng)器頂部靠近面板側(cè)，還有兩個(gè) RJ45 端口，可以在調(diào)試時(shí)用于連接手操器或者 PC 電腦。

官方發(fā)布的資料顯示，IS810N-INT 還能夠通過(guò)內(nèi)置集成的安全扭矩關(guān)斷功能，實(shí)現(xiàn)一類(lèi)（CAT 1）運(yùn)動(dòng)安全停止，其 STO 端子位于驅(qū)動(dòng)器頂部中間，靠近雙 RJ45 端口。

IS810N-INT 將驅(qū)動(dòng)器的 24 VDC 控制電源輸入放在了模塊頂部中間略靠近散熱通風(fēng)口的位置，并且采用了雙端口的設(shè)計(jì)。因此，多臺(tái) IS810N-INT 驅(qū)動(dòng)器的控制電源端口可以通過(guò)首尾相連的跳線跨接方式共同接入一個(gè) 24 VDC 開(kāi)關(guān)電源，這將有助于簡(jiǎn)化多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的線路布局。

不難發(fā)現(xiàn)，IS810N-INT 集成了時(shí)下運(yùn)控領(lǐng)域諸多流行技術(shù)元素，例如：共直流母線的動(dòng)力架構(gòu)，書(shū)本式模塊化硬件布局、零間距并列安裝方式，單電纜伺服電機(jī)、集成安全扭矩關(guān)斷...等等，其風(fēng)格已經(jīng)與匯川以往伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品有了非常大的變化。

同時(shí)，這款新產(chǎn)品在工業(yè)設(shè)計(jì)上一些有關(guān)應(yīng)用體驗(yàn)的考慮，例如：模塊底部電機(jī)線纜接入端口、共用直流母線的聯(lián)接方式、控制電源的雙端口...等易用性方面的設(shè)計(jì)，讓我們隱約感覺(jué)到其設(shè)計(jì)理念正逐漸呈現(xiàn)出向國(guó)際化靠攏的趨勢(shì)。

目測(cè) IS810N-INT 會(huì)是下個(gè)月工博會(huì) / IAS 展上一款關(guān)注度極高的運(yùn)控驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。

然而，工業(yè)產(chǎn)品就是這樣，高逼格并不等于市場(chǎng)的接納，用戶的認(rèn)可很大程度上還是來(lái)自于對(duì)產(chǎn)品性能和品質(zhì)的認(rèn)知和體驗(yàn)。這對(duì)于像 IS810N-INT 之類(lèi)的運(yùn)控產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其實(shí)是一個(gè)涉及硬件、軟件、參數(shù)、程序、電氣、機(jī)械、易用性、兼容性、應(yīng)用環(huán)境 ... 等很多方面的系統(tǒng)性綜合體驗(yàn)。

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