インダストリー4.0の動向では、工場の自動制御能力の向上が重要な要素となります。さらに重要なのは、モーター制御が産業オートメーションの安定した動作に不可欠な鍵であるということです。
この記事では、Arrow ESC (エンジニアリング ソリューション センター) が提示したモーター ソリューションを紹介し、それがインダストリー4.0で果たす重要な役割について詳しく説明します。
システム開発を加速し、産業オートメーションの品質を向上させる
インダストリー4.0の発展に伴い、産業オートメーションは、顧客の要件に応じて生産を最適化するために、企業内の情報の直接的なリンクと収集および編集にさらに重点を置くようになります。遠隔制御とデジタル工場により、機械の動作条件をリアルタイムで制御し、機械の安定した動作と工場の安全な運用を確保できます。この目標を達成するためには、I/Oコントローラ、フィールド計測機器、サーバ/ドライバ/エンコーダなどのデバイスを統合し、すべての設備の稼働状況をリアルタイムに把握する必要があります。
インダストリー4.0を円滑に推進するには、データ分析能力を強化し、異なるオペレーティングシステムを持つプラットフォームをリンクし、すべてのシステムを統合する必要があります。さらに、エネルギー効率、安全性、その他の関連する問題にも注意を払う必要があります。将来の市場では、デジタル バス、ワイヤレス、イーサネット ネットワークなどのテクノロジを組み合わせた通信テクノロジの進化に重点が置かれることになります。光ファイバーネットワークと、センサーアレイとマルチチャネル（SAM）を備えた自動読み取り（ARM）システムと組み合わせることで、情報をより高速かつ便利に伝送できるようになります。
上記の要求を満たすために、Arrow ESCは、電源管理とコア回路基板を含むCM408モーター制御ソリューションを発売しました。また、オプションの電流フィードバック、位置フィードバックなどの回路も搭載しており、モーター制御の多様なニーズに対応します。
CM408Fのコア回路基板には豊富な機能が搭載されており、No Boot、SPIマスター ブート、SPIスレーブ ブート、UARTブートの4つの起動モードから選択できます。また、チップの便利なオンライン アナログ デバッグとフラッシュ プログラミングのためのJTAGインターフェイスも提供されます。PWM出力をサポートしており、3セット（24チャンネル）のPWM出力を備えています。電源ボードを制御し、ADC入力をサポートします。信号収集用の8チャンネルADC入力が2セットあります。マルチインターフェース通信を提供し、RS-232、RS-485、CAN、USB、イーサネットインターフェースを装備し、Σ-ΔADC入力信号をフィルタリングするSINCフィルターも装備しています。 カウンターユニットを使用すると、モーターエンコーダーの出力信号 とユニバーサル32ビットタイマーの出力信号 を収集して、電気機械 Hすべての効果センサーの出力信号を収集できます。
コア回路基板CM408Fは、デュアル チャネル16ビットSAR ADCをサポートするADI CM408Fプロセッサを使用します。 欠落コードがなく、最大14ビットの精度を実現します。入力電圧範囲は0 ～ 2.5 Vで、変換速度は最大380 nsで、高精度のクローズドループ制御環境に適用可能です。 内蔵の240 MHz ARM Cortex M4コアと浮動小数点ユニット (32ビット単精度浮動小数点) により、高度なプログラミング モデルと複雑なアルゴリズムをサポートできます。 さらに、大容量プログラム用の 384KB SRAMと2MBフラッシュメモリ 、トルクリップルとモーター性能を向上させる高度なPWMおよびタイマー機能、 高度なPWM生成イオン ユニット、プログラム可能なPWMパルス幅、プログラム可能なデッドタイムとスイッチング周波数、専用の非同期PWMトリップ信号が装備されています。
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CM408Fには、AD74xx絶縁コンバーターのグルーレス接続用のSINCフィルターも組み込まれており、高精度の絶縁電流サンプリングを実現します。高調波解析エンジンをサポートし、並列系統接続（太陽光発電インバータ設備）にも対応します。多様なインターフェースをサポートしており、イーサネットおよびUSBインターフェースのほか、CAN、UART、SPI、SPORT、32ビット タイマー、2線式インターフェース、直交エンコーダー インターフェースも含まれています。また、外部SRAMやFPGAに接続できる16ビット非同期メモリ バスも搭載されています。LQFPパッケージをサポートし、GPIOピンおよびADC入力ピンと連携して、モーター制御アプリケーションを最適化します。最大105℃の周囲動作温度をサポートし、産業用途に適しています。
CM408モーター ソリューションは、ADI CM408Fコア ボードに直接接続して、動作中のダイナミック コントロール ボードを制御することもできます。 ADIの高速磁気絶縁チップを使用することで、ADI M4と制御カード間の制御信号とフィードバック信号を分離できます。 また、最高動作電圧600V、最高動作電流5A、温度保護機能を備えたIRAMS10UP60Aスマート電源モジュールも使用しています。
このソリューション設計の動作電圧は390V、最大電流は5Aです。相電流は、 Σ-Δ ADC と ADSP-CM408の内蔵SINCフィルタ、フィルタ回路とADSP-CM408の内蔵ADC（ Σ-Δ ADC を絶縁アンプとして使用）、またはホール効果センサーとADSP-CM408の内蔵ADCなど、さまざまな方法でサンプリングできます。
ダイナミック コントロール ボードは、ホール効果センサー、ロータリー エンコーダー、センサーをリンクしてモーターの速度と位置信号を取得するためのロータリー トランスフォーマーなど、多くのセンサー インターフェイスもサポートしています。高精度ロータリートランスおよびデジタルコンバータ AD2S1210 のプログラム可能な波形発振器は、ロータリートランス用の正弦波発振ドライブも提供できます。
さらに、このソリューションには、 ゲート ドライバ ADUM1310、16ビット ∑Δ 変調器、絶縁アンプ ADC AD7403 など、多くの絶縁ソリューションも備わっています。1～6チャンネルの標準絶縁デジタルアイソレータを搭載し、多くの標準絶縁通信をサポートします。さらに、 最大500mWの 絶縁型 DC/DC コンバータ 、 isoPower® などにより、中断のない信号配信とシステムの安定性が保証されます。
Arrow ESCが開発したこのモーター制御ソリューションは、顧客が独自のシステムを開発する時間を節約し、産業オートメーションの品質を向上させます。インダストリー4.0を推進するものであり、関連するニーズを持つユーザーに強くお勧めします。
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