【方案分享】適用于伺服驅(qū)動器和機器人的智能制動控制和診斷方案

方案介紹

變速驅(qū)動器廣泛用于各種 應(yīng)用，包括機器人和計算機數(shù)控 (CNC) 機器。安全一直以來都是大家非常關(guān)注的問題，因為無論什么時候，這些與人類息息相關(guān)的系統(tǒng)都會涉及到保持和運動控制。我們新近開發(fā)的具有內(nèi)置安全相關(guān) 特性 的驅(qū)動器摒棄了傳統(tǒng)的控制方法，無需再使用停機和轉(zhuǎn)速監(jiān)控器、限位開關(guān)、位置攝像頭和接觸器等，這大大提高了系統(tǒng)的可靠性。自動化生產(chǎn)過程中存在著大量風(fēng)險因素，特別是垂直運動情況下的重力，如果發(fā)生電源故障或制動裝置失靈，后果將不堪設(shè)想。“安全制動控制”(SBC) 功能可實現(xiàn)制動器的安全控制，從而防止吊掛荷載掉落。在 CNC 機器中，SBC 可防止由于外力作用而發(fā)生移動。SBC 符合變速驅(qū)動器的 EN 61800-5-2: 2007 功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

SBC 會提供安全的輸出信號來驅(qū)動外部機械制動器。所使用的制動器必須是安全制動器，其靜態(tài)電流用于對抗彈簧的作用力。如果電流中斷，則制動器嚙合。控制模塊通常具有降功特性，可在制動器松脫后減少能耗或制動器發(fā)熱。具有吊掛荷載的軸上通常會使用保持制動器和行車制動器。SBC 功能通常用于控制保持制動器，且會在軸停止時立即激活。

本參考設(shè)計為額定電流最高為 2A 的保持制動器實施了 SBC 功能。本設(shè)計將 TPS27S100 用作高側(cè)智能開關(guān)，將 ULN2003A 用作低側(cè)開關(guān)。我們實施了雙開關(guān)控制來確保制動器的安全運行。通過數(shù)字隔離器ISO7142 將制動器控制信號與控制器隔離。通過 TPS27S100，本設(shè)計可以在制動器輸出上檢測開路和短路情況，從而提高系統(tǒng)的安全性。低側(cè)開關(guān)上的 PWM 會減小制動線圈的輸出電壓，從而減少制動器通電時的功耗。負(fù)載開關(guān)消除了離散元件，提高了系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用范圍：

• 伺服驅(qū)動器、機器人和 CNC

• 制動闡控制器

特色：

? 可實施符合 EN 61800-5-2 規(guī)定要求的安全制動控制

? 具有高達 2A 電流且通過隔離式控制信號控制的 24V額定制動闡

? 可改善安全運行的雙開關(guān)控制

? 涵蓋 開路 檢測和過流保護的自診斷功能

? 高側(cè)開關(guān)故障檢測

? 可通過快速減小制動闡電流快速應(yīng)用制動闡

? 可以選擇減小制動閘輸出點的電壓，從而降低功耗

系統(tǒng)方塊圖：