Ετικέτες:

FANUC A20B-1006-0470 | Μονάδα Τροφοδοσίας Alpha PSM-15 Βασική Καλωδίωση PCB — 17.5kW, 283–325V DC, Σειρά 16i/18i/21i

Αριθμός Εξαρτήματος: A20B-1006-0470

Κατασκευαστής: FANUC Corporation (Ιαπωνία)

Τύπος Προϊόντος: Βασική Πλακέτα Καλωδίωσης Μονάδας Τροφοδοσίας Alpha (Πλακέτα Ισχύος / Κύρια Πλακέτα)

Σειρά Πλακέτας: A20B-1006

Συμβατή Μονάδα: A06B-6087-H115 (Μονάδα Τροφοδοσίας Alpha PSM-15) 

Επισκόπηση

Το A20B-1006-0470 είναι η βασική πλακέτα καλωδίωσης — η πλακέτα ισχύος — μέσα στη μονάδα τροφοδοσίας Alpha A06B-6087-H115 της FANUC, το PSM-15. Στην αρχιτεκτονική δύο πλακετών του PSM-15, το A20B-1006-0470 είναι η πλακέτα όπου πραγματοποιείται η πραγματική μετατροπή ισχύος.

Φιλοξενεί τις τρεις Έξυπνες Μονάδες Ισχύος (IPM) που μετατρέπουν την εισερχόμενη τριφασική τάση 200–230V AC στην ρυθμισμένη τάση DC 283–325V που τροφοδοτεί όλες τις συνδεδεμένες μονάδες ενισχυτή σερβο (SVM) και μονάδες ενισχυτή ατράκτου (SPM).

Η πλακέτα ελέγχου A16B-2202-0421 που είναι τοποθετημένη από πάνω της διαχειρίζεται την παρακολούθηση, τη λογική ρύθμισης και τη διαχείριση συναγερμών.

Το PSM-15 είναι ένα βασικό στοιχείο του συστήματος κίνησης Alpha της FANUC — βρίσκεται σε χιλιάδες εργαλειομηχανές CNC, συμπεριλαμβανομένων τόρνων και κέντρων κατεργασίας εξοπλισμένων με ελεγκτές Σειράς 16i, 18i και 21i.

Με πλάτος 150mm, έχει σχεδιαστεί για να τροφοδοτεί μια τυπική διαμόρφωση κίνησης μεσαίας εμβέλειας: μια μονάδα ενισχυτή ατράκτου συν μία ή δύο μονάδες ενισχυτή σερβο από ένα ενιαίο δίαυλο DC.

Οι τόρνοι Mori Seiki SL-250B, οι σειρές Mazak Integrex και πολλά συγκρίσιμα κέντρα κατεργασίας μεσαίας κατηγορίας από τα τέλη της δεκαετίας του 1990 έως τη δεκαετία του 2000 κατασκευάστηκαν γύρω από το PSM-15 και την αλυσίδα κίνησης που τροφοδοτεί.

Οι ονομασίες "κύρια πλακέτα" και "μονάδα τροφοδοσίας" στην περιγραφή του A20B-1006-0470 αποτυπώνουν τόσο τη φυσική του θέση στη μονάδα (ως βασική πλακέτα) όσο και τον λειτουργικό του ρόλο (ως στάδιο ισχύος).

Οι ακροδέκτες βιδών σε αυτήν την πλακέτα φιλοξενούν τους αγωγούς βαρέος τύπου που μεταφέρουν το ρεύμα εισόδου 54A και το ρεύμα εξόδου του διαύλου DC.

Πολλαπλές πρόσθετες συνδέσεις εξυπηρετούν τα σήματα παρακολούθησης, την ανίχνευση τάσης διαύλου και την επικοινωνία μεταξύ μονάδων που ανταλλάσσει το PSM-15 με το υπόλοιπο σύστημα κίνησης.

Βασικές Προδιαγραφές

Τεχνολογία IPM στο PSM-15

Το PSM-15 χρησιμοποιεί Έξυπνες Μονάδες Ισχύος (IPM) αντί για διακριτούς τρανζίστορ IGBT. Μια IPM είναι μια αυτόνομη μονάδα ισχύος που ενσωματώνει τους διακόπτες τρανζίστορ, τα κυκλώματα οδήγησης πύλης και τα ηλεκτρονικά προστασίας σε ένα ενιαίο σφραγισμένο πακέτο.

Τα κυκλώματα προστασίας εντός της IPM ανιχνεύουν συνθήκες υπερέντασης, υπερθέρμανσης και βλάβης οδήγησης πύλης και ανταποκρίνονται ταχύτερα από ό,τι θα μπορούσαν τα εξωτερικά κυκλώματα προστασίας.

Για τη λειτουργία ενεργού ανορθωτή του PSM-15, τρεις IPM συνεργάζονται για να υλοποιήσουν τη γέφυρα έξι διακοπτών που μετατρέπει την τριφασική είσοδο AC σε τάση διαύλου DC.

Σε αντίθεση με μια παθητική γέφυρα διόδων, ο ενεργός ανορθωτής μπορεί να ελέγχει την κυματομορφή του ρεύματος εισόδου — αντλώντας ρεύμα σε ημιτονοειδή κύματα που είναι συγχρονισμένα με την τάση τροφοδοσίας. 

Αυτή η ενεργή διόρθωση συντελεστή ισχύος σημαίνει ότι το PSM-15 αντλεί ρεύμα από το δίκτυο με τρόπο που μοιάζει στενά με ένα καθαρά ωμικό φορτίο, ελαχιστοποιώντας την αρμονική παραμόρφωση και μεγιστοποιώντας την αποδοτικότητα μεταφοράς ισχύος από την τροφοδοσία.

Ο ενεργός ανορθωτής επιτρέπει επίσης την ανάκτηση ενέργειας. Όταν οι κινητήρες σερβο επιβραδύνουν, λειτουργούν ως γεννήτριες και επιστρέφουν ενέργεια στον δίαυλο DC. Εάν η τάση του διαύλου αυξηθεί πάνω από το όριο ρύθμισης, ο ενεργός ανορθωτής του PSM-15 μπορεί να αντιστρέψει τη ροή ισχύος και να επιστρέψει αυτήν την ανακτημένη ενέργεια στην τροφοδοσία AC.

Αυτή η δυνατότητα ανάκτησης μειώνει την κατανάλωση ενέργειας σε μηχανές με συχνούς κύκλους επιβράδυνσης υψηλής αδράνειας και εξαλείφει την ανάγκη για αντιστάσεις πέδησης σε πολλές εφαρμογές.

Αρχιτεκτονική Πολλαπλών Εισόδων/Εξόδων και Ακροδεκτών Βιδών

Η ονομασία "πολλαπλές είσοδοι/έξοδοι" αντικατοπτρίζει την ολοκληρωμένη τερματισμό σήματος στο A20B-1006-0470. Πέρα από τις κύριες συνδέσεις τροφοδοσίας AC και εξόδου διαύλου DC, η πλακέτα φιλοξενεί πολλά πρόσθετα κυκλώματα σήματος. Η ανίχνευση τάσης διαύλου DC παρέχει ανατροφοδότηση στον βρόχο ρύθμισης της πλακέτας ελέγχου.

Η παρακολούθηση της θερμοκρασίας της μονάδας επιτρέπει στην πλακέτα ελέγχου να ξεκινήσει προστατευτική απενεργοποίηση πριν οι IPM φτάσουν στα θερμικά όρια.

Η παρακολούθηση του ρεύματος εισόδου παρέχει την ανατροφοδότηση για τον αλγόριθμο ενεργής διόρθωσης συντελεστή ισχύος. Η ανίχνευση ρεύματος προφόρτισης πυκνωτών διαύλου DC διαχειρίζεται την ελεγχόμενη ακολουθία ενεργοποίησης κατά την εκκίνηση.

Οι ακροδέκτες βιδών στο A20B-1006-0470 είναι σχεδιασμένοι για τα επίπεδα ρεύματος που εμπλέκονται.

Οι ακροδέκτες εισόδου AC μεταφέρουν 54A σε κανονική λειτουργία στα 200V.

Οι ακροδέκτες εξόδου διαύλου DC μεταφέρουν το συνολικό ρεύμα που αντλείται από όλες τις συνδεδεμένες SVM και SPM. Σε αυτά τα επίπεδα ρεύματος, η ροπή των ακροδεκτών είναι κρίσιμη — οι υπο-ροπημένες συνδέσεις δημιουργούν αντίσταση επαφής, η οποία παράγει θερμότητα, η οποία επιταχύνει την υποβάθμιση της μόνωσης και τελικά παράγει μια σύνδεση υψηλής αντίστασης που υπερθερμαίνεται. Η περιοδική επιθεώρηση και η επαλήθευση ροπής όλων των συνδέσεων ισχύος είναι μια συνήθης εργασία συντήρησης για εγκαταστάσεις PSM-15.

Διαθεσιμότητα και Πρακτική Εξυπηρέτησης

Η πρακτική της FANUC και η τυπική προσέγγιση των εξειδικευμένων παρόχων υπηρεσιών CNC είναι να μην παρέχουν το A20B-1006-0470 ως μεμονωμένη πλακέτα.

Το PSM-15 επισκευάζεται ως πλήρης μονάδα — είτε μέσω ανταλλαγής (μια ανακατασκευασμένη δοκιμασμένη μονάδα για την ελαττωματική) είτε μέσω επισκευής σε επίπεδο κίνησης, όπου εντοπίζεται και αντικαθίσταται το συγκεκριμένο ελαττωματικό εξάρτημα.

Αυτή η προσέγγιση εξυπηρέτησης σε επίπεδο μονάδας καθοδηγείται από την πρακτικότητα.

Η δοκιμή του A20B-1006-0470 απαιτεί την επαλήθευση της λειτουργίας του υπό πλήρες φορτίο με τις τρεις IPM να διακόπτουν στον σωστό κύκλο λειτουργίας — συνθήκες που μπορούν να επιβεβαιωθούν μόνο σε μια πλήρη μονάδα PSM-15 συνδεδεμένη σε ένα λειτουργικό σύστημα κίνησης και φορτίο κινητήρα. 

Μια πλακέτα που επιστρέφεται από μια μονάδα και δοκιμάζεται σε πάγκο χωρίς φορτίο δεν μπορεί να επαληθευτεί ότι πληροί τις προδιαγραφές απόδοσής της.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Το PSM-15 εμφανίζει συναγερμό AL-01 (υπερένταση στην κύρια μονάδα τροφοδοσίας). Η ισχύς εισόδου έχει επιβεβαιωθεί εντός προδιαγραφών. Είναι το A20B-1006-0470 η πιθανή θέση βλάβης;

Ο AL-01 με επιβεβαιωμένη καλή ισχύ εισόδου υποδεικνύει βλάβη στο στάδιο διακοπής IPM στο A20B-1006-0470.

Μια IPM που έχει υποστεί εσωτερική βλάβη — είτε βραχυκύκλωμα είτε ανοιχτό κύκλωμα στοιχείο διακοπής — δημιουργεί μια συνθήκη υπερέντασης που ανιχνεύεται από την εσωτερική προστασία της IPM. 

Αυτός ο συναγερμός μπορεί επίσης να εμφανιστεί εάν ο δίαυλος DC έχει σφάλμα γείωσης κατάντη (σε συνδεδεμένες μονάδες SVM ή SPM), οπότε η απομόνωση του διαύλου με προσωρινή αποσύνδεση των κατάντη μονάδων και ο έλεγχος εάν ο συναγερμός εκκαθαρίζεται περιορίζει τη βλάβη είτε στο PSM-15 είτε στις συνδεδεμένες μονάδες.

Ε2: Η οθόνη συναγερμών του PSM-15 εμφανίζει AL-05 (ο κύριος πυκνωτής δεν έχει επαναφορτιστεί εντός του καθορισμένου χρόνου). Τι υποδεικνύει αυτό για την πλακέτα τροφοδοσίας;

Ο AL-05 υποδεικνύει ότι η ακολουθία προφόρτισης του διαύλου DC απέτυχε — οι πυκνωτές του διαύλου δεν φόρτισαν στην απαιτούμενη τάση εντός του επιτρεπόμενου χρόνου μετά την ενεργοποίηση.

Αυτό συνήθως σημαίνει ότι το κύκλωμα προφόρτισης IPM στο A20B-1006-0470 δεν λειτουργεί σωστά, ή οι πυκνωτές του διαύλου DC έχουν υποβαθμιστεί στο σημείο όπου η χωρητικότητά τους είναι πολύ χαμηλή για να κρατήσει φορτίο. Σε ένα PSM-15 με σημαντικές ώρες λειτουργίας, η υποβάθμιση των πυκνωτών είναι μια εύλογη αιτία.

Είναι επίσης δυνατή η βλάβη του κυκλώματος προφόρτισης IPM. Και οι δύο περιπτώσεις απαιτούν αξιολόγηση και επισκευή σε επίπεδο μονάδας.

Ε3: Το PSM-15 λειτουργούσε σωστά και στη συνέχεια ενεργοποιήθηκε ο συναγερμός AL-07 (τάση DC αφύσικα υψηλή) κατά τη διάρκεια μιας γρήγορης επιβράδυνσης άξονα. Μετά την επαναφορά, λειτούργησε κανονικά. Θα πρέπει να διερευνηθεί το A20B-1006-0470;

Ένας μεμονωμένος AL-07 κατά τη διάρκεια γρήγορης επιβράδυνσης μπορεί να υποδεικνύει ότι η συνολική ανακτημένη ενέργεια από τους επιβραδύνοντες άξονες υπερέβη στιγμιαία την ικανότητα του PSM-15 να την επιστρέψει στην τροφοδοσία AC.

Αυτή είναι μια συνθήκη σε επίπεδο συστήματος, όχι απαραίτητα βλάβη πλακέτας — εάν η κορυφή ανάκτησης της διαμόρφωσης κίνησης που έχει συνδεθεί υπερβαίνει την ονομαστική τιμή του PSM-15, θα εμφανιστεί AL-07.

Ωστόσο, εάν ο συναγερμός επαναλαμβάνεται συχνά ή κατά τη διάρκεια κανονικής (όχι εξαιρετικής) επιβράδυνσης, η υποβαθμισμένη απόδοση διακοπής IPM στο A20B-1006-0470 μπορεί να εμποδίζει τη σωστή ανάκτηση ενέργειας. Η επιθεώρηση της μονάδας είναι κατάλληλη εάν ο συναγερμός επιμένει.

Ε4: Η προδιαγραφή του κατασκευαστή της μηχανής απαιτεί έναν αντιδραστήρα AC A81L-0001-0123 για το PSM-15. Είναι αυτός ο αντιδραστήρας υποχρεωτικός;

Ναι. Ο αντιδραστήρας AC καθορίζεται επειδή ο ενεργός ανορθωτής του PSM-15 απαιτεί περιορισμένη επαγωγή εισόδου AC για να λειτουργήσει σωστά.

Χωρίς επαρκή επαγωγή, η διακοπή IPM παράγει αιχμές ρεύματος στην τροφοδοσία AC που μπορούν να ενεργοποιήσουν την προστασία τροφοδοσίας, να παράγουν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και να καταπονήσουν τις IPM. 

Ο αντιδραστήρας περιορίζει επίσης το μέγιστο ρεύμα εισόδου κατά την εκκίνηση κατά τη διάρκεια της προφόρτισης του διαύλου DC.

Η εγκατάσταση ενός PSM-15 χωρίς τον καθορισμένο αντιδραστήρα δεν συνιστάται και μπορεί να προκαλέσει ασταθή λειτουργία ή πρόωρη βλάβη IPM.

Ε5: Υπάρχουν δύο μονάδες PSM-15 διαθέσιμες από μια αποσυναρμολογημένη μηχανή. Μπορούν οι πλακέτες A20B-1006-0470 να ανταλλαχθούν μεταξύ των μονάδων για να δημιουργηθεί μία καλή μονάδα από δύο μερικώς λειτουργικές;

Κατ' αρχήν, οι πλακέτες είναι το ίδιο εξάρτημα και είναι εναλλάξιμες μεταξύ μονάδων PSM-15 της ίδιας αναθεώρησης υλικού.

Στην πράξη, η ανταλλαγή πλακετών μεταξύ μονάδων ενέχει τον κίνδυνο εισαγωγής προβλημάτων συμβατότητας εάν οι μονάδες προέρχονται από διαφορετικές παρτίδες παραγωγής με διαφορετικές αναθεωρήσεις υλικού της πλακέτας ελέγχου A16B-2202-0421. 

Πριν από την ανταλλαγή, επιβεβαιώστε ότι οι αναθεωρήσεις υλικού και των δύο πλακετών ταιριάζουν. 

Μετά τη συναρμολόγηση, η συνδυασμένη μονάδα πρέπει να δοκιμαστεί υπό φορτίο — όχι απλώς να ενεργοποιηθεί — για να επιβεβαιωθεί ότι οι IPM και το κύκλωμα ελέγχου λειτουργούν σωστά μαζί υπό ρεαλιστικές συνθήκες.