Drive DC sebagai Pengganti Servo AC

Sistem servo yang digerakkan oleh arus bolak-balik (AC) bukan lagi satu-satunya pilihan yang dapat diandalkan untuk kontrol gerak industri, dengan kemajuan dalam motor stepper dan servo arus searah (DC) dan drive menyediakan alternatif yang kuat. Sementara banyak drive DC tegangan rendah tradisional tidak dapat menangani kerasnya lingkungan pabrik yang tidak bersahabat, drive modern berperforma tinggi mengubah situasi ini menjadi lebih baik.

Sebelum membandingkan sistem AC ke DC, ada beberapa perbedaan penting antara stepper dan servos. Kesenjangan aplikasi menutup dengan cepat antara motor dan drive stepper dan servo, karena kemajuan dalam akurasi drive stepper sangat meningkatkan kegunaannya. Namun, perbedaan kinerja utama antara keduanya masih mengesampingkan penggunaan stepper dalam aplikasi yang paling menuntut.

Terutama, stepper memberikan torsi tinggi pada kecepatan rendah tetapi ini berkurang secara substansial seiring dengan peningkatan kecepatan. Servo, di sisi lain, mempertahankan torsi yang konsisten di seluruh spektrum kecepatan motor, menjadikannya sangat baik untuk menjalankan fungsi keselamatan seperti torsi terbatas keselamatan (SLT) dan kecepatan (SLS) dengan pengereman aktif.

Stepper menyediakan sarana untuk kontrol keselamatan safe-torque off (STO) dan biasanya dapat dijalankan loop terbuka, artinya tidak diperlukan encoder atau resolver. Servo memberikan kecepatan, akselerasi, dan akurasi yang lebih tinggi daripada stepper, tetapi harganya lebih mahal dan memerlukan encoder untuk umpan balik pemosisian yang tepat.

Meskipun secara teknis terpisah karena gerakan inkrementalnya dengan setiap denyut yang konsisten, 50 hingga 100 kutub per putaran stepper modern mendekati kinerja pemosisian dan kecepatan kontinu analog. Hal ini menjadikan stepper sebagai alternatif yang layak untuk servo di banyak aplikasi.

Sementara penggerak frekuensi variabel AC dan penggerak servo tegangan menengah hingga tinggi memenuhi banyak kebutuhan di lantai pabrik biasa, daya AC terkadang tidak tersedia atau tidak dapat diterima untuk aplikasi tertentu. Terutama, ini termasuk aplikasi yang digerakkan oleh baterai dan kontak manusia, seperti pencitraan resonansi magnetik (Gambar 1), menggunakan robot atau cobot.

Selain itu, drive DC tegangan rendah modern (Gambar 2) dapat meningkatkan aplikasi lain karena lebih ringkas dan efisien daripada sistem AC tradisional, memberikan akselerasi dan deselerasi motor yang cepat, dan biasanya tidak terlalu rumit untuk dikonfigurasi. Tidak seperti hard disk kelas konsumen, hard disk ini dikeraskan secara industri untuk menahan suhu ekstrem, getaran, dan kebisingan listrik.

Saat digunakan dalam sistem keselamatan, para insinyur dapat memanfaatkan fungsionalitas STO bawaan drive stepper tegangan rendah untuk secara langsung memotong energi penghasil torsi atau gaya agar tidak dipasok ke motor. Drive servo DC siap untuk keselamatan dengan SLT dan SLS yang dapat dikonfigurasi. Drive ini menyediakan antarmuka pengumpulan data motor, memungkinkan pengontrol yang kompatibel untuk memproses dan bertindak berdasarkan status motor sebagaimana dikonfigurasi dalam lingkungan pemrograman. PLC yang berkomunikasi dengan drive mengontrol gerakan motor melalui objek teknologi yang disematkan perangkat lunak untuk integrasi tanpa batas dengan sistem otomasi lainnya (Gambar 3).

Drive dan motor stepper DC mengandung komponen yang relatif sedikit, sedangkan motor servo DC yang dikomutasi secara elektronik memiliki keuntungan karena tidak ada suku cadang yang aus seperti kipas atau sikat. Atribut ini membantu sistem stepper dan servo DC bertahan dalam jangka waktu yang lama dengan perawatan minimal. Kedua jenis penggerak sangat cocok untuk berbagai aplikasi kecepatan variabel, pemosisian, sumbu sinkron, dan roda gigi.

Dalam banyak kasus, insinyur dan desainer pertama-tama melihat drive AC tradisional untuk aplikasi industri. Tetapi drive servo dan stepper DC industri tegangan ekstra rendah memberikan kontrol motor yang andal dan sangat dapat dikonfigurasi dan bila dipilih dengan benar, drive tersebut memenuhi kebutuhan aplikasi industri.

Artikel ini ditulis oleh Kevin Wu, manajer pemasaran produk pengontrol gerak SIMATIC untuk Siemens Industry, Norcross, GA. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini .