コネクティビティとコミュニケーション

先に述べたように、アナログドライブはコントローラからの入力を電圧信号として受け取り、それを増幅してからモーターに送ります。アナログドライブは、モーションシステム内の他のコンポーネントと通信することはできません。デジタル・ドライブには数多くのインターフェース・オプションがあり、性能、コスト、使いやすさを最適化しています。これらの規格について詳しく説明した記事を書くこともできますが、ここではいくつかの重要なポイントに絞って説明します。

シリアル・インターフェース

シリアル通信リンクにはいくつかの種類がある。シリアル・リンクはライセンスが不要なため、安価でカスタマイズが可能です。ドライブの構成やトラブルシューティングによく使用されます。

RS-232のようなシリアル・データ・リンクは、導入当時は効果的だったが、限られた数のケーブルと速度にしか対応できなかった。シングルエンド信号のため、電子ノイズの影響を受けやすく、産業環境では問題となる。後続の規格であるRS-422では、よりノイズに強い差動信号が使用されている。さらに、より高速で、より長いケーブル長をサポートします。そのため、高い信頼性が要求される航空宇宙や自動車のアプリケーションでより一般的に使用されています。どちらの場合も、RS-232とRS-422はポイントツーポイントリンクであり、1つのデバイスしかアドレス指定できません。RS-485規格ではシリアルアドレス指定が追加された結果、1つの端末から複数の機器と通信できるようになりました。当初普及していたRS-485は、産業用イーサネットに大きく取って代わられました。

USBは高速で低消費電力であるにもかかわらず、長さの制限やノイズの影響を受けやすいため、産業用アプリケーションにはあまり適していない。

 

デジタル・ネットワーキング［あるいは産業用イーサネット？］

PLC、モーションコントローラ、ドライブ、センサーなどのデジタルコンポーネント間の高速で独立したアドレス指定可能なネットワーク通信をサポートするデジタル通信プロトコルがいくつか開発されています。クラシックイーサネットはベストエフォートを提供します。産業用イーサネットソリューションは、高速最適化をサポートするように改良されています。

データ伝送方式、速度、ジッター、トポロジー、ノード数など、規格によって異なる。接続性はモーションシステムを最適化します。高度な同期を必要としないアプリケーションでは、例えばCANのようなフィールドバスで十分な性能を提供できます。リバースキネマティクスのような非常に複雑なモーションにはEtherCATのような高速で低ジッタのプロトコルが必要です。プロトコルの選択はコストや柔軟性にも影響します。Ethernet/IPやProfiNETのようなプロプライエタリなプロトコルはライセンス料がかかり、OEMは限られた数のソリューションに縛られます。対照的に、CANopenやEtherCATのようなオープンプロトコルは無料で使用でき、ユーザーは複数のオプションから自由に選択できます。

 

上位レベルのマシンネットワークをシリアル通信リンクと並行して動作させることが可能です。EtherCATプロトコルは機械のPLC、モーションコントローラ、ドライブ、センサー間の通信に使用できます。エンジニアリングではドライブのトラブルシュートや信号の観測のためにRS-422を使ったシリアル通信をバックグラウンドで実行できます。マシンネットワークに干渉することはありません。

 

ドライブは、特定のプロトコルや通信リンクとの互換性が不可欠である。また、システム内のエンコーダ、レゾルバ、その他のタイプのセンサとの互換性も必要です。ドライブがセンサから信号を読み取れることを確認すること（およびセンサ出力ドライバが、ドライブによって登録されるのに十分強力な信号を提供するように選択されていること）。

 

サイズとフォームファクター

性能を重視するのは簡単ですが、ドライブがシステムに適合しなければ意味がありません。エレクトロニクスの選択がなされる前に機械的な設計が最終決定された場合、問題が発生する可能性があります。一般的に、出力が大きいほどドライブも大きくなります。非効率的なドライブは、受動的または能動的に管理しなければならない廃熱を発生させる。これはさらにスペース、電力、予算を消費する。スペースに制約のあるアプリケーションでは、高効率、高電力密度のドライブを探してください。

 

ドライブには、ハウジング型とボードレベル型があります。ハウジング型ドライブは、中央のキャビネットまたは分散型制御システムのマシン上に設置できます。ドライブは、OEMがカスタムPCBに統合できる形態でも利用できます。これにより、2軸であれ20軸であれ、アプリケーションに最適な統合ドライブソリューションが実現します。このアプローチはより熟練を要しますが、基板レベルのアプローチは、ロボット工学、医療診断、航空宇宙などの特殊用途向けの革新的な設計をサポートします。

 

ハウジング型ドライブは、取り付けが簡単な独立したユニットです（左）。ボードレベルドライブ（右）はPCBに取り付けることができ、設計のカスタマイズや革新の可能性が高まります。

  1. Elmo Platinum Harmonica

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