[쉽고 간단한 안내서] Beckhoff의 Compact Drive와 OCT 케이블이란?
첫번째 안내서에서 언급되었던 것처럼 Beckhoff에서는 AX5000 혹은 AX8000 시리즈와 같이 일반적인 서보 드라이버를 제공하고 있습니다. 이러한 드라이버는 100V부터 480V까지 공급전원을 사용할 수 있으며 다양한 모터를 사용할 수 있습니다. 이에 더해, Beckhoff에서는 I/O 터미널 형태로 이루어진 서보 드라이브도 제공하고 있습니다.
서보 모터는 산업 장비에서 폭넓게 사용하고 있는 모터로, 엔코더를 이용하여 위치와 속도를 찾아 고정밀한 위치 결정을 할 수 있는 모터입니다. 참고링크를 통해서 서보 모터에 대한 내용을 확인할 수 있습니다. 모터를 사용하기 위해서는 모터를 제어하는 드라이버가 필요하며, 드라이버와 모터 사이를 연결하는
케이블 또한 필요합니다. 이 글에서는 Beckhoff의 Compact
Drive 제품군과 함께 서보 드라이브 제어에 사용하는 OCT 케이블에 대해 살펴보겠습니다.
Beckhoff의 Compact
Servo Drive
제품
소개
Beckhoff에서는 I/O 형태로 사용할 수
있는 드라이브를 제공하고 있습니다. 이러한 제품을 'Compact Servo Drive' 라고 하며, Drive 및 I/O Terminal 제품군에
속합니다. EL7xxx 시리즈인 Compact Drive는 EtherCAT
통신 환경에서 사용할 수 있습니다. 또한 TwinCAT을 이용하여 편리하고 빠른 시운전을 할 수 있습니다. 아쉽게도 다른 필드버스 통신에서는 이러한
형태의 서보 드라이브는 제공하지 않습니다.
Compact Servo Drive는 크게 EL7201, EL7211가 있습니다. 최대 48V 범위 내에서 사용할 수 있으며
50mA부터 외부 증폭기를 사용할 경우 16A까지 스펙트럼을 갖추고
있습니다. 두 제품의 차이점은 모터를 지원하는 전류이며, 이 외에 OCT
케이블을 지원하는 EL72xx-0100, Safety를 사용할 수 있게 STO
Input이 있는 EL72xx-9014 제품이 있습니다.
우선 가장 기본적인 제품인 EL7201과 EL7211을 살펴보겠습니다.
두 제품은 feedback을 resolver
타입으로 받는 제품이며, 가장 큰 차이점은 출력 전류(Irms)입니다. 두 제품 모두 PI 속도 제어 기술을 기반으로
매우 빠르고 역동적인 포지셔닝을 지원합니다. 또한, 과전압 및 저전압,
모터 부하 등 다양한 파라미터를 모니터링 할 수 있습니다.
추가적으로 EL7201 제품 중 EL7201-0010과 EL7201-9014를 살펴보겠습니다.
앞에서 잠깐 언급했지만, 두 제품은
feedback을 OCT 형태의 케이블을 이용하여 전달받습니다. OCT
케이블에 대해서는 잠시 뒤에 살펴보겠습니다. EL7201-9014는 Safety를 위한 STO Input이 있기 때문에 13번 입력
채널에는 Safety의 입력을 넣어야 합니다. 이를 통해 안전한 모터
구동이 가능합니다.
시스템
구성
Compact Servo Drive 터미널을 이용해서 아래와 같은 형태로 시스템 구성을
할 수 있습니다.
-
공통 환경: EtherCAT 통신, Beckhoff EPC CX5130 및 Beckhoff EL7201-0010
사용
EL7201을 이용한 시스템 구성
하나의 Compact Servo Drive에 하나의
모터를 제어할 수 있습니다. 모터는 정지 전류(Standstill Current)에 따라 선정할 수 있습니다. Beckhoff 모터를 사용할 경우 EL7201은 AM8111 모터 시리즈, EL7221은 AM8112
모터 시리즈를 추천합니다.
OCT 케이블
OCT 케이블, 즉 One
Cable Technology는 엔코더의 신호를 기존 모터 케이블을 통해 전송합니다. 기존에는 파워 케이블과 엔코더 케이블이 분리가 되어 있다면, OCT 케이블은 두가지를 합쳐서
하나의 케이블로 만들었습니다. OCT 케이블은 굵기나 목적에 따라서 선택할 수 있습니다. 이번에 살펴보는 Compact Servo Drive에 적합한 케이블도 있으며,
AX5000 및 AX8000 시리즈에 적합한 케이블도 제공하고 있습니다.
케이블에 연결하는 도면을 살펴보면, EL7201은 Resolver를 사용하므로 Sin과 Cos로 이루어진 Feedback을 받고 있습니다. 하지만
EL7201은 단순하게 Feedback(+), Feedback(-) 두 선으로만 받으므로 터미널 입력 단자에 여유가 생긴 것을 확인할 수 있습니다. 이러한 여유를
활용하여 Digital Input 단자 2개가 있습니다.
OCT 케이블은 Beckhoff 드라이버와 모터를
연결할 때만 사용이 가능하지만, 보다 편리하게 결합할 수 있다는 장점이 있습니다. 추가적으로 케이블을 연장하는 Extension 케이블도 제공하고 있습니다.
TwinCAT에서 제어하기
TwinCAT에서 제공하는 모션 제어 플랫폼을 이용하여 모터를 제어할 수 있습니다.
모션 컨트롤을 위해서는 NC PTP 이상의 라이선스를 필요로 합니다.
EL7201과 같은 Beckhoff Servo Drive를 사용할 때는 I/O
부분에서 제공하는 Drive Manager를 통해 모터의 Tuning
등을 할 수 있습니다.
Drive Manager에서는 드라이브에 대한 전체적인 설정을 할 수 있습니다.
Power와 관련된 설정은 물론이며, Diagnostics를 통해 발생했던 에러도
확인할 수 있습니다. 또한 모터를 어떠한 제어 방법을 통해 제어할 것인지도 선택할 수 있습니다.
기본적으로는 Position 제어, Torque 제어, Velocity 제어를 제공하고 있습니다.
TwinCAT의 모션 제어를 통해 아래와 같이 시운전도 할 수 있습니다.
서보 ON/OFF 및 Jog 동작을 간단하게
진행하여 모터의 동작을 확인할 수 있으며, 현재 포지션 값과 속도 등을 손쉽게 확인할 수 있습니다.
이 외에도 Function, Coupling 탭
등에서 다양한 시운전 및 설정을 할 수 있습니다.
TwinCAT PLC에는 Tc2_MC2라는 라이브러리를
활용하여 각 축을 제어할 수 있습니다. PLC Open 규격에 따라서 제작된 이 라이브러리는 기본적인 모터
제어를 위한 Function Block 및 레퍼런스 등을 제공합니다. AXIS_REF라는 레퍼런스를 사용하여 PLC와 NC를 서로 연결한
후 PLC에서 간단하게 MOTION 제어를 할 수 있습니다.
이를 활용한 예제는 참고링크를 통하여 확인할 수 있습니다.
동영상으로
확인하기
위에서 소개한 Beckhoff Compact Drive를 사용하여 모터를 구동한 모습을 촬영했습니다.
테스트 환경
- CX5140 + EL7201-9014 + AM8111-0FH0-0000
- TwinCAT 3 4024.7 버전
EL7201-9014를 사용하여 구동하기
마치며
이번에는 Beckhoff에서 제공하는 Compact
Servo Drive 및 OCT 케이블에 대해 살펴보았습니다.
I/O 터미널 형태로 되어있는 드라이브를 이용하여 간편하게 모터를 제어할 수 있고, EtherCAT 통신으로 제어할 수 있습니다. 또한 I/O 터미널이지만
메탈 형태로 되어있는 ELM 시리즈도 있으므로 때에 따라 원하는 제품을 선택할 수 있습니다.
이러한 드라이브는 TwinCAT의
MOTION과 결합하여 시퀀스를 통한 제어를 할 수 있습니다. Function Block를 이용하여 로직을 작성할 수도 있으며, 로직을 작성하지 않더라도 시운전을 할 수가 있습니다.
문의사항은 아래 연락처로 연락 부탁드립니다.
전화 : 02-2107-3242 (대표전화, 내선번호 1번: 영업 및 마케팅, 내선번호 2번: 기술)
홈페이지 : https://www.beckhoff.com/kr/
제품문의 : Info-KR@beckhoff.com
참고자료
Beckhoff Servo Motor Terminal EL72x1 pdf [링크]
Beckhoff Servo Motor Terminal EL72x1-0010 pdf [링크]
Beckhoff Servo Motor Terminal EL72x1-901x pdf [링크]
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2020년 12월 27일
Beckhoff Korea / Lisa Kim
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