Wiele osi napędów serwo

Synchronizacja pracy wielu osi jest jednym z kluczowych zagadnień nowoczesnej automatyki przemysłowej. Rosnące wymagania dotyczące wydajności, precyzji i elastyczności linii produkcyjnych sprawiają, że producenci maszyn coraz częściej wykorzystują zaawansowane układy napędowe oraz sterowniki PLC z funkcjami motion control. Siemens, jako dostawca kompletnego ekosystemu – od sterowników PLC, przez serwonapędy, po środowisko inżynierskie TIA Portal – dostarcza kompleksowe narzędzia pozwalające projektować zarówno proste, jak i wysoce złożone układy wieloosiowe.

Współczesne maszyny przemysłowe, szczególnie w branżach takich jak pakowanie, montaż, obróbka materiałów czy logistyka, wymagają idealnie zsynchronizowanych ruchów wielu osi. Aby osiągnąć wysoki poziom precyzji, konieczne jest wykorzystanie zaawansowanych algorytmów ruchu, szybkiej komunikacji pomiędzy sterownikiem a napędami oraz odpowiednio dobranego sprzętu do realizacji tych funkcji.

1. Serwonapędy SINAMICS

Fundament synchronizacji osi

Select...

Ekonomiczny napęd do aplikacji jedno- i wieloosiowych

SINAMICS S200 to napęd serwo zaprojektowany do typowych aplikacji montażowych, pakujących, pick-and-place oraz prostych maszyn roboczych. Oferuje pracę w trybach sterowania pozycją, prędkością i momentem, współpracę z enkoderami absolutnymi, integrację z siecią PROFINET IRT oraz pełną kompatybilność ze sterownikami S7-1200 G2 i S7-1500, również w wersji technologicznej. W układach wieloosiowych bardzo dobrze sprawdza się jako oś typu slave.

2. Sterowniki

Spełnianie wymagania synchronizacji osi

Select...

Ekonomiczna platforma sterująca z funkcjami motion control

Sterowniki Simatic S7-1200 drugiej generacji oferują znacząco zwiększoną moc obliczeniową, obsługę synchronizacji osi, elektronicznych krzywek oraz pozycjonowania. Integrują się natywnie z napędami SINAMICS S200 i S210, co pozwala realizować podstawowe układy wieloosiowe z zachowaniem wysokiej precyzji.

3. Kluczowe zagadnienia

Synchronizacja osi

Synchronizm elektroniczny – Electronic Gearing

Synchronizm pozwala na odwzorowanie mechanicznego połączenia dwóch wałów. Oś podporządkowana podąża za osią nadrzędną z ustalonym przełożeniem. Jest to niezbędne w maszynach drukarskich, pakujących i transportowych.

Krzywki elektroniczne – Electronic Cam

Krzywki elektroniczne definiują zależność ruchów osi w sposób nieliniowy. Umożliwiają precyzyjne sterowanie nożami tnącymi, modułami foliowania oraz stacjami formującymi. W TIA Portal dostępne jest graficzne środowisko do ich tworzenia.

Interpolacja wieloosiowa

Interpolacja jest niezbędna w aplikacjach CNC, cięciu laserowym, druku przemysłowym oraz zaawansowanych manipulatorach pick-and-place. Sterowniki Simatic S7-1500T umożliwiają realizację interpolacji liniowej, kołowej oraz wieloosiowej.

Kinematyka robotyczna

Sterowniki T-CPU umożliwiają konfigurację robotów kartezjańskich, SCARA, delta oraz robotów niestandardowych poprzez zdefiniowanie struktury kinematycznej. Obliczenia odwrotnej kinematyki są realizowane automatycznie przez sterownik.

4. Integracja TIA Portal

Przewaga jednego ekosystemu

Ekosystem Siemens TIA Portal

W jednym projekcie można obsługiwać PLC, HMI, napędy oraz sieci. Wszystkie elementy posiadają jednolitą diagnostykę, wspólną bazę danych oraz pełną kompatybilność.

Skrócenie czasu uruchomienia

Automatyczne kreatory osi, krzywek i kinematyk oraz gotowe bloki ruchu znacząco redukują czas uruchomienia maszyny.

Niższy koszt utrzymania

Jedno środowisko, jeden dostawca i jedna dokumentacja znacząco ułatwiają serwis, modernizację oraz wsparcie techniczne.

Cyberbezpieczeństwo

Zarówno TIA Portal, jak i sterowniki S7 oraz najnowsze układy napędowe oferują zaawansowane mechanizmy ochrony, takie jak zabezpieczona komunikacja, role użytkowników, szyfrowanie i certyfikaty – wszystko, co jest potrzebne do spełnienia wymagań dyrektywy NIS2.

Przykładowe zastosowania synchronizacji

Packaging system with high-performance flow and fold wrapping machines for chocolate bars.

Maszyny pakujące

synchronizacja folii, modułów cięcia i formowania

Pick-and-place

dynamiczna synchronizacja ruchów, interpolacja oraz kinematyki delta

Customer reference MAKA - MAKA PM 270 CNC machining center in an industrial facility, shown with control panel and precision worktable for automated material processing.

Obróbka materiałów

sterowanie wieloma osiami w czasie rzeczywistym

A multi-spindle gantry machine at NWI Aerostructures.

Roboty portalowe

kinematyki kartezjańskie oraz interpolacja przestrzenna

Podsumowanie

Synchronizacja wielu osi napędowych stanowi kluczowy element nowoczesnych systemów automatyki. Siemens, dostarczając kompletny ekosystem – sterowniki PLC, napędy SINAMICS, silniki SIMOTICS oraz środowisko TIA Portal – umożliwia projektowanie układów o najwyższej precyzji, elastyczności i wydajności. Ujednolicona platforma ułatwia integrację, skraca czas uruchomienia, zapewnia stabilność oraz redukuje koszty eksploatacyjne. Dzięki temu inżynierowie mogą tworzyć maszyny spełniające najbardziej wymagające standardy przemysłowe.

Bartosz Toczko
Siemens Sp. z o.o.
Kwiecień 2026