DAPAT membuka Drive Servo

Performa-tinggiDAPAT membuka Drive Servo

Dengan pesatnya perkembangan proses industri, permintaan akan sistem otomasi yang lebih fleksibel juga semakin meningkat. Untuk memenuhi persyaratan ini, semakin banyak solusi tradisional yang digantikan oleh sistem kontrol gerak terdistribusi berdasarkan perangkat cerdas dan fieldbus. Drive servo Tonghang adalah salah satu produk yang memenuhi permintaan ini.

Drive servo cerdas yang cocok untuk sistem kontrol gerakan terdistribusi harus menyediakan komunikasi bus dan mampu melakukan tugas kontrol sumbu tingkat tinggi. Desain bus dan alokasi tugas kontrol gerakan adalah kunci untuk membangun sistem kontrol gerakan berperforma tinggi. Program kontrol gerakan interpolasi menggunakan sistem kontrol gerakan host untuk menghitung lintasan multi-sumbu dan kemudian mengirimkan titik setel posisi sumbu ke setiap penggerak servo melalui fieldbus. Aplikasi sumbu independen, di sisi lain, menghitung lintasan gerakan sumbu dalam penggerak servo, dengan PLC host hanya menyediakan urutan gerakan. Komunikasi bus didasarkan pada protokol CANopen. Berikut ini adalah desain sistem kontrol gerak lengkap dalam rentang penggerak servo Tonghang.

Dengan berkembangnya teknologi pemrosesan sinyal digital (DSP), banyak tugas kontrol kompleks yang dapat diselesaikan dalam penggerak servo, dan penggerak servo menjadi semakin cerdas. Pada saat yang sama, teknologi komunikasi fieldbus yang semakin matang di bidang kendali industri juga memungkinkan penerapan desain kendali yang fleksibel dan modular berdasarkan sistem kendali terdistribusi.

Komunikasi antara pengontrol host (PLC atau pengontrol gerak) dan drive servo didasarkan pada standar CANopen. Solusi ini memfasilitasi pembuatan aplikasi kontrol multi-sumbu yang kompleks dalam format modular-performa tinggi. Komunikasi bus menghilangkan kebutuhan akan modifikasi perangkat keras; sistem kontrol yang ada dapat diadaptasi untuk implementasi produk baru hanya dengan mengkonfigurasi ulang parameter. Proses dapat dimodifikasi dengan menambah atau menghapus komponen kontrol (drive servo, modul I/O, dll.) tanpa memerlukan perubahan besar pada sistem kontrol. Fleksibilitas solusi ini merupakan keuntungan utama untuk mempertahankan posisi kompetitif dalam otomasi industri: solusi ini memungkinkan modifikasi dan peningkatan perangkat dengan mudah, memperpendek siklus hidup produk dan teknologi. Integrasi loop servo arus, kecepatan, dan posisi digital ke dalam penggerak servo secara signifikan meningkatkan kinerja servo. Apakah lintasan sumbu interpolasi atau independen, parameter komunikasi bus, dan alokasi tugas kontrol harus diketahui oleh aplikasi kontrol gerak akhir.

Arsitektur Kontrol Gerak

Dalam arsitektur kontrol terdistribusi, proses aplikasi dan kontrol masih ditentukan di host PLC atau pengontrol gerak. Namun, penggerak servo lebih bertanggung jawab atas kontrol gerakan, seperti pemantauan batas perangkat lunak dan perangkat keras, kontrol mode pengereman motor, dan-keselamatan pengoperasian kecepatan rendah selama commissioning alat berat. Generator lintasan juga dapat diintegrasikan ke dalam penggerak servo melalui aplikasi akhir. Hal ini semakin membedakan aplikasi sumbu yang diinterpolasi dari aplikasi sumbu yang berdiri sendiri.

Banyak robot dan peralatan mesin memerlukan kontrol gerakan interpolasi (bagian dari sumbu harus dapat disesuaikan secara terus menerus). Dalam solusi ini, lintasan sumbu harus dihitung oleh prosesor-frekuensi tinggi yang sama untuk menjaga koordinasi antar sumbu.

Arsitektur kontrol gerakan terdistribusi yang cocok untuk interpolasi-sumbu multi-sumbu didasarkan pada kecerdasan penggerak servo, yang mampu menjalankan tugas kontrol servo secara lengkap, termasuk posisi, kecepatan, dan putaran arus dengan konversi daya. Pengontrol gerak host melakukan penghitungan lintasan multi-sumbu dan mengirimkan sinyal titik setel posisi digital ke setiap penggerak servo melalui serangkaian komunikasi bus. Interpolasi kubik digunakan untuk menghasilkan profil dalam periode pengambilan sampel loop servo, yang berasal dari dua setpoint yang berdekatan di penggerak servo. Teknik ini secara signifikan mengurangi sumber daya yang digunakan oleh pengontrol host (frekuensi pembangkitan setpoint) sambil mempertahankan kontrol gerakan yang mulus. Hal ini memungkinkan pengendalian sejumlah besar sumbu dalam kinerja bus tertentu.

Sebagian besar sistem kontrol gerak di bidang otomasi tidak mengizinkan interpolasi antar sumbu (tidak bergantung pada lintasan sumbu). Pendekatan ini menghilangkan kebutuhan akan penghitungan lintasan terpusat, sehingga memungkinkannya didistribusikan ke setiap penggerak servo.

Pengontrol PLC host sangat-cocok untuk menyediakan kontrol urutan aplikasi. Solusi ini didasarkan pada penggerak servo cerdas yang memberikan-kontrol gerakan berkinerja tinggi dan terintegrasi penuh ke dalam lingkungan PLC. Oleh karena itu,-parameter kontrol gerakan tingkat tinggi tersedia dalam bahasa pemrograman standar IEC1131-3.

BISAmembuka komunikasi

Fieldbus adalah komponen penting dan fitur utama, seperti sinkronisasi, kecepatan pembaruan, dan parameter komunikasi, yang menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. CAN dipilih karena kecepatannya yang tinggi, stabilitasnya, dan biayanya yang rendah. Kecepatan transmisi dapat mencapai 1 m/s dalam jarak 40 m, menurun seiring bertambahnya jarak. Keluarga bus CAN banyak digunakan dalam otomasi dan otomasi industri, sehingga mengurangi biaya pemasangan perangkat keras. CAN didasarkan pada penyiaran pesan yang diprioritaskan melalui bus umum. CAN membedakan antara model transfer sinkron dan asinkron: pesan asinkron berfokus pada pengaturan parameter penggerak servo, sedangkan pesan sinkron berfokus pada kontrol gerakan dan penyesuaian pelacakan sumbu.

Khusus untuk aplikasi servo drive, CANopen DS40 telah diimplementasikan. Model "Ikhtisar Posisi" sangat-cocok untuk aplikasi pelacakan sumbu mandiri. Dalam solusi ini, posisi target ditransmisikan melalui bus oleh host PLC. Pengontrol mengirimkan data posisi ke penggerak servo, yang kemudian menghitung penyesuaian lintasan dan menyelesaikan penentuan posisi.

Model "Posisi Interpolasi" digunakan untuk aplikasi sumbu interpolasi. Dalam solusi ini, untuk menjaga koordinasi antar-sumbu, titik setel posisi yang dihitung oleh generator lintasan multi-sumbu harus ditransfer antara pengontrol gerakan dan penggerak servo pada frekuensi tinggi. Hal ini mengakibatkan penggunaan sumber daya bus meningkat dibandingkan aplikasi sebelumnya. Selain itu, setiap ketidakselarasan sinkronisasi secara signifikan menurunkan keakuratan jalur kontrol. Ketidakselarasan sinkronisasi muncul dari perbedaan waktu pengambilan sampel antara pengontrol gerak utama dan penggerak servo. Getaran yang disebabkan oleh penundaan transmisi bus juga dapat menyebabkan ketidakselarasan sinkronisasi. Jika titik setel posisi diambil dua kali dalam penggerak servo, terutama ketika kinerja dinamis tinggi diperlukan, sinyal referensi kecepatan nol-akan melebihi satu periode pengambilan sampel dan merangsang motor servo dengan kuat. Getaran bus juga dapat mempengaruhi motor servo selama pengoperasian kecepatan konstan. Untuk mengatasi masalah ini, perintah sinkronisasi paksa harus dijalankan di drive servo. Untuk menghitung kesalahan loop servo secara akurat, perhatian yang cermat harus diberikan pada posisi motor dan pengukuran kecepatan. Peningkatan servo paksa diterapkan dalam drive servo.

Desain Penggerak Servo

Bagian kontrol penggerak servo terdiri dari prosesor motor chip tunggal (ADMC401), yang mencakup penginderaan arus motor, akuisisi posisi motor, dan generator pulsa PWM yang sesuai untuk tahap daya. Desain ini menghasilkan kinerja terbaik pada penggerak servo terintegrasi dengan jumlah komponen minimal.

Sistem kontrol kaskade paling cocok untuk-penggerak servo berperforma tinggi. Loop kontrol arus bagian dalam mengontrol torsi motor. Kinerja dinamis dari loop kontrol kecepatan dan posisi luar secara langsung bergantung pada kinerja loop arus dalam. Untuk mencapai waktu respons arus motor sesingkat mungkin dan memenuhi rentang kecepatan maksimum motor servo, rentang tegangan konverter daya eksternal harus dimaksimalkan. Pengontrol saat ini didasarkan pada teknologi space vector modelling (SVM) dalam kerangka acuan rotor. Fungsi kelas SVM menggabungkan-modem pihak ketiga, yang memungkinkan kelas SVM mencapai rentang kecepatan yang lebih tinggi (lebih dari 1000 ms) untuk motor servo dibandingkan model segitiga simetris tradisional. 15%).

Sistem kontrol kaskade paling cocok untuk-drive servo berperforma tinggi. Loop kontrol arus bagian dalam mengontrol torsi motor. Kinerja dinamis dari loop kontrol kecepatan dan posisi luar secara langsung bergantung pada kinerja loop arus dalam. Untuk mencapai waktu respons arus motor sesingkat mungkin dan memenuhi rentang kecepatan maksimum motor servo, rentang tegangan konverter daya eksternal harus dimaksimalkan. Pengontrol saat ini didasarkan pada teknologi space vector modelling (SVM) dalam kerangka acuan rotor. Fungsi kelas SVM menggabungkan-modem pihak ketiga, yang memungkinkan kelas SVM mencapai rentang kecepatan yang lebih tinggi (lebih dari 1000 Hz) untuk motor servo dibandingkan model segitiga simetris tradisional. 15%).

Mengoptimalkan penyetelan putaran servo kecepatan dan posisi berdasarkan parameter beban mekanis sangat penting untuk mencapai respons yang stabil dan cepat. Desain pengontrol servo posisi didasarkan pada arsitektur kontrol polinomial dan pelacakan lokasi tiang. Arsitektur kontrol polinomial adalah arsitektur pengontrol utama dan sangat-cocok untuk penyesuaian parameter.

Dalam arsitektur kontrol polinomial, umpan balik loop servo dapat dengan mudah diedit dalam aplikasi penggerak servo. Respons putaran servo dioptimalkan untuk aplikasi pemosisian sumbu, yang memerlukan kedatangan posisi target yang cepat dan akurat. Respons loop servo dioptimalkan untuk aplikasi envelope, yang memerlukan kesalahan posisi mendekati nol selama perpindahan sumbu. Dibandingkan dengan upaya penyetelan sebelumnya, cukup memodifikasi fungsi transfer Hfw pengontrol kini dapat memenuhi persyaratan baru.

Pengukuran posisi motor diperoleh dari umpan balik penyelesai menggunakan perangkat lunak penyelesai-ke-konversi digital (RDC). Sinyal umpan balik sinus dan kosinus dari penyelesai dimasukkan ke saluran ADMC401 12-bit digital-ke-konverter analog (ADC), yang kemudian disaring melalui filter pelacakan urutan-kedua untuk menghitung kecepatan dan posisi motor. Untuk pergerakan motor yang halus, ADC 16-bit eksternal dapat ditambahkan untuk meningkatkan solusi posisi.

Kesimpulan

Kontrol gerak dan penggerak servo cerdas berdasarkan komunikasi bus CANopen adalah solusi yang efisien dan fleksibel. Drive servo cerdas CD1k yang dijelaskan dalam artikel ini dapat melakukan tugas-kontrol multi-sumbu-tingkat tinggi, memberikan solusi kontrol gerakan-kinerja tinggi untuk berbagai aplikasi. Mode "Posisi Profil" paling cocok untuk aplikasi sumbu independen dalam lingkungan PLC. Dalam solusi ini, lintasan sumbu dihitung secara internal oleh penggerak servo. Mode "Posisi Interpolasi" digunakan untuk aplikasi yang lintasan sumbunya harus terus dikoordinasikan. Dalam solusi ini, sumber daya pengontrol gerak host berkurang secara signifikan karena interpolasi kubik yang disediakan dalam penggerak servo. Loop servo kecepatan dan posisi dapat dioptimalkan secara online dengan menjalankan program penyesuaian otomatis aplikasi target di dalam mesin.