Canopen Servo Drive

Performanță ridicată -Canopen Servo Drive

Odată cu dezvoltarea rapidă a proceselor industriale, cererea de sisteme de automatizare mai flexibile este, de asemenea, în creștere. Pentru a îndeplini aceste cerințe, din ce în ce mai multe soluții tradiționale sunt înlocuite de sisteme distribuite de control al mișcării bazate pe dispozitive inteligente și busuri de câmp. Drivele Tonghang sunt unul dintre produsele care răspund acestei cereri.

Servici inteligente unități adecvate pentru sistemele de control al mișcării distribuite trebuie să ofere comunicarea autobuzului și să poată fi capabile să îndeplinească sarcini ridicate - la nivel de control al axei. Proiectarea autobuzului și alocarea sarcinilor de control al mișcării sunt esențiale pentru construirea unui sistem ridicat - de control al mișcării de performanță. Programele de control al mișcării de interpolare Utilizați sistemul de control al mișcării gazdelor pentru a calcula traiectoriile multi - axe și apoi transmiteți punctele de poziție a poziției axei către fiecare unitate servo prin intermediul câmpului de câmp. Aplicațiile independente ale axei, pe de altă parte, calculează traiectoriile de mișcare a axei din unitatea servo, PLC -ul gazdă oferind doar secvența de mișcare. Comunicarea cu autobuzul se bazează pe protocolul CANOPEN. Următorul este un design pentru un sistem complet de control al mișcării în intervalul Tonghang Servo Drive.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei digitale de procesare a semnalului (DSP), multe sarcini complexe de control pot fi finalizate în cadrul servo -unității, iar servo -unitățile devin din ce în ce mai inteligente. În același timp, tehnologia de comunicare a câmpului de câmp din ce în ce mai matură în câmpul de control industrial a făcut posibilă implementarea proiectelor de control flexibile și modulare bazate pe sisteme de control distribuite.

Comunicarea dintre controlerul gazdă (PLC sau Controller de mișcare) și servo -unități se bazează pe standardul Canopen. Această soluție facilitează crearea aplicațiilor de control axe multi -} într -un format modular de performanță -. Comunicarea cu autobuzul elimină nevoia de modificare hardware; Sistemele de control existente pot fi adaptate pentru implementările de produse noi prin simpla reconfigurare a parametrilor. Procesele pot fi modificate prin adăugarea sau eliminarea componentelor de control (servo -unități, module I/O, etc.), fără a necesita modificări majore ale sistemului de control. Flexibilitatea acestei soluții este un avantaj esențial pentru menținerea unei poziții competitive în automatizarea industrială: permite modificarea și actualizările ușoare a dispozitivului, scurtarea ciclurilor de viață ale produselor și tehnologiei. Integrarea curentului digital, viteza și buclele servo de poziție în servo -unități îmbunătățește semnificativ performanța servo. Indiferent dacă traiectorii de interpolare sau axe independente, parametrii de comunicare a autobuzului și alocarea sarcinilor de control trebuie să fie cunoscute aplicației finale de control al mișcării.

Arhitectură de control al mișcării

Într -o arhitectură de control distribuită, procesele de aplicație și control sunt încă definite în PLC -ul gazdă sau în controlerul de mișcare. Cu toate acestea, unitatea servo își asumă mai multă responsabilitate pentru controlul mișcării, cum ar fi monitorizarea software -ului și a limitelor hardware, controlul modului de frânare a motorului și siguranța funcționării vitezei scăzute - în timpul funcționării mașinii. Generatoarele de traiectorie pot fi, de asemenea, integrate în unitatea servo prin intermediul aplicației finale. Acest lucru diferențiază în continuare aplicațiile axe interpolate de cele autonome.

Mulți roboți și mașini -unelte necesită un control de mișcare interpolat (un subset de axe trebuie să poată fi ajustat continuu). În această soluție, traiectoriile axei trebuie calculate de același procesor de frecvență - pentru a menține coordonarea între axe.

Arhitecturile de control de mișcare distribuite adecvate pentru interpolarea axei multi - se bazează pe inteligența unității servo, capabile să execute sarcini complete de control servo, inclusiv poziția, viteza și buclele curente cu conversia puterii. Controlerul de mișcare gazdă efectuează calcule de traiectorie multi - Axa și transmite semnale de referință a poziției digitale la fiecare servo unitate printr -o serie de comunicații cu autobuze. Interpolarea cubică este utilizată pentru a genera un profil în perioada de eșantionare a buclei servo, derivată din două puncte de referință adiacente din unitatea servo. Această tehnică reduce semnificativ resursele utilizate de controlerul gazdă (frecvența de generare a punctului de referință), menținând în același timp un control neted al mișcării. Acest lucru permite controlul unui număr mare de axe într -o anumită performanță a autobuzului.

Majoritatea sistemelor de control al mișcării din câmpul de automatizare nu permit interpolarea între axe (independent de traiectoria axei). Această abordare elimină necesitatea calculelor traiectoriei centralizate, permițându -le să fie distribuite fiecărei servo.

Controlerul PLC gazdă este bine - potrivit pentru furnizarea controlului secvenței de aplicații. Această soluție se bazează pe unități de servere inteligente care oferă un control ridicat de mișcare de performanță - și sunt complet integrate în mediul PLC. Prin urmare, parametrii de control al mișcării ridicate -} sunt disponibili în limbajul de programare standard IEC1131-3.

Comunicarea baldachinului

Busurile de câmp sunt o componentă crucială și caracteristici cheie, cum ar fi sincronizarea, rata de actualizare și parametrii de comunicare, determină performanța generală a sistemului. Can a fost ales pentru viteza mare, stabilitatea și costurile reduse. Ratele de transmisie pot atinge 1 m/s în 40 m, scăzând odată cu creșterea distanței. Familia CAN BUS este utilizată pe scară largă în automatizare și automatizare industrială, reducând costurile de instalare hardware. Can se bazează pe transmiterea de mesaje prioritare pe un autobuz comun. Poate distinge între modelele de transfer sincrone și asincrone: Mesaje asincrone se concentrează pe setările parametrilor de unitate servo, în timp ce mesajele sincrone sunt concentrate pe reglarea controlului mișcării și a urmăririi axelor.

Mai exact pentru aplicațiile de unitate servo, a fost implementat Canopen DS40. Modelul „Poziție generală” este bine - potrivit pentru aplicațiile de urmărire a axei autonomă. În această soluție, poziția țintă este transmisă prin autobuz de către PLC -ul gazdă. Controlerul trimite datele de poziție către unitatea servo, care apoi calculează ajustările traiectoriei și completează poziționarea.

Modelul „Poziție interpolată” este utilizat pentru aplicațiile de axe interpolate. În această soluție, pentru a menține inter - coordonarea axei, punctul de referință al poziției calculate de generatorul de traiectorie multi - trebuie transferat între controlerul de mișcare și unitatea servo la o frecvență ridicată. Acest lucru duce la creșterea utilizării resurselor de autobuz în comparație cu aplicațiile anterioare. Mai mult, orice aliniere necorespunzătoare de sincronizare degradează semnificativ precizia căii de control. Alinierea greșită a sincronizării rezultă din diferențele de eșantionare între controlerul principal de mișcare și unitatea servo. Vibrațiile cauzate de întârzierile de transmisie a autobuzului pot provoca, de asemenea, alinierea greșită a sincronizării. Dacă un punct de referință de poziție este preluat de două ori în unitatea servo, mai ales atunci când este necesară o performanță dinamică ridicată, semnalul de referință Zero - va depăși o perioadă de eșantionare și va stimula puternic servo. Vibrația autobuzului poate afecta, de asemenea, servo -motorul în timpul funcționării cu viteză constantă. Pentru a rezolva această problemă, o comandă de sincronizare forțată trebuie executată în unitatea servo. Pentru a calcula cu exactitate eroarea servo -bucla, trebuie acordată o atenție atentă măsurătorilor de poziție motorie și viteză. Îmbunătățirile servo forțate sunt implementate în cadrul Servo Drive.

Design Servo Drive

Secțiunea de control de acționare servo constă dintr -un singur procesor de motor Chip - (ADMC401), care include detectarea curentului motorului, achiziția poziției motorului și un generator de puls PWM adecvat pentru etapa de alimentare. Acest design are ca rezultat cele mai bune performanțe într -o unitate de servo integrată, cu un număr minim de componente.

Sistemul de control al cascadei este cel mai potrivit pentru unități de performanță -. Bucla de control interior de control controlează cuplul motorului. Performanța dinamică a vitezei exterioare și a buclelor de control ale poziției depinde direct de performanța buclei de curent interior. Pentru a obține cel mai scurt timp posibil de răspuns al curentului motorului și pentru a îndeplini intervalul maxim de viteză al servo -motorului, intervalul de tensiune al convertorului de putere externă trebuie maximizat. Controlerul curent se bazează pe tehnologia de modelare a vectorului spațial (SVM) din cadrul de referință Rotor. Funcția clasei SVM încorporează un al treilea - modem de partid, care permite clasei SVM să obțină un interval de viteză mai mare (peste 1000 ms) pentru servo -motor decât modelul tradițional al triunghiului simetric . 15%).

Sistemul de control al cascadei este cel mai potrivit pentru unități de performanță -. Bucla de control interior de control controlează cuplul motorului. Performanța dinamică a vitezei exterioare și a buclelor de control ale poziției depinde direct de performanța buclei de curent interior. Pentru a obține cel mai scurt timp posibil de răspuns al curentului motorului și pentru a îndeplini intervalul maxim de viteză al servo -motorului, intervalul de tensiune al convertorului de putere externă trebuie maximizat. Controlerul curent se bazează pe tehnologia de modelare a vectorului spațial (SVM) din cadrul de referință Rotor. Funcția clasei SVM încorporează un al treilea - modem de partid, care permite clasei SVM să obțină un interval de viteză mai mare (peste 1000 Hz) pentru servo -motor decât modelul tradițional al triunghiului simetric . 15%).

Optimizarea vitezei și a poziției de reglare a buclei servo pe baza parametrilor de încărcare mecanică este esențială pentru obținerea unui răspuns stabil și rapid. Proiectarea servo -controlerului de poziție se bazează pe o arhitectură de control polinomial și o urmărire a locației polului. Arhitectura de control polinomial este arhitectura principală a controlerului și este bine - potrivită pentru reglarea parametrilor.

În cadrul arhitecturii de control polinomial, feedback -ul servo -bucla poate fi editat cu ușurință în aplicația Servo Drive. Răspunsul servo -buclă este optimizat pentru aplicațiile de poziționare a axei, necesitând sosirea rapidă și precisă a poziției țintă. Răspunsul servo -buclă este optimizat pentru aplicațiile de plic, necesitând o eroare de poziție aproape de zero în timpul deplasării axei. În comparație cu eforturile anterioare de reglare, simpla modificare a funcției de transfer HFW a controlerului poate acum să îndeplinească noile cerințe.

Măsurătorile de poziție a motorului sunt derivate din feedback -ul rezolvator folosind software Resolver - la - conversie digitală (RDC). Semnalele de feedback sinusoidale și cosinusul rezolvatorului sunt introduse în bitul ADMC 401 12- digital - la canalul - Converter analog (ADC), unde sunt filtrate printr -un al doilea - filtru de urmărire a comenzii pentru a calcula viteza și poziția motorului. Pentru o mișcare netedă a motorului, se poate adăuga un ADC extern pe 16 biți pentru a îmbunătăți soluția de poziție.

Concluzie

Controlul mișcării și unitățile inteligente bazate pe comunicarea cu autobuze cu baldachin sunt o soluție eficientă și flexibilă. CD1K Intelligent Servo Drive descris în acest articol poate efectua sarcini de control a axei -} --, oferind o soluție ridicată de control de mișcare - pentru o gamă largă de aplicații. Modul „Poziția profilului” este cel mai potrivit pentru aplicațiile independente de axe într -un mediu PLC. În această soluție, traiectoria axei este calculată intern de unitatea servo. Modul „Poziție interpolată” este utilizat pentru aplicații în care traiectoriile axelor trebuie coordonate continuu. În această soluție, resursele controlorului de mișcare gazdă sunt reduse semnificativ din cauza interpolării cubice furnizate în Drive Servo. Buclele servo de viteză și poziție pot fi optimizate online rulând programul de reglare automat al aplicației țintă - în cadrul mașinii.