I servoazionamenti interagiscono con gli assi hardware, ma i metodi per configurare il movimento variano ampiamente. I segnali di ingresso/uscita (I/O) consentono il collegamento di sensori e interruttori per facilitare funzioni come l'homing e l'impostazione dei limiti di corsa.
Se non hai esperienza con i servomotori, scoprirai che differiscono in modo significativo dai motori asincroni tri-azionati da azionamenti a frequenza variabile (VFD); la distinzione fondamentale risiede nel meccanismo di feedback. I VFD funzionano all'interno di un sistema-a circuito aperto, richiedendo un controller esterno per gestire tutto il controllo del feedback; i servosistemi, al contrario, sono dotati di encoder integrati-di conseguenza, i parametri di movimento per l'intero sistema devono essere definiti *prima* dell'inizio del funzionamento.
Gli articoli precedenti hanno coperto esempi selezionati di configurazione hardware degli assi e hanno dimostrato come inserire i parametri nel software dell'azionamento (come illustrato in questo tutorial); tuttavia, ora è necessario approfondire i tipi specifici di segnali I/O richiesti per eseguire varie attività di controllo del movimento.
Nello specifico, tre categorie di segnali di ingresso all'interno di un servosistema meritano particolare attenzione: segnali di limite, segnali di ingresso di homing e segnali di ingresso-per scopi generici.
Interruttori di limite
Innanzitutto è necessario chiarire la definizione del termine: un finecorsa è un tipo di interruttore hardware che viene azionato dalla forza fisica applicata ad una leva o un rullo; può essere utilizzato in vari scenari che coinvolgono il rilevamento di oggetti.
Tuttavia, nel campo del controllo motorio, esistono numerosi interruttori utilizzati per rilevare se un oggetto in movimento ha raggiunto la fine del suo raggio d'azione; questi interruttori sono anche chiamati interruttori "limite". Per la maggior parte degli assi di movimento, in genere viene installato un finecorsa a ciascuna estremità dell'intervallo di corsa-designato rispettivamente come finecorsa positivo e finecorsa negativo.
I finecorsa utilizzati sugli assi di movimento non sono esclusivamente di natura meccanica; attualmente sono disponibili molti interruttori senza-contatto che utilizzano proprietà ottiche o magnetiche per eseguire il rilevamento della corsa senza generare alcuna resistenza meccanica.
Limiti del software
È strettamente necessario l'utilizzo dei finecorsa? La risposta è no; in molte situazioni non è necessario fare affidamento sui limiti hardware.
La maggior parte dei servoazionamenti supporta una funzione di limite software: un encoder traccia continuamente la posizione dell'asse in tempo reale e, se tale posizione supera una soglia preimpostata, il controller impedisce all'asse di spostarsi ulteriormente.
Interruttori di homing
La seconda categoria di segnali di ingresso digitali è costituita dai segnali di ingresso "homing". In genere, un sistema richiede un solo interruttore di homing, poiché l'operazione di homing viene eseguita-muovendosi in un'unica direzione-solo quando l'apparecchiatura viene accesa o dopo aver ricevuto un comando specifico. Quando un asse viene spento, le informazioni sulla sua posizione corrente vengono cancellate (a meno che il sistema non sia dotato di una batteria di backup, come è comune nei servosistemi robotici). Lo scopo fondamentale del processo di homing è consentire al controller di ri-stabilire un "punto di partenza noto" per tutti i movimenti successivi.
Correzione del-homing della posizione
Esistono vari metodi di homing nel controllo del movimento; l'approccio più comune (e più semplice da comprendere) è il seguente: la piattaforma di movimento si muove lentamente in una direzione specifica finché non attiva l'interruttore di homing, a quel punto il punto di attivazione viene designato come "posizione zero".
Esiste anche una sottile variazione di questo metodo: la piattaforma prima attiva l'interruttore di homing, quindi inverte la direzione-retraendosi lentamente a una velocità estremamente bassa-fino a quando il sensore non viene più azionato; la posizione in quel preciso istante viene quindi definita posizione zero. Non è difficile immaginare che gli interruttori di finecorsa di tipo-a contatto dotati di bracci di leva possano subire usura dopo un uso prolungato, portando potenzialmente a spostamenti minimi (forse solo pochi decimi di millimetro) nella posizione di homing-questo è uno dei motivi per cui gli interruttori senza-contatto offrono spesso vantaggi distinti.
Homing alla posizione centrale
Il principio alla base di un altro metodo di homing è il seguente: il componente mobile si muove prima in una direzione selezionata fino a quando non viene attivato un interruttore di finecorsa, quindi inverte la direzione fino a quando non viene attivato l'interruttore di homing. La premessa di questo metodo è che l'interruttore del punto di riferimento è installato nella "posizione centrale" dell'intervallo di corsa e-quando l'apparecchiatura è accesa-il sistema non è inizialmente in grado di determinare in quale direzione deve muoversi la piattaforma di movimento per raggiungere l'interruttore del punto di riferimento. Anche in questo caso è altamente raccomandato l'uso di interruttori senza-contatto, poiché la fase di movimento passa sopra l'interruttore di homing ogni volta che passa da un'estremità all'altra del suo raggio d'azione.
Homing del software
Esiste anche un metodo di homing basato su software- che si basa interamente sulla logica del software e non richiede alcun tipo di switch hardware. Se la fase di movimento si ferma costantemente in una posizione specifica e nota ogni volta che l'apparecchiatura viene spenta, il sistema designerà automaticamente quella posizione come "punto zero" ad ogni avvio successivo. Tuttavia, si applica un avvertimento fondamentale: se la posizione dello stadio di movimento al momento dello spegnimento-non è fissa-vale a dire varia in modo casuale-il sistema designerà erroneamente questa posizione casuale come punto zero all'avvio. In tale scenario, se successivamente si comanda all'asse di spostarsi nella posizione di 400 mm, l'asse potrebbe oltrepassare la fine del suo intervallo di corsa, causando potenzialmente un guasto del sistema.
Ingressi Safe Torque Off (STO).
Dal punto di vista della sicurezza, devono essere predisposti meccanismi per proteggere sia l'attrezzatura che l'operatore in situazioni di emergenza. Questa funzionalità è implementata tramite due segnali di ingresso: i segnali Safe Torque Off (STO) (STO1 e STO2). Questi due segnali devono ricevere continuamente una tensione in ingresso; in caso contrario, all'unità di azionamento verrà comandato lo spegnimento. In genere, questi due segnali sono collegati a un circuito di arresto di emergenza (E-stop) o a un relè di sicurezza dotato di doppi contatti normalmente-chiusi.
Segnali di ingresso-per scopi generici
La discussione precedente ha coperto la maggior parte delle funzioni principali associate ai segnali di ingresso del servoazionamento; tuttavia, le capacità di alcuni azionamenti vanno oltre il semplice azionamento di un motore. Prendiamo, ad esempio, l'azionamento SBD di CMZ Sistemi Elettronici: oltre alle sue capacità di servoazionamento, è dotato di un PLC integrato integrato in grado di eseguire codice di test strutturato.
Come nel caso di tutti i PLC, tali azionamenti integrati richiedono un meccanismo per ricevere segnali esterni-compresi segnali di processo provenienti da sensori e input da pulsanti-azionati dall'utente. Questi segnali di ingresso/uscita per scopi generici-(comunemente abbreviati come GPIO) possono essere utilizzati per trasmettere qualsiasi tipo di segnale-molto simile a quelli dei PLC standard-senza che venga assegnata alcuna funzione fissa e predefinita. Va notato, tuttavia, che non tutti i servoazionamenti sono dotati di interfacce GPIO.
Servocontrollo del movimento
Innegabilmente, la configurazione di un servosistema rappresenta una sfida significativamente maggiore rispetto alla configurazione di un azionamento a frequenza variabile (VFD). Allo stesso tempo, tuttavia, è ora disponibile un’ampia gamma di strumenti di messa in servizio per contribuire a semplificare il processo di configurazione e ridurre la barriera tecnica all’ingresso. Per i professionisti che devono ancora avventurarsi nel regno dei servosistemi, non è mai troppo tardi per iniziare ad imparare!