Canopen Servo Drive

High - PerformanceCanopen Servo Drive

Con il rapido sviluppo di processi industriali, anche la domanda di sistemi di automazione più flessibili è in aumento. Per soddisfare questi requisiti, le soluzioni sempre più tradizionali vengono sostituite da sistemi di controllo del movimento distribuiti basati su dispositivi e buste intelligenti. Tonghang Servo Drives sono uno dei prodotti che soddisfano questa domanda.

Le unità di servo intelligente adatte per i sistemi di controllo del movimento distribuito devono fornire comunicazione del bus ed essere in grado di eseguire attività di controllo dell'asse - alte. La progettazione del bus e l'allocazione delle attività di controllo del movimento sono la chiave per costruire un sistema di controllo del movimento per le prestazioni -. Programmi di controllo del movimento di interpolazione Utilizzare il sistema di controllo del movimento host per calcolare le traiettorie dell'asse multi - e quindi trasmettere il setpoint di posizione dell'asse su ciascuna azionamento servo tramite Fieldbus. Le applicazioni di assi indipendenti, d'altra parte, calcolano le traiettorie di movimento dell'asse all'interno dell'unità servo, con il PLC host che fornisce solo la sequenza di movimento. La comunicazione degli autobus si basa sul protocollo a baldacchino. Di seguito è riportato un design per un sistema di controllo del movimento completo all'interno della gamma di drive di servo Tonghang.

Con lo sviluppo della tecnologia di elaborazione del segnale digitale (DSP), molti compiti di controllo complessi possono essere completati all'interno di servi unità e i servi unità stanno diventando sempre più intelligenti. Allo stesso tempo, la tecnologia di comunicazione di Fieldbus sempre più matura nel campo di controllo industriale ha anche permesso di implementare progetti di controllo flessibili e modulari basati su sistemi di controllo distribuiti.

La comunicazione tra il controller host (PLC o il controller di movimento) e il servo unità si basa sullo standard di canopen. Questa soluzione facilita la creazione di applicazioni di controllo dell'asse multiplo complesso - in un formato modulare di performance - elevato. La comunicazione del bus elimina la necessità di modifiche hardware; I sistemi di controllo esistenti possono essere adattati per le implementazioni di nuovi prodotti semplicemente riconfigurando i parametri. I processi possono essere modificati aggiungendo o rimuovendo i componenti di controllo (servi unità, moduli I/O, ecc.) Senza richiedere importanti modifiche al sistema di controllo. La flessibilità di questa soluzione è un vantaggio chiave per il mantenimento di una posizione competitiva nell'automazione industriale: consente una facile modifica e aggiornamenti del dispositivo, accorciamento del ciclo di vita dei prodotti e tecnologie. L'integrazione della corrente digitale, la velocità e la posizione del servosuli nel servo unità migliora significativamente le prestazioni dei servi. Che si tratti di traiettorie di assi interpolanti o indipendenti, i parametri di comunicazione del bus e l'allocazione delle attività di controllo devono essere noti all'applicazione di controllo del movimento finale.

Architettura di controllo del movimento

In un'architettura di controllo distribuita, i processi di applicazione e controllo sono ancora definiti nel PLC host o nel controller di movimento. Tuttavia, l'unità servo si assume una maggiore responsabilità per il controllo del movimento, come il monitoraggio del limite di software e hardware, il controllo della modalità di frenatura del motore e la bassa sicurezza delle operazioni di velocità - durante la messa in servizio della macchina. I generatori di traiettoria possono anche essere integrati nell'unità servo attraverso l'applicazione finale. Ciò differenzia ulteriormente le applicazioni dell'asse interpolato da quelle autonome.

Molti robot e macchine utensili richiedono il controllo del movimento interpolato (un sottoinsieme di assi deve essere regolato continuamente). In questa soluzione, le traiettorie dell'asse devono essere calcolate dallo stesso processore di frequenza - al fine di mantenere il coordinamento tra gli assi.

Le architetture di controllo del movimento distribuito adatte per l'interpolazione di assi multi - si basano sull'intelligenza dei servi unità, in grado di eseguire compiti completi di controllo dei servi, tra cui posizione, velocità e loop di corrente con conversione di potenza. Il controller di movimento host esegue i calcoli della traiettoria dell'asse multi - e trasmette segnali di setpoint di posizione digitale a ciascuna unità servo tramite una serie di comunicazioni di bus. L'interpolazione cubica viene utilizzata per generare un profilo all'interno del periodo di campionamento del servo loop, derivato da due setpoint adiacenti nell'unità servo. Questa tecnica riduce significativamente le risorse utilizzate dal controller host (frequenza di generazione di setpoint) mantenendo il controllo del movimento regolare. Ciò consente il controllo di un gran numero di assi all'interno di una determinata prestazione del bus.

La maggior parte dei sistemi di controllo del movimento nel campo di automazione non consente l'interpolazione tra gli assi (indipendente dalla traiettoria dell'asse). Questo approccio elimina la necessità di calcoli centralizzati della traiettoria, consentendo loro di essere distribuiti a ciascuna servomo.

Il controller PLC host è ben - adatto alla fornitura di controllo della sequenza delle applicazioni. Questa soluzione si basa su unità servo intelligente che forniscono un controllo di movimento delle prestazioni - e sono completamente integrati nell'ambiente PLC. Pertanto, i parametri di controllo del movimento di livello - alti sono disponibili nel linguaggio di programmazione standard IEC1131-3.

Comunicazione a baldacchino

Le buspebus sono un componente cruciale e caratteristiche chiave, come la sincronizzazione, la velocità di aggiornamento e i parametri di comunicazione, determinano le prestazioni complessive del sistema. Can è stato scelto per la sua alta velocità, stabilità e basso costo. Le velocità di trasmissione possono raggiungere 1 m/s entro 40 m, diminuendo con l'aumentare della distanza. La famiglia Bus Bus è ampiamente utilizzata nell'automazione e nell'automazione industriale, riducendo i costi di installazione dell'hardware. CAN si basa sulla trasmissione di messaggi prioritari su un autobus comune. Può distinguere tra modelli di trasferimento sincroni e asincroni: i messaggi asincroni si concentrano sulle impostazioni dei parametri dell'unità servO, mentre i messaggi sincroni sono focalizzati sul controllo del movimento e sulle regolazioni del monitoraggio degli assi.

In particolare per le applicazioni di servo azionamento, è stato implementato CANOPEN DS40. Il modello "Panoramica" è ben adatto - adatto alle applicazioni di tracciamento dell'asse autonomo. In questa soluzione, la posizione target viene trasmessa tramite il bus dal PLC host. Il controller invia i dati di posizione all'unità servo, che quindi calcola le regolazioni della traiettoria e completa il posizionamento.

Il modello "Posizione interpolata" viene utilizzato per le applicazioni di asse interpolanti. In questa soluzione, per mantenere il coordinamento dell'asse inter -, i setpoint di posizione calcolati dal generatore di traiettoria dell'asse Multi - devono essere trasferiti tra il controller di movimento e l'unità servo ad alta frequenza. Ciò si traduce in un aumento dell'utilizzo delle risorse del bus rispetto alle applicazioni precedenti. Inoltre, qualsiasi disallineamento della sincronizzazione degrada significativamente l'accuratezza del percorso di controllo. Il disallineamento della sincronizzazione deriva dalle differenze nei tempi di campionamento tra il controller di movimento principale e l'unità servo. Le vibrazioni causate dai ritardi di trasmissione degli autobus possono anche causare disallineamento della sincronizzazione. Se un setpoint di posizione viene recuperato due volte nell'unità servo, soprattutto quando è necessaria un'elevata prestazione dinamica, il segnale di riferimento di velocità zero - supererà un periodo di campionamento e stimolerà fortemente il servomotore. La vibrazione del bus può anche influire sul servo motore durante il funzionamento costante di velocità. Per risolvere questo problema, un comando di sincronizzazione forzato deve essere eseguito nell'unità servo. Per calcolare accuratamente l'errore del servo loop, è necessario prestare particolare attenzione alla posizione del motore e alle misurazioni della velocità. I miglioramenti del servo forzato sono implementati all'interno del servo unità.

Servo Drive Design

La sezione di controllo dell'unità servo è costituita da un singolo processore motorio CHIP - (ADMC401), che include il rilevamento della corrente del motore, l'acquisizione della posizione del motore e un generatore di impulsi PWM adatto alla fase di alimentazione. Questo design si traduce nelle migliori prestazioni in un'unità servo integrata con un numero minimo di componenti.

Il sistema di controllo a cascata è più adatto per le alte alte - performance. Il ciclo di controllo della corrente interna controlla la coppia del motore. Le prestazioni dinamiche del ciclo di controllo esterno e di controllo della posizione dipendono direttamente dalle prestazioni del ciclo di corrente interna. Per ottenere il tempo di risposta alla corrente del motore più breve e soddisfare l'intervallo di velocità massima del servo motore, deve essere massimizzato l'intervallo di tensione del convertitore di alimentazione esterno. L'attuale controller si basa sulla tecnologia SVM (Space Vector Modeling) nel frame di riferimento del rotore. La funzione Classe SVM incorpora un terzo modem partito -, che consente alla classe SVM di ottenere un intervallo di velocità più elevato (oltre 1000 ms) per il servo motore rispetto al tradizionale modello di triangolo simmetrico . 15%).

Il sistema di controllo Cascade è più adatto per le alte - performance. Il ciclo di controllo della corrente interna controlla la coppia del motore. Le prestazioni dinamiche del ciclo di controllo esterno e di controllo della posizione dipendono direttamente dalle prestazioni del ciclo di corrente interna. Per ottenere il tempo di risposta alla corrente del motore più breve e soddisfare l'intervallo di velocità massima del servo motore, deve essere massimizzato l'intervallo di tensione del convertitore di alimentazione esterno. L'attuale controller si basa sulla tecnologia SVM (Space Vector Modeling) nel frame di riferimento del rotore. La funzione Classe SVM incorpora un terzo modem partito -, che consente alla classe SVM di ottenere un intervallo di velocità più elevato (oltre 1000 Hz) per il servo motore rispetto al tradizionale modello di triangolo simmetrico . 15%).

L'ottimizzazione della messa a punto della velocità e della posizione del servosuco in base ai parametri di carico meccanico è essenziale per ottenere una risposta stabile e rapida. La progettazione del servos controller di posizione si basa su un'architettura di controllo polinomiale e un monitoraggio della posizione del palo. L'architettura di controllo polinomiale è l'architettura del controller primario ed è ben - adatto alla messa a punto dei parametri.

All'interno dell'architettura di controllo polinomiale, il feedback del servo loop può essere facilmente modificato nell'ambito dell'applicazione del servo drive. La risposta del servo loop è ottimizzata per le applicazioni di posizionamento dell'asse, che richiedono un arrivo di posizione target rapido e accurato. La risposta del servo loop è ottimizzata per le applicazioni di inviluppo, che richiedono un errore di posizione vicino a zero durante lo spostamento dell'asse. Rispetto ai precedenti sforzi di sintonizzazione, semplicemente la modifica della funzione di trasferimento HFW del controller può ora soddisfare nuovi requisiti.

Le misurazioni della posizione del motore sono derivate dal feedback del risolutore utilizzando il software Resolver - a - Conversione digitale (RDC). I segnali di feedback seno e coseno del Resolver vengono alimentati nel canale ADMC 401 12- Bit Digital - a - canale convertitore analogico (ADC), in cui sono filtrati attraverso un secondo filtro di tracciamento degli ordini - per calcolare la velocità e la posizione del motore. Per il movimento del motore liscio, è possibile aggiungere un ADC a 16 bit esterno per migliorare la soluzione di posizione.

Conclusione

Controllo del movimento e unità servo intelligente basate sulla comunicazione di autobus a baldacchino sono una soluzione efficiente e flessibile. L'unità servo intelligente CD1K descritta in questo articolo può eseguire le attività di controllo dell'asse Multi - di livello -, fornendo una soluzione di controllo del movimento delle prestazioni - alta per una vasta gamma di applicazioni. La modalità "Posizione del profilo" è più adatta alle applicazioni di asse indipendenti all'interno di un ambiente PLC. In questa soluzione, la traiettoria dell'asse viene calcolata internamente dall'unità servo. La modalità "Posizione interpolata" viene utilizzata per le applicazioni in cui le traiettorie degli assi devono essere costantemente coordinate. In questa soluzione, le risorse del controller di movimento host sono significativamente ridotte a causa dell'interpolazione cubica fornita all'interno dell'unità servo. I loop di servo Speed ​​and Position possono essere ottimizzati online eseguendo il programma di messa a punto automatico dell'applicazione target - all'interno della macchina.