Servoantriebe interagieren mit Hardware-Achsen, die Methoden zur Bewegungskonfiguration sind jedoch sehr unterschiedlich. Eingangs-/Ausgangssignale (I/O) ermöglichen den Anschluss von Sensoren und Schaltern, um Funktionen wie Referenzieren und Einstellen von Verfahrgrenzen zu ermöglichen.
Wenn Sie mit Servomotorantrieben noch nicht vertraut sind, werden Sie feststellen, dass sie sich erheblich von dreiphasigen Asynchronmotoren unterscheiden, die von Frequenzumrichtern (VFDs) angetrieben werden. Der grundlegende Unterschied liegt im Feedback-Mechanismus. VFDs arbeiten in einem offenen -Loop-System und erfordern einen externen Controller, der die gesamte Rückkopplungssteuerung übernimmt. Servosysteme hingegen verfügen über integrierte Encoder-daher müssen die Bewegungsparameter für das gesamte System *bevor* der Betrieb beginnt definiert werden.
In früheren Artikeln wurden ausgewählte Beispiele der Hardware-Achsenkonfiguration behandelt und gezeigt, wie Parameter in die Antriebssoftware eingegeben werden (wie in diesem Tutorial dargestellt). Jetzt ist es jedoch notwendig, sich eingehender mit den spezifischen Arten von I/O-Signalen zu befassen, die zur Ausführung verschiedener Bewegungssteuerungsaufgaben erforderlich sind.
Insbesondere drei Kategorien von Eingangssignalen innerhalb eines Servosystems verdienen besondere Aufmerksamkeit: Begrenzungssignale, Referenzierungseingangssignale und Allzweck-Eingangssignale.
Endschalter
Zunächst muss die Definition des Begriffs geklärt werden: Ein Endschalter ist eine Art Hardwareschalter, der durch physikalische Krafteinwirkung auf einen Hebel oder eine Rolle ausgelöst wird; Es kann in verschiedenen Szenarien zur Objekterkennung eingesetzt werden.
Im Bereich der Motorsteuerung gibt es jedoch eine Vielzahl von Schaltern, mit denen erkannt wird, ob ein sich bewegendes Objekt das Ende seines Bewegungsbereichs erreicht hat. Diese Schalter werden auch als „Endschalter“ bezeichnet. Bei den meisten Bewegungsachsen ist normalerweise an jedem Ende des Verfahrbereichs ein Endschalter installiert-, der als positiver Endschalter bzw. negativer Endschalter bezeichnet wird.
Die an Bewegungsachsen eingesetzten Endschalter sind nicht ausschließlich mechanischer Natur; Derzeit sind viele berührungslose Schalter erhältlich, die optische oder magnetische Eigenschaften nutzen, um eine Bewegungserkennung durchzuführen, ohne mechanischen Widerstand zu erzeugen.
Softwarebeschränkungen
Ist die Verwendung von Endschaltern unbedingt erforderlich? Die Antwort ist nein; In vielen Situationen besteht keine Notwendigkeit, sich auf Hardware-Limits zu verlassen.
Die meisten Servoantriebe unterstützen eine Software-Limit-Funktion: Ein Encoder verfolgt kontinuierlich die Position der Achse in Echtzeit, und wenn diese Position einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet, verhindert der Controller, dass sich die Achse weiter bewegt.
Referenzschalter
Die zweite Kategorie digitaler Eingangssignale besteht aus „Homing“-Eingangssignalen. Normalerweise benötigt ein System nur einen Referenzschalter, da die Referenzfahrt nur ausgeführt wird, wenn das Gerät eingeschaltet ist oder ein bestimmter Befehl empfangen wird. Wenn eine Achse ausgeschaltet wird, werden ihre aktuellen Positionsinformationen gelöscht (es sei denn, das System ist mit einer Batteriesicherung ausgestattet, wie es bei Roboter-Servosystemen üblich ist). Der grundlegende Zweck des Referenzierungsprozesses besteht darin, es der Steuerung zu ermöglichen, einen „bekannten Startpunkt“ für alle nachfolgenden Bewegungen wiederherzustellen.
Behoben-Positionsreferenzierung
In der Bewegungssteuerung gibt es verschiedene Referenzierungsmethoden. Der gebräuchlichste (und am einfachsten zu verstehende) Ansatz ist wie folgt: Die Bewegungsplattform bewegt sich langsam in eine bestimmte Richtung, bis sie den Referenzschalter auslöst. An diesem Punkt wird dieser Auslösepunkt als „Nullposition“ bezeichnet.
Es gibt auch eine subtile Variante dieser Methode: Die Plattform löst zunächst den Referenzschalter aus, kehrt dann die Richtung um und fährt dann langsam mit extrem niedriger Geschwindigkeit zurück, bis der Sensor nicht mehr betätigt wird. die Position zu diesem genauen Zeitpunkt wird dann als Nullposition definiert. Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass kontaktbehaftete-Endschalter mit Hebelarmen nach längerem Gebrauch einem Verschleiß unterliegen können, der möglicherweise zu geringfügigen Verschiebungen (vielleicht nur ein paar Zehntel Millimeter) in der Referenzposition führt-dies ist einer der Gründe, warum berührungslose-Schalter häufig deutliche Vorteile bieten.
Referenzierung auf die Mittelposition
Das Prinzip einer anderen Referenzierungsmethode ist wie folgt: Die bewegliche Komponente bewegt sich zunächst in eine ausgewählte Richtung, bis sie einen Endschalter auslöst, und kehrt dann die Richtung um, bis sie den Referenzierungsschalter auslöst. Die Voraussetzung dieser Methode ist, dass der Referenzschalter in der „Mittelposition“ des Verfahrbereichs installiert ist und -wenn das Gerät eingeschaltet wird-das System zunächst nicht bestimmen kann, in welche Richtung sich die Bewegungsplattform bewegen muss, um den Referenzschalter zu erreichen. Auch hier ist die Verwendung berührungsloser Schalter dringend zu empfehlen, da der Bewegungstisch jedes Mal, wenn er von einem Ende seines Verfahrbereichs zum anderen überquert, den Referenzschalter überquert.
Software-Homing
Es gibt auch eine softwarebasierte Referenzierungsmethode, die vollständig auf Softwarelogik basiert und keinerlei Hardwareschalter erfordert. Wenn der Bewegungstisch beim Ausschalten des Geräts stets an einer bestimmten, bekannten Position zum Stillstand kommt, legt das System diese Position bei jedem weiteren Start automatisch als „Nullpunkt“ fest. Es gilt jedoch ein entscheidender Vorbehalt: Wenn die Position des Bewegungstisches zum Zeitpunkt des Ausschaltens -nicht fest ist-, also zufällig variiert-, wird das System diese zufällige Position beim Start fälschlicherweise als Nullpunkt festlegen. Wenn Sie in einem solchen Szenario der Achse anschließend den Befehl geben, sich auf die 400-mm-Position zu bewegen, kann es sein, dass die Achse über das Ende ihres Verfahrbereichs hinausschießt, was möglicherweise zu einem Systemfehler führt.
Safe Torque Off (STO)-Eingänge
Aus Sicherheitsgründen müssen Mechanismen vorhanden sein, um sowohl die Ausrüstung als auch den Bediener in Notfallsituationen zu schützen. Diese Funktionalität wird über zwei Eingangssignale implementiert: die Safe Torque Off (STO)-Signale (STO1 und STO2). Diese beiden Signale müssen ständig mit Spannung versorgt werden; andernfalls wird der Antriebseinheit der Befehl zum Herunterfahren erteilt. Typischerweise werden diese beiden Signale an einen Not-Aus-Schaltkreis (E-stop) oder an ein Sicherheitsrelais angeschlossen, das mit zwei normalerweise geschlossenen Kontakten ausgestattet ist.
Allgemeine-Eingabesignale
Die vorangehende Diskussion hat die meisten Kernfunktionen im Zusammenhang mit Servoantriebs-Eingangssignalen behandelt; Die Fähigkeiten bestimmter Antriebe gehen jedoch über den bloßen Antrieb eines Motors hinaus. Nehmen Sie zum Beispiel den SBD-Antrieb von CMZ Sistemi Elettronici: Zusätzlich zu seinen Servoantriebsfunktionen verfügt er über eine integrierte eingebettete SPS, die strukturierten Testcode ausführen kann.
Wie alle SPS erfordern solche integrierten Antriebe einen Mechanismus zum Empfang externer Signale-einschließlich Prozesssignalen von Sensoren und Eingaben von vom Benutzer-betätigten Tasten. Diese allgemeinen-Eingangs-/Ausgangssignale (allgemein als GPIO abgekürzt) können zur Übertragung jeglicher Art von Signalen verwendet werden-ähnlich denen in Standard-SPS-ohne dass ihnen feste, vor-definierte Funktionen zugewiesen werden müssen. Es ist jedoch zu beachten, dass nicht alle Servoantriebe mit GPIO-Schnittstellen ausgestattet sind.
Servo-Bewegungssteuerung
Unbestreitbar stellt die Konfiguration eines Servosystems eine deutlich größere Herausforderung dar als die Konfiguration eines Frequenzumrichters (VFD). Gleichzeitig steht jedoch jetzt eine breite Palette an Inbetriebnahmetools zur Verfügung, die dazu beitragen, den Konfigurationsprozess zu rationalisieren und die technische Eintrittsbarriere zu senken. Für Profis, die sich noch nicht in den Bereich der Servosysteme vorgewagt haben, ist es nie zu spät, mit dem Lernen zu beginnen!