PLC или микроконтролер за управление на движението при електродъгово заваряване?
PLC и микроконтролер могат да генерират движение със сигнали за стъпка и посока, но дъговото заваряване разкрива съществени различия по отношение на електромагнитната съвместимост, защитата на вход...
Контролер за настолен монтаж може да задвижва точно три оси със стъпкови двигатели, докато не се запали заваръчната дъга. След това проведените смущения, излъчените електромагнитни смущения, разликите в потенциала на земята и недостатъчно защитените входове и изходи могат да превърнат демонстрацията на движение в ненадеждна машина. Затова изборът на контролер зависи по-малко от това коя платка може да генерира импулси и повече от това коя архитектура може да издържи на процеса.
И PLC, и микроконтролер могат да управляват задвижвания със сигнали стъпка и посока. Инженерната тежест обаче е разпределена по различен начин: PLC осигурява индустриални интерфейси и диагностика, докато при микроконтролерната конструкция те трябва да бъдат добавени и валидирани.
Сигналът за движение е само една част от системата
Задвижването на стъпков двигател обикновено приема сигнали за импулс, посока и понякога разрешаване или нулиране на аларма. Интерфейсът може да бъде диференциален или еднокраен, с подаване или отвеждане на ток, и може да изисква напрежение и ток, различни от тези на стандартните изводи на контролера. Никога не приемайте, че изход, означен като „PWM“, е електрически съвместим.
Задвижването отделя силовите клеми на двигателя от входовете за импулс и посока; всеки интерфейс трябва да бъде проверен спрямо ръководството му. Изображението от оригиналната медийна статия е запазено; източник: Control.com.
Ръководството за позициониране на Mitsubishi Electric описва DRVI, DRVA, PLSV и ограниченията на честотата на импулсите за поддържаните модели с транзисторни изходи. PLC със релейни изходи не разполагат с импулсни изходи за управление на движение.
Защо заваръчната дъга променя избора на контролер
Запалването на дъгата и заваръчният ток създават бързи електрически преходни процеси. Разположението на кабелите може да пренесе смущения към импулсните линии, общите проводници на датчиците, USB връзките и захранващите шини. Дългите неекранирани сигнали за стъпки могат да предизвикат допълнителни импулси, а рестартирането на контролера може да остави състоянието на последователността в несъответствие с действителната позиция.
Индустриалният PLC обикновено осигурява специфицирани прагове на входовете, изолация, параметри за работната среда, поведение на сторожевия таймер и изпитвания за електромагнитна съвместимост. Това не го прави неуязвим. Таблото все пак се нуждае от разделяне на заваръчните силови и управляващите кабели, правилно екраниране, свързване с нисък импеданс, потискане на пренапреженията, филтрирано захранване и добре обмислен план за заземяване.
Ръководството за диагностика на захранвания 24 VDC е полезно, тъй като много „софтуерни“ повреди при движение започват като спадове на захранването или напрежение по общия път по време на събития, свързани с дъгата.
Какво трябва да добави решението с микроконтролер
Arduino Mega предоставя логически изводи от 5 V и ограничен ток на изводите, както показват официалните спецификации. Производствен контролер, базиран на тази платка, се нуждае от защитени и изолирани входове и изходи, подходящо преобразуване на захранването, надзор със сторожеви таймер, обработка на спадове на напрежението, индустриални конектори, екраниране, конструкция на корпуса и проверено начално състояние.
Той се нуждае и от неблокиращ планировчик на движенията. Кодът за импулси, базиран на закъснения, може да попречи на останалите оси, диагностиката и обработката на свързани с безопасността състояния да работят през предвидими интервали. При едновременно движение на няколко оси са необходими хардуерни таймери, библиотеки за управление на движението или архитектура в реално време.
Къде PLC оправдава цената си
PLC обикновено е по-лесен за диагностика, архивиране, подмяна и интегриране с блокировки и операторски панел от техниците в предприятието. Онлайн статусът, стандартизираната електрическа схема, запазените аларми и поддържаните от производителя инструменти за програмиране намаляват времето за възстановяване. За скромни оси с движение от точка до точка вградените импулсни изходи може да са достатъчни.
Ограничението се появява, когато процесът изисква координирана интерполация, точност на контура, високи честоти на обновяване или управление на позицията със затворен контур. Тогава модул за управление на движението, индустриален контролер за движение или серво система може да са по-подходящи от обща стълбова логика или генериране на стъпки с хоби качество.
Управлението на стъпков двигател с отворен контур изисква стратегия за позицията
Броенето на зададените импулси не доказва, че оста се е преместила. Съпротивлението по кабела на дъгата, механичното блокиране, ограниченията на ускорението и спадовете на напрежението могат да причинят пропуснати стъпки. Създайте процедура за намиране на нулева позиция, защита с крайни изключватели, откриване на грешка при следене, когато има обратна връзка, и метод за възстановяване, който не предполага, че вътрешната координата все още е правилна.
За качеството на заваръчната траектория определете повторяемостта, стабилността на скоростта, поведението в ъглите и синхронизацията с разрешаването на дъгата. Успешният сух тест без включен заваръчен апарат е само първият тест.
Безопасността трябва да остане независима от удобния контролер
Аварийното спиране, блокировките на предпазителите и управлението на опасната енергия изискват проектирана функция за безопасност с подходящи компоненти и валидиране. Нито изход на Arduino, нито стандартен ред в PLC трябва да се разглеждат като стоп с категория за безопасност, освен ако цялата архитектура не е проектирана и сертифицирана за тази роля.
PLC или микроконтролерът може да координира заявка за спиране, но състоянията на контактора, безопасното изключване на въртящия момент на задвижването, спирачката и пневматиката трябва да съответстват на оценката на риска.
Въвеждайте в експлоатация при действителните условия на дъгата
Започнете с проверени ток на двигателя, настройки на микростъпките, полярност на импулсите, крайни изключватели и независимо безопасно спиране. Тествайте всяка ос при максималната зададена честота на импулсите, след което добавете едновременно движение. Наблюдавайте захранващите шини и управляващите сигнали при запалване на дъгата, стабилно заваряване и гасене на дъгата.
Изключвайте и включвайте захранването в различни моменти от последователността, разкачайте обратната връзка, предизвиквайте аларма на задвижването и проверявайте поведението при рестартиране. Процедурата за въвеждане в експлоатация на Micro800 предоставя полезен модел за контролирана проверка на входовете и изходите, дори когато се използва друго семейство контролери.
Редакционна позиция: сравнявайте инженерните разходи през целия жизнен цикъл, а не цената на платката
PLC ProTech препоръчва индустриален PLC или контролер за движение за производствено заваръчно оборудване, освен ако организацията не е готова да проектира, тества, документира и поддържа цялостен продукт за управление, базиран на микроконтролер. Развойната платка може да бъде отлична за доказване на концепция и специализирани алгоритми, но ниската ѝ покупна цена не включва индустриалните интерфейси около нея.
Печелившата платформа е тази, която поддържа позицията, отказва предвидимо и може да бъде ремонтирана от екипа, който отговаря за машината.
Често задавани въпроси
Може ли PLC да управлява стъпков двигател директно?
Подходящ транзисторен импулсен изход може да управлява съвместимо задвижване на стъпков двигател; PLC не захранва директно фазите на двигателя. Проверете напрежението, тока, полярността, честотата на импулсите и изолацията.
Защо движението отказва само когато се запали заваръчната дъга?
Събитията, свързани с дъгата, могат да внесат проведени и излъчени смущения, да нарушат общите проводници или да предизвикат спад на управляващото захранване. Проверете свързването към земя, екранирането, разделянето на кабелите, качеството на захранването и целостта на сигналите, преди да променяте кода.
Неподходящ ли е Arduino за всяка индустриална машина?
Не, но развойната платка сама по себе си не е индустриална система за управление. Производствената конструкция се нуждае от защитени интерфейси, валидиране за електромагнитна съвместимост и условията на средата, сторожеви таймери, документация и поддържаема опаковка.
Кога стъпковите двигатели трябва да бъдат заменени със серводвигатели?
Обмислете серводвигатели, когато приложението се нуждае от потвърдена позиция, бърза динамична реакция, координирана интерполация, управление на въртящия момент или надеждно откриване на грешка при следене.