Вградената логика за управление на движенията намалява зависимостта от външни PLC контролери

Индустриалното управление на движенията се развива отвъд традиционните архитектури, ориентирани към PLC. Съвременните серво задвижвания все по-често включват вградени изчислителни възможности, които позволяват на инженерите да изпълняват цели последователности от движения директно в самото задвижване.

Платформата CMZ SBD ясно демонстрира този преход. След пускането на серво оста в експлоатация инженерите могат да създават и изпълняват програми на структурирания текст за управление на движенията, без да разчитат на самостоятелен PLC контролер.

За компактни автоматизирани клетки и специализирани приложения за управление на движенията този подход може да опрости изискванията към хардуера и същевременно да намали сложността на пускането в експлоатация.

Създаване на програмата за движение в SDSetup

Работният процес по програмирането започва в раздела Program на средата SDSetup. Инженерите могат да създават, редактират, компилират и изтеглят програми на структурирания текст директно в контролера на задвижването.

За разлика от конвенционалните системи за управление на движенията, при които командите идват от PLC през EtherCAT или мрежи на базата на полева шина, архитектурата на CMZ разполага изпълнителния механизъм директно в серво задвижването.

Вграденото програмиране на движения намалява необходимостта от външни контролери за движение в по-малки системи за автоматизация.

Дефиниране на променливи преди изпълнението на движението

Първият етап от разработката се фокусира върху декларирането на променливи за движение, като целеви позиции, скорости за установяване на начална позиция и скорости на осите. Тези параметри определят начина, по който задвижването взаимодейства с физическия механизъм, конфигуриран по време на пускането в експлоатация.

В този пример разстоянията на движение се изчисляват от приращенията на енкодера, оборотите на двигателя и стъпката на сачмено-винтовата двойка. Точното мащабиране е от съществено значение, тъй като неправилните стойности могат да изведат шейната отвъд физическите граници на хода.

Променливите за движение установяват връзката между броя импулси на енкодера и физическото преместване на оста.

Разбирането на логиката за установяване на начална позиция е от решаващо значение за безопасното движение

Процедурите за установяване на начална позиция дефинират машинната референтна позиция, използвана при всяка следваща команда за движение. Платформата CMZ SBD предоставя множество стратегии за установяване на начална позиция в зависимост от наличните сензори и архитектурата на машината.

Някои методи разчитат на физически превключватели за установяване на начална позиция, докато други използват индексни маркери на енкодера или отмествания, зададени чрез софтуер. Някои режими също запазват отместванията на позицията след изключване и повторно включване на захранването.

Защо изборът на връщане в начална позиция пряко влияе върху безопасността на машината

Едно от най-важните инженерни съображения е да се избягват фалшиви нулеви референции. Ако контролерът неправилно приеме текущата позиция за нулева, следващата команда за движение може да надхвърли реалните граници на хода на хардуера.

Този риск става особено опасен при високоскоростни серво приложения, където бързото ускорение може да повреди съединители, сачмено-винтови двойки или линейни направляващи за милисекунди.

Много индустриални OEM производители интегрират логиката за движение с централизирани PLC и PAC платформи, за да координират безопасността на осите, блокировките и синхронизацията между множество канали за движение.

Програмният поток използва изпълнение на движение на стъпки

Основната логика на приложението разчита на структура на състоянията, управлявана от последователност, с използване на променливата iStep. Този подход се използва широко в индустриалната автоматизация, тъй като създава предвидими преходи между работните състояния.

След инициализацията серводвигателното задвижване първо изпълнява цикъл за връщане в начална позиция. След успешното му завършване оста непрекъснато се движи между предварително зададени целеви позиции.

Инициализиращите процедури проверяват готовността на задвижването, преди да започне каквато и да е последователност на движение.

Функциите за движение управляват непрекъснатото циклично движение на оста

След като процедурата за връщане в начална позиция установи валидна референтна позиция, програмата многократно извиква функции за движение, които редуват целевите позиции Move1 и Move2.

Тази структура създава непрекъснат цикличен модел на движение, който често се използва в станции за индексиране, оборудване за вземане и поставяне и системи за повтарящо се боравене с материали.

Управлението на движението на стъпки опростява приложенията за повтарящо се позициониране в индустриалните машини.

Обработката на изключения подобрява оперативната стабилност

Дори простите системи за движение изискват надеждно управление на изключенията. Примерът с CMZ включва специална логика за откриване на неизправности, условия за спиране и оперативен мониторинг.

Макар че тези процедури може да изглеждат второстепенни по време на изпитвания на стенд, те стават изключително важни в производствена среда, където могат да възникнат механични блокирания, неизправности на енкодера или непредвидени действия от страна на оператора.

Рутините за управление на изключенията помагат да се предотврати неконтролирано движение при ненормални работни условия.

Компилиране и изтегляне на код директно в задвижването

След приключване на разработката приложението за управление на движението се компилира и изтегля директно в средата на вградения PLC на задвижването SBD. След това системата за изпълнение изпълнява кода вътрешно, без да са необходими външни PLC цикли на сканиране.

Тази архитектура може да намали комуникационната латентност и да опрости конструкцията на машината за специализирани приложения за управление на движението.

Вграденото изпълнение на PLC позволява програмите за управление на движението да се изпълняват директно в контролера на серво задвижването.

Компактните архитектури за управление на движението стават все по-разпространени

Доставчиците на решения за индустриална автоматизация все по-често интегрират логика за управление на движението, диагностика, мрежови функции и функции за безопасност в интелигентни серво платформи. Тази тенденция отразява нарастващото търсене на по-малки шкафове за управление, по-малко окабеляване и опростено въвеждане в експлоатация.

В приложения, включващи системи за опаковане, конвейери и прецизно позициониране, все по-често се внедряват интегрирани архитектури за управление на движението наред с усъвършенствани платформи за управление на движението и задвижванията.

За производителите на машини възможността за изпълнение на локализирана логика за управление на движението в самото задвижване също създава възможности за модулен дизайн на машините и разпределени архитектури за управление.

Инженерна перспектива

Вградената PLC функционалност в серво задвижванията вече не е нишова възможност. Тя се превръща в практичен инженерeн инструмент за компактни автоматизирани системи, при които са важни бързината, опростената конструкция и намалените габарити на хардуера.

Въпреки това инженерите все пак трябва да подхождат внимателно към самостоятелната логика за управление на движението. Дори малките приложения с една ос изискват стриктно валидиране на процедурата за установяване на начална позиция, обработка на неизправности и проверка на ограниченията на хода, преди внедряване в производствени машини.

Автор: Итън Колдуел | Репортер за индустриални системи за управление на движението

Итън Колдуел има 15 години опит в отразяването на индустриални системи за управление, серво технологии за управление на движението и вградени платформи за автоматизация. Професионалният му опит включва внедрявания на Siemens SINAMICS, интеграция на Beckhoff EtherCAT и системи за управление на движението Schneider Electric в приложения за опаковане и дискретно производство.