Програмиране на цикли за движение по една ос на серво задвижване CMZ

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

Промишленото управление на движенията се развива отвъд традиционните архитектури, ориентирани към PLC. Съвременните сервозадвижвания все по-често включват вградени възможности за обработка, които позволяват на инженерите да изпълняват пълни последователности от движения директно в самото задвижване.

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

За компактни автоматизирани клетки и специализирани приложения за управление на движенията този подход може да опрости хардуерните изисквания и същевременно да намали сложността на въвеждането в експлоатация.

Създаване на програмата за движения в SDSetup

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

За разлика от конвенционалните системи за управление на движенията, при които командите постъпват от PLC чрез EtherCAT или полеви мрежи, архитектурата на CMZ разполага механизма за изпълнение директно в сервозадвижването.

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

Дефиниране на променливите преди изпълнението на движението

Първият етап от разработката се фокусира върху декларирането на променливи за движение, като целеви позиции, скорости за намиране на начална позиция и скорости на осите. Тези параметри определят начина, по който задвижването взаимодейства с физическата механика, конфигурирана по време на въвеждането в експлоатация.

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

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

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

Процедурите за намиране на начална позиция определят референтната позиция на машината, използвана при всяка следваща команда за движение. Платформата CMZ SBD предоставя множество стратегии за намиране на начална позиция в зависимост от наличните сензори и архитектурата на машината.

Някои методи разчитат на физически превключватели за начална позиция, докато други използват индексни маркировки на енкодера или офсети, зададени чрез софтуер. Някои режими също запазват позиционните офсети след изключване и повторно включване на захранването.

Защо изборът на процедура за установяване на начална позиция влияе пряко върху безопасността на машината

Едно от най-важните инженерни съображения е да се избягват неверни нулеви референтни точки. Ако контролерът неправилно приеме текущата позиция за нула, 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 производители на оригинално оборудване 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 управлявана от последователност структура от състояния, използваща променливата iStep. Този подход се използва широко в индустриалната автоматизация, тъй като създава предвидими преходи между работните състояния.

След инициализацията серво задвижването първо изпълнява цикъл за установяване на начална позиция. След успешното му завършване оста непрекъснато се движи последователно между предварително зададени целеви позиции.

Инициализационните подпрограми 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 установяване на начална позиция зададе 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 манипулиране.

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.

Въпреки че тези подпрограми може да изглеждат второстепенни по време на стендови изпитвания, те стават изключително важни в производствена среда, където могат да възникнат механични блокирания, неизправности в енкодера или неочаквани действия от оператора.

Процедурите за управление на изключения помагат да се предотврати неконтролирано движение при необичайни 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 средата за изпълнение изпълнява кода вътрешно, без да са необходими външни PLC сканиращи цикли.

Тази архитектура може да намали закъснението при комуникация и да опрости дизайна на машината за специализирани приложения за управление на движението.

Вграденото изпълнение на PLC позволява на 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 промишлена 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.

Приложенията, включващи системи за опаковане, конвейери и прецизно позициониране, все по-често използват интегрирани архитектури за управление на движението заедно 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 създава и възможности за модулен дизайн на машините и разпределени архитектури за управление.

Инженерна гледна точка

Вградената PLC функционалност в серво задвижванията вече не е нишова възможност. Тя се превръща в практичен инженерен инструмент за компактни системи за автоматизация, при които са важни бързината, опростяването и по-малките размери на хардуера.

Въпреки това инженерите 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 границите на хода, преди внедряване в производствени машини.

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

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