Програмиране на цикли на движение с една ос на серво задвижване CMZ

Вградената логика за движение намалява зависимостта от външни PLC-та

Индустриалното управление на движението се развива отвъд традиционните архитектури, базирани на PLC. Модерните серво задвижвания все по-често включват вградени процесорни възможности, които позволяват на инженерите да изпълняват пълни последователности на движение директно в самото задвижване.

Платформата CMZ SBD ясно демонстрира този преход. След пускане в експлоатация на серво оста инженерите могат да създават и изпълняват структурирани текстови програми за движение без да разчитат на отделен PLC контролер.

За компактни автоматизационни клетки и специализирани приложения за движение този подход може да опрости хардуерните изисквания и да намали сложността при пускане в експлоатация.

Създаване на програмата за движение в SDSetup

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

За разлика от конвенционалните системи за движение, където командите идват от PLC през EtherCAT или полеви мрежи, архитектурата на CMZ поставя изпълнителния механизъм директно в серво задвижването.

Вграденото програмиране на движението намалява нуждата от външни контролери за движение в по-малки автоматизационни системи.

Дефиниране на променливи преди изпълнение на движението

Първият етап на разработка се фокусира върху деклариране на променливи за движение като целеви позиции, скорости на домашно позициониране и скорости на осите. Тези параметри определят как задвижването взаимодейства с физическата механика, конфигурирана по време на пускане в експлоатация.

В този пример разстоянията на движение се изчисляват от приращенията на енкодера, оборотите на мотора и стъпката на винтовата двойка. Точното мащабиране е от съществено значение, тъй като неправилните стойности могат да принудят каретката да премине физическите граници на движение.

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

Разбирането на логиката на домашното позициониране е критично за безопасното движение

Рутините за домашно позициониране определят референтната позиция на машината, използвана за всяка следваща команда за движение. Платформата CMZ SBD предлага множество стратегии за домашно позициониране в зависимост от наличните сензори и архитектурата на машината.

Някои методи разчитат на физически домашни превключватели, докато други използват индексни маркировки на енкодера или софтуерно дефинирани отмествания. Определени режими също запазват позиционните отмествания след изключване на захранването.

Защо изборът на хоминг директно влияе върху безопасността на машината

Едно от най-важните инженерни съображения е избягването на фалшиви нулеви референтни точки. Ако контролерът неправилно приеме текущата позиция за нула, следващата команда за движение може да надхвърли реалните граници на движение на хардуера.

Този риск става особено опасен при високоскоростни серво приложения, където бързото ускорение може да повреди съединения, винтови механизми или линейни водачи за части от 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.

Потокът на програмата използва изпълнение на движение на стъпки

Основната логика на приложението разчита на структура на състояния, управлявана от последователност, използвайки променливата iStep. Този подход е широко използван в индустриалната автоматизация, тъй като създава предвидими преходи между работните състояния.

След инициализацията серво задвижването първо изпълнява цикъл за хоминг. След успешното завършване на хоминга, осите непрекъснато редуват предварително зададени целеви позиции.

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

Функциите за движение управляват непрекъснатото циклиране на осите

След като процедурата за хоминг 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 обработване.

Контролът 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 специализирана логика за откриване на грешки, условия за спиране и оперативен мониторинг.

Въпреки че тези процедури може да изглеждат второстепенни по време на тестове на маса, те стават изключително важни в производствени среди, където могат да възникнат механични задръствания, грешки на енкодера или неочаквано взаимодействие от оператора.

Рутините за управление на изключения помагат да се предотврати неконтролирано движение при необичайни работни условия.

Компилиране и изтегляне на код директно в задвижването

След завършване на разработката, приложението за движение се компилира и изтегля директно в бордовата PLC среда на задвижването SBD. След това изпълнителният двигател изпълнява кода вътрешно без необходимост от външни цикли на сканиране на PLC.

Тази архитектура може да намали латентността на комуникацията и да опрости дизайна на машината за специализирани приложения за движение.

Изпълнението на вграден PLC позволява програмите за движение да се изпълняват директно в контролера на серво задвижването.

Компактните архитектури за движение стават все по-чести

Доставчиците на индустриална автоматизация все по-често интегрират логика за движение, диагностика, мрежови и защитни функции в интелигентни серво платформи. Тази тенденция отразява нарастващото търсене на по-малки шкафове за управление, намалено окабеляване и опростено пускане в експлоатация.

Приложения, включващи опаковъчни системи, конвейери и прецизно индексиране, все по-често използват интегрирани архитектури за движение заедно с усъвършенствани платформи за управление на движение и задвижвания.

За производителите на машини възможността за изпълнение на локализирана логика за движение вътре в задвижването също създава възможности за модулен дизайн на машини и разпределени архитектури за управление.

Инженерен поглед

Функционалността на вградения PLC в серво задвижвания вече не е нишова възможност. Тя се превръща в практичен инженеринг инструмент за компактни автоматизационни системи, където скоростта, простотата и намаленият хардуерен отпечатък имат значение.

Въпреки това, инженерите трябва да подхождат внимателно към самостоятелната логика за движение. Дори малки приложения с една ос изискват дисциплинирана валидация на начална позиция, обработка на грешки и проверка на ограничителите на движение преди внедряване в производствени машини.

Автор: Итън Колдуел | Репортер за индустриални системи за движение

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