آموزش کنترل حرکت: راهاندازی یک محور خطی
A linear axis should be proven mechanically before aggressive tuning begins. This commissioning workflow covers scaling, direction, limits, homing, STO, low-...
همانطور که بارها پیشتر دیدهایم، راهاندازی یک برنامه مقدماتی PLC با چیزی بیش از خود PLC، یک شستی فشاری و چراغهای نشانگر داخلی ورودی/خروجی نسبتاً آسان است.
از سوی دیگر، راهاندازی یک محور حرکتی ساده حتی برای یک آزمایش ساده روی میز، به ورود اطلاعات بسیار دقیقتری نیاز دارد. در این مقاله، یک محور حرکت خطی را با استفاده از درایو سرووی کامپکت CMMT فستو راهاندازی میکنیم؛ این کار بخشی از عرضه اخیر کیت توسعهای است که هم درایو و هم یک موتور سرووی کوچک NEMA را شامل میشود.
بسیاری از عناصر این آموزش برای همه کنترلکنندههای حرکت الکتریکی مشترک هستند. بااینحال، توجه ویژهای به قابلیتهای نرمافزار پیکربندی و کنترل مجموعه اتوماسیون خواهیم داشت.
شکل ۱. کنترلکننده درایو سروو CMMT-ST.
سختافزار محور حرکتی
در بیشتر کاربردهای کنترل حرکت که با یک فرایند تولید بزرگتر یکپارچه هستند، یک کنترلکننده (PLC یا IPC) فرمانهای موقعیتی را به درایو ارسال میکند. این فرمانها میتوانند شامل حرکتهای نسبی یا مطلق مختصات و همچنین پارامترهای حرکتی مانند سرعت و شتاب باشند.
در این تمرین، به چرخههای داخلی فرمانهای حرکتی تکیه میکنیم و آنها را با اپلیکیشن نرمافزاری راهاندازی خواهیم کرد. بنابراین، برای این تمرین مقدماتی به PLC یا ورودیهای دیجیتال نیاز نخواهیم داشت و فقط یک لپتاپ کافی است.
کیت توسعه حرکت که بهتازگی توسط فستو عرضه شده است، شامل درایو سروو CMMT-ST و موتور سروو EMMT-ST است؛ این موتور یک موتور پلهای NEMA 17 با انکودر داخلی است.
شکل ۲. محور پیچبالاسکرو با موتور نصب مستقیم (بدون جعبهدنده).
برای محور حرکتی فیزیکی خود، از یک محرک خطی با حرکت پیچبالاسکرو و کورس کاری ۴۰۰ میلیمتر استفاده کردم. همچنین تصمیم گرفتم برای ورودیهای STO (خاموشکردن ایمن گشتاور) یک دکمه توقف فیزیکی در نظر بگیرم، اما یک جامپر ساده نیز میتواند ولتاژ لازم را به این ورودیها برساند.
مجموعه اتوماسیون فستو
مجموعه اتوماسیون، اپلیکیشن پیکربندی بسیاری از محصولات فستو است، نه فقط کنترلهای سروو. بنابراین، این فرایند شامل نصب خود نرمافزار و همچنین افزونه مربوط به دستگاه یا دستگاههای خاص ماست.
نصب مجموعه اتوماسیون
نصب نرمافزار ساده است. این پیوند پیمایش شماره محصول نرمافزار را در خود دارد. با کلیک روی اولین مورد، «راهاندازی، مجموعه اتوماسیون فستو»، فایل .exe بهطور خودکار دانلود میشود.
برای نصب، فایل را اجرا کنید. این فایل باید روی بیشتر رایانههای ویندوز ۱۰/۱۱ کار کند.
پس از نصب نرمافزار، بلافاصله به پیوند Menu -> About بروید و وجود بهروزرسانیها را بررسی کنید.
نصب افزونهٔ درایور
افزونه را میتوان از صفحهٔ معرفی محصول دانلود کرد، اما بهترین راه دریافت آن از داخل Automation Suite است. پیوند Menu -> Repository میتواند اطمینان دهد که جدیدترین نسخه را دانلود میکنید.
دسترسی به «Repositories» پنجرهٔ افزونه را، که شامل افزونهٔ CMMT-ST نیز هست، بهطور خودکار باز میکند. آن را نصب کنید.
بهروزرسانی میانافزار
بهروزرسانی میانافزار نیز گام بسیار مفیدی است و باید پیش از هرگونه پارامتردهی یا پیکربندی انجام شود. بهروزرسانی میانافزار ممکن است برخی دستگاهها را به تنظیمات کارخانه بازنشانی کند؛ بنابراین این مرحله باید در ابتدای پروژه انجام شود.
به پنجرهٔ اصلی نرمافزار برگردید و روی نماد ذرهبین در بالای صفحه، یعنی بخش «Device Scan»، کلیک کنید. Device Scan پیش از ایجاد پروژه نیز در صفحهٔ اصلی آغازین در دسترس است.
تا زمانی که یک اتصال فعال (اترنت) برقرار باشد، دستگاه در دسترس خواهد بود. روی نمونهٔ موردنظر کلیک کنید و در سمت راست، روی Firmware کلیک کنید. گزینهٔ بالایی جدیدترین نسخه است. میتوانید روی آن کلیک و آن را نصب کنید، البته اگر از قبل بهروز نباشد.
پیکربندی درایو و محور
پس از ایجاد و باز کردن یک پروژهٔ جدید، جادوگری کاربر را در مراحل راهاندازی هدایت میکند. بیشتر پارامترها میتوانند روی حالت پیشفرض باقی بمانند، اما دستکاری نادرست برخی از آنها باعث ایجاد خطا خواهد شد.
ابتدا باید پروتکل ارتباطی دستگاه را انتخاب کنیم. این CMMT نسخهٔ MP است، یعنی اترنت چندپروتکلی، EtherCAT، Modbus و PROFINET.
شکل ۳. افزودن دستگاه صحیح به پروژه.
در سمت راست، Ethernet/IP را انتخاب کنید، روی Add Device کلیک کنید و روی دستگاه جدید دوبار کلیک کنید. صبر کنید افزونه راهاندازی و اجرا شود. روی مسیر آبیرنگ آدرس IP در گوشهٔ بالا-چپ کلیک کنید تا بتوانید دستگاه فعال را انتخاب کنید؛ البته به شرطی که از نظر فیزیکی به درگاه X18 متصل باشید و در همان زیرشبکه قرار داشته باشید.
شکل ۴. انتخاب آدرس IP صحیح.
اکنون باید مشخصات موتور و واحد محرک خودمان را وارد کنیم.
شکل ۵. شروع نخستین جادوگر راهاندازی.
یک «First Setup» جدید شروع کنید و برای هر بخش از پروژه، پارامترهای زیر را تنظیم کنید:
- واحد درایو با 24 یا 48 ولت تغذیه میشود؛ در این راهاندازی ساده، از یک منبع تغذیه برای تغذیهٔ درایو و موتور استفاده میشود. اگر برای موتور 48 ولت انتخاب شود، خطای توان ترمز موتور رخ خواهد داد. همچنین کنترل از طریق افزونه را فعال کنید تا بتوانیم آن را مستقیماً از صفحهٔ رایانه کنترل کنیم.
- موتور مناسب را انتخاب کنید. در کیت توسعه، موتور از قبل یک موتور فستو است و میتوان شمارهٔ قطعه را مستقیماً وارد کرد.
- درایو باید مسافت طیشده در یک دور کامل موتور و کورس کل محور را بداند.
روش پیشنهادی برای محاسبهٔ مسافت طیشده در یک دور، ایجاد یک علامت کوچک با خودکار یا خطانداز در لبهٔ کالسکهٔ حرکتی است؛ سپس شفت را یک دور با دست بچرخانید و علامت جدیدی ایجاد کنید. فاصلهٔ بین علامتها را با کولیس اندازه بگیرید. کورس کل را میتوان سادهتر و در صورت نامشخص بودن، با متر نواری اندازهگیری کرد.
- هرگونه نسبت سرعت چرخدنده یا تسمه باید وارد شود. تغییر نسبتها بر سرعت حرکت تأثیر میگذارد.
پس از اعمال هرگونه تغییر، دکمهٔ «Restart Device» را فشار دهید و همهٔ تغییرات را در دستگاه ذخیره کنید.
در این مرحله، باید برای حرکت آماده باشید! برای تنظیم دستگاه (اطمینان از جهت صحیح حرکت و سرعت)، به زبانهٔ «Control»، بخش «Manual Movement» بروید و «position actual value» را بررسی کنید. بالاسکرو را با دقت با دست بچرخانید و مطمئن شوید که مقدار 0.0 میلیمتر، متحرک را بسیار نزدیک به سمت موتور قرار میدهد؛ همچنین، هرچه متحرک از موتور دور میشود، مقدار واقعی باید در جهت مثبت افزایش یابد.
برای کنترل بسیار ابتدایی سیستم الکتریکی از طریق رایانه، فقط کافی است مراحل زیر را انجام دهیم:
- برای فعال کردن «Plug-in Control» و «Powerstage» در قسمت بالا، روی دکمههای مربوطه کلیک کنید.
- با فشردن دکمههای Jog -/+، محور باید حرکت کند!
همچنین میتوانیم محور را هوم کنیم؛ این کار بهطور پیشفرض آن را به موقعیت 0.0 میلیمتر میبرد، بنابراین باید مطمئن شویم که این موقعیت 0.0 واقعاً نزدیک به سمت موتورِ محور است.
اگر لازم است موقعیت را برای این راهاندازی اولیه بهصورت دستی تنظیم کنید، میتوانید کوپلینگ شفت موتور را جدا کرده و بالاسکرو را با دست بچرخانید. وقتی موقعیت فعلی 0.0 شد و متحرک دقیقاً در محل موردنظر شما قرار گرفت، کافی است کوپلینگ را دوباره وصل کنید.
گامهای بعدی در حرکت
منتظر مقالهٔ بعدی باشید که فرایند ایجاد حرکت رفتوبرگشتی و مشاهدهٔ نمودارهای پارامترهای حرکت را پوشش میدهد؛ این کار برای عیبیابی بسیار مفید است.
تمام تصاویر با اجازهٔ نویسنده استفاده شدهاند.
