پیالسی یا میکروکنترلر برای کنترل حرکت جوشکاری قوسی؟
یک PLC و یک میکروکنترلر هر دو میتوانند حرکت گاموجهت را ایجاد کنند، اما جوشکاری قوسی تفاوتهای عمدهای را در سازگاری الکترومغناطیسی، حفاظت ورودی/خروجی، عیبیابی، قابلیت نگهداری، یکپارچهسازی ایمن...
یک کنترلر رومیزی میتواند سه محور استپر را با دقت حرکت دهد تا زمانی که قوس جوشکاری شروع شود. پس از آن، نویز هدایتی، تداخل تابشی، اختلاف پتانسیل زمین و ورودی/خروجیهای محافظتنشده میتوانند یک نمایش حرکتی را به ماشینی غیرقابلاعتماد تبدیل کنند. بنابراین انتخاب کنترلر کمتر به این موضوع مربوط است که کدام برد میتواند پالس تولید کند و بیشتر به این بستگی دارد که کدام معماری میتواند در برابر فرایند دوام بیاورد.
هم PLC و هم میکروکنترلر میتوانند درایوهای استپودرایرکشن را کنترل کنند. بار مهندسی در این دو رویکرد به شکل متفاوتی توزیع میشود: PLC رابطها و عیبیابی صنعتی را فراهم میکند؛ اما در طراحی مبتنی بر میکروکنترلر باید این موارد اضافه و اعتبارسنجی شوند.
سیگنال حرکت تنها یکی از اجزای سیستم است
درایو استپر معمولاً سیگنالهای پالس، جهت و گاهی فعالسازی یا بازنشانی آلارم را میپذیرد. این رابط ممکن است تفاضلی یا تکسویه، منبعدهنده یا مصرفکننده باشد و به ولتاژ و جریانی متفاوت از پایههای داخلی کنترلر نیاز داشته باشد. هرگز فرض نکنید خروجیای که با عنوان «PWM» مشخص شده، از نظر الکتریکی سازگار است.
درایو، ترمینالهای توان موتور را از ورودیهای پالس و جهت جدا میکند؛ هر رابط باید با دفترچه راهنمای آن بررسی شود. تصویر میدانی از مقاله رسانهای اصلی حفظ شده است؛ منبع: Control.com.
دفترچه راهنمای موقعیتیابی FX شرکت Mitsubishi Electric، دستورات DRVI، DRVA و PLSV و همچنین محدودیتهای فرکانس پالس را برای مدلهای دارای خروجی ترانزیستوری پشتیبانیشده مستند میکند. PLCهای دارای خروجی رلهای، خروجی حرکتِ قطار پالس نیستند.
چرا قوس جوشکاری تصمیمگیری درباره کنترلر را تغییر میدهد
روشنشدن قوس و جریان جوشکاری، گذراهای الکتریکی سریعی ایجاد میکنند. آرایش کابلها میتواند این اختلالها را به خطوط پالس، مسیرهای مشترک حسگر، اتصالات USB و ریلهای تغذیه القا کند. سیگنالهای استپ بلند و بدون شیلد میتوانند پالسهای اضافی ایجاد کنند؛ بازنشانی کنترلر نیز ممکن است وضعیت توالی را با موقعیت واقعی ناهماهنگ کند.
یک PLC صنعتی معمولاً آستانههای ورودی مشخص، ایزولاسیون، درجهبندی محیطی، عملکرد واچداگ و آزمون EMC را ارائه میدهد. بااینحال، این موارد PLC را مصون نمیکنند. تابلو همچنان به جداسازی کابلهای توان جوشکاری از سیمکشی کنترل، شیلدینگ صحیح، همبندی کمامپدانس، سرکوب اضافهولتاژ، تغذیه فیلترشده و طرحی سنجیده برای اتصال زمین نیاز دارد.
راهنمای عیبیابی منابع تغذیه 24 ولت DC از این جهت مرتبط است که بسیاری از خطاهای حرکتیِ ظاهراً نرمافزاری، در واقع با افت تغذیه یا ولتاژ مسیر مشترک هنگام رخدادهای قوس آغاز میشوند.
یک راهکار مبتنی بر میکروکنترلر باید چه چیزهایی اضافه کند
Arduino Mega پایههای منطقی 5 ولتی و جریان محدود هر پایه را در اختیار میگذارد؛ همانطور که مشخصات رسمی آن نشان میدهد. یک کنترلر تولیدی مبتنی بر این برد به ورودی/خروجی محافظتشده و ایزوله، تبدیل توان مناسب، نظارت واچداگ، مدیریت افت ولتاژ، کانکتورهای صنعتی، شیلدینگ، طراحی محفظه و وضعیت راهاندازی تأییدشده نیاز دارد.
این کنترلر همچنین به یک زمانبندیکننده حرکتیِ بدون انسداد نیاز دارد. کد تولید پالس مبتنی بر تأخیر میتواند مانع اجرای محورهای دیگر، عیبیابی و مدیریت وضعیتهای مرتبط با ایمنی در بازههای زمانی قابلپیشبینی شود. هنگام حرکت همزمان چند محور، تایمرهای سختافزاری، کتابخانههای حرکتی یا یک معماری بلادرنگ ضروری هستند.
PLC چگونه هزینه خود را توجیه میکند
عیبیابی، پشتیبانگیری، تعویض و یکپارچهسازی PLC با اینترلاکها و HMI معمولاً برای تکنسینهای کارخانه آسانتر است. نمایش وضعیت آنلاین، سیمکشی استاندارد، آلارمهای ماندگار و ابزارهای برنامهنویسی مورد پشتیبانی سازنده، زمان بازیابی را کاهش میدهند. برای محورهای ساده نقطهبهنقطه، خروجیهای پالس داخلی ممکن است کافی باشند.
محدودیت زمانی آشکار میشود که فرایند به درونیابی هماهنگ، دقت مسیر، نرخهای بهروزرسانی بالا یا کنترل موقعیت حلقهبسته نیاز داشته باشد. در چنین شرایطی، ماژول حرکت، کنترلر حرکت صنعتی یا سامانه سروو ممکن است از منطق نردبانی عمومی یا تولید پالس در سطح آماتوری مناسبتر باشد.
کنترل حلقهباز استپر به راهبردی برای موقعیت نیاز دارد
شمردن پالسهای فرماندادهشده ثابت نمیکند که محور حرکت کرده است. کشش کابل قوس، گیر مکانیکی، محدودیتهای شتاب و افت ولتاژ میتوانند باعث از دست رفتن استپها شوند. یک روال هومینگ، حفاظت حدی، تشخیص خطای تعقیب در صورت وجود فیدبک و روش بازیابیای ایجاد کنید که فرض نکند مختصات داخلی همچنان صحیح است.
برای کیفیت مسیر جوشکاری، تکرارپذیری، پایداری سرعت، رفتار در گوشهها و همزمانی با فعالسازی قوس را مشخص کنید. اجرای موفق آزمایشی بدون روشنکردن دستگاه جوش، تنها نخستین آزمون است.
ایمنی باید مستقل از کنترلرِ صرفاً کاربردی باقی بماند
توقف اضطراری، اینترلاک حفاظها و کنترل انرژی خطرناک به یک عملکرد ایمنی مهندسیشده با استفاده از اجزای مناسب و اعتبارسنجی نیاز دارند. نباید خروجی Arduino یا یک ردیف استاندارد PLC را بهعنوان توقف دارای رتبه ایمنی در نظر گرفت، مگر اینکه کل معماری برای این نقش طراحی و گواهی شده باشد.
PLC یا میکروکنترلر میتواند درخواست توقف را هماهنگ کند، اما وضعیت کنتاکتور، توقف ایمن گشتاور درایو، ترمز و سامانه پنوماتیک باید با ارزیابی ریسک مطابقت داشته باشد.
راهاندازی را در شرایط واقعی قوس انجام دهید
با جریان موتور تأییدشده، تنظیمات میکرواستپ، قطبیت پالس، کلیدهای حدی و یک توقف ایمن مستقل شروع کنید. هر محور را با حداکثر نرخ پالس فرماندادهشده آزمایش کنید و سپس حرکت همزمان را اضافه کنید. هنگام ایجاد قوس، جوشکاری پایدار و خاموششدن قوس، ریلهای تغذیه و سیگنالهای کنترل را مشاهده کنید.
در چند نقطه از توالی، برق را قطع و وصل کنید، فیدبک را قطع کنید، یک آلارم درایو ایجاد کنید و رفتار راهاندازی مجدد را بررسی کنید. روند راهاندازی Micro800 الگویی مفید برای اثبات کنترلشده ورودی/خروجی ارائه میدهد، حتی اگر از خانواده کنترلر دیگری استفاده شود.
دیدگاه تحریریه: مهندسی چرخه عمر را مقایسه کنید، نه قیمت برد را
PLC ProTech برای تجهیزات جوشکاری تولیدی، PLC صنعتی یا کنترلر حرکت را توصیه میکند؛ مگر اینکه سازمان آمادگی داشته باشد یک محصول کنترلی کامل مبتنی بر میکروکنترلر را مهندسی، آزمایش، مستندسازی و پشتیبانی کند. یک برد توسعه میتواند برای اثبات مفهوم و الگوریتمهای تخصصی عالی باشد، اما قیمت خرید پایین آن، رابطهای صنعتی پیرامونش را شامل نمیشود.
پلتفرم برنده، پلتفرمی است که موقعیت را حفظ کند، بهصورت قابلپیشبینی از کار بیفتد و توسط تیم مالک ماشین قابل تعمیر باشد.
پرسشهای متداول
آیا PLC میتواند موتور استپر را مستقیماً راهاندازی کند؟
یک خروجی پالس ترانزیستوری مناسب میتواند به یک درایو استپر سازگار فرمان بدهد؛ PLC مستقیماً فازهای موتور را تغذیه نمیکند. ولتاژ، جریان، قطبیت، فرکانس پالس و ایزولاسیون را بررسی کنید.
چرا حرکت فقط هنگام شروع قوس جوشکاری دچار مشکل میشود؟
رخدادهای قوس میتوانند نویز هدایتی و تابشی تزریق کنند، مسیرهای مشترک را مختل کنند یا باعث افت تغذیه کنترل شوند. پیش از تغییر کد، همبندی، شیلدینگ، جداسازی کابلها، کیفیت توان و صحت سیگنال را بررسی کنید.
آیا Arduino برای هر ماشین صنعتی نامناسب است؟
خیر، اما برد توسعه بهتنهایی یک سامانه کنترل صنعتی نیست. طراحی تولیدی به رابطهای محافظتشده، اعتبارسنجی EMC و محیطی، واچداگ، مستندات و بستهبندی قابل نگهداری نیاز دارد.
چه زمانی باید استپرها را با سروو جایگزین کرد؟
وقتی کاربرد به موقعیت تأییدشده، پاسخ دینامیکی بالا، درونیابی هماهنگ، کنترل گشتاور یا تشخیص قابلاعتماد خطای تعقیب نیاز دارد، استفاده از سروو را در نظر بگیرید.
نوشتهشده توسط تیم تحریریه PLC ProTech