A beágyazott mozgáslogika csökkenti a külső PLC-ktől való függőséget

Az ipari mozgásvezérlés túllép a hagyományos, PLC-központú architektúrákon. A modern szervohajtások egyre gyakrabban tartalmaznak beépített feldolgozási képességeket, amelyek lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy teljes mozgásszekvenciákat közvetlenül magában a hajtásban hajtsanak végre.

A CMZ SBD platform jól szemlélteti ezt az átmenetet. A szervotengely üzembe helyezése után a mérnökök önálló PLC-vezérlő nélkül is létrehozhatnak és futtathatnak strukturált szöveges mozgásprogramokat.

Kompakt automatizálási cellák és dedikált mozgásalkalmazások esetén ez a megközelítés egyszerűsítheti a hardverkövetelményeket, miközben csökkenti az üzembe helyezés összetettségét.

A mozgásprogram létrehozása az SDSetupon belül

A programozási munkafolyamat az SDSetup környezet Program lapján kezdődik. A mérnökök közvetlenül a hajtásvezérlőbe hozhatnak létre, szerkeszthetnek, fordíthatnak le és tölthetnek le strukturált szöveges programokat.

A hagyományos mozgásrendszerektől eltérően, amelyekben a parancsok EtherCAT- vagy terepibusz-hálózatokon keresztül érkeznek a PLC-től, a CMZ-architektúra a végrehajtómotort közvetlenül a szervohajtásba helyezi.

A beágyazott mozgásprogramozás csökkenti a külső mozgásvezérlők szükségességét a kisebb automatizálási rendszerekben.

Változók definiálása a mozgás végrehajtása előtt

A fejlesztés első szakaszában olyan mozgásváltozókat deklarálnak, mint a célpozíciók, a kezdőállás-felvételi sebességek és a tengelysebességek. Ezek a paraméterek határozzák meg, hogyan működik együtt a hajtás az üzembe helyezés során konfigurált fizikai mechanikával.

Ebben a példában a mozgástávolságokat az enkóderlépésekből, a motorfordulatokból és a golyósorsó menetemelkedéséből számítják ki. A pontos skálázás alapvető fontosságú, mert a nem megfelelő értékek miatt a szán túllépheti a fizikai mozgáshatárokat.

A mozgásváltozók határozzák meg az enkóderimpulzusok és a fizikai tengelyelmozdulás közötti kapcsolatot.

A kezdőállás-felvételi logika megértése elengedhetetlen a biztonságos mozgáshoz

A kezdőállás-felvételi rutinok határozzák meg a gép referenciapozícióját, amelyet minden további mozgásparancs használ. A CMZ SBD platform többféle kezdőállás-felvételi stratégiát kínál a rendelkezésre álló érzékelőktől és a gép felépítésétől függően.

Egyes módszerek fizikai kezdőálláskapcsolókra támaszkodnak, míg mások enkóderindex-jelekre vagy szoftveresen meghatározott eltolásokra hivatkoznak. Bizonyos üzemmódok a pozícióeltolásokat a tápellátás ki- és bekapcsolása után is megőrzik.

Miért befolyásolja közvetlenül a gép biztonságát a referenciapontra állítás kiválasztása

Az egyik legfontosabb mérnöki szempont a téves nulla-referenciák elkerülése. Ha a vezérlő tévesen nullának feltételezi az aktuális pozíciót, a következő mozgásparancs túllépheti a tényleges gépészeti mozgáshatárokat.

Ez a kockázat különösen veszélyes a nagy sebességű szervoalkalmazásokban, ahol a gyorsulás ezredmásodpercek alatt károsíthatja a tengelykapcsolókat, a golyósorsókat vagy a lineáris vezetékeket.

Számos ipari OEM integrálja a mozgásvezérlési logikát központi PLC- és PAC-platformokkal a tengelybiztonság, a reteszelések és a több mozgási csatorna közötti szinkronizáció összehangolására.

A programfolyamat lépésalapú mozgásvégrehajtást használ

A fő alkalmazási logika az iStep változót használó, szekvencia-vezérelt állapotstruktúrára épül. Ezt a megközelítést széles körben alkalmazzák az ipari automatizálásban, mivel kiszámítható átmeneteket hoz létre az üzemállapotok között.

Az inicializálás után a szervohajtás először végrehajt egy referenciapontra állítási ciklust. A sikeres referenciapontra állítást követően a tengely folyamatosan váltakozik az előre meghatározott célpozíciók között.

Az inicializálási rutinok minden mozgásszekvencia megkezdése előtt ellenőrzik a hajtás üzemkész állapotát.

A mozgásfunkciók kezelik a tengely folyamatos ciklikus mozgatását

Miután a referenciapontra állítási eljárás érvényes referencia-pozíciót hoz létre, a program ismételten meghívja a mozgásfunkciókat, amelyek felváltva a Move1 és Move2 célpozíciókra mozgatják a tengelyt.

Ez a struktúra folyamatos ciklikus mozgásmintát hoz létre, amelyet gyakran használnak indexelő állomásokon, pick-and-place berendezésekben és ismétlődő anyagmozgató rendszerekben.

A lépésalapú mozgásvezérlés leegyszerűsíti az ipari gépek ismétlődő pozicionálási feladatait.

A kivételkezelés javítja az üzemi stabilitást

Még az egyszerű mozgásrendszerek is robusztus kivételkezelést igényelnek. A CMZ-példa dedikált logikát tartalmaz a hibák észlelésére, a leállási feltételek kezelésére és az üzemállapot felügyeletére.

Bár ezek a rutinok a próbapadi tesztelés során másodlagosnak tűnhetnek, a gyártási környezetben rendkívül fontossá válnak, ahol mechanikai elakadások, jeladóhibák vagy a kezelő váratlan beavatkozása is előfordulhat.

A kivételkezelési rutinok segítenek megelőzni az ellenőrizetlen mozgást rendellenes üzemállapotok esetén.

Kód közvetlen fordítása és letöltése a hajtásba

A fejlesztés befejezése után a mozgásvezérlési alkalmazást lefordítják, majd közvetlenül az SBD hajtás fedélzeti PLC-környezetébe töltik. A futtatókörnyezet ezt követően belsőleg hajtja végre a kódot, külső PLC-ciklusok szükségessége nélkül.

Ez az architektúra csökkentheti a kommunikáció késleltetését, és egyszerűsítheti a dedikált mozgásvezérlési alkalmazások géptervezését.

A beágyazott PLC-végrehajtás lehetővé teszi, hogy a mozgásprogramok közvetlenül a szervohajtás vezérlőjében fussanak.

A kompakt mozgásvezérlési architektúrák egyre elterjedtebbek

Az ipari automatizálási beszállítók egyre gyakrabban integrálják a mozgáslogikát, a diagnosztikát, a hálózatkezelést és a biztonsági funkciókat intelligens szervoplatformokba. Ez a tendencia a kisebb vezérlőszekrények, a kevesebb vezetékezés és az egyszerűbb üzembe helyezés iránti növekvő igényt tükrözi.

A csomagolórendszereket, szállítópályákat és precíziós pozicionálást érintő alkalmazásokban egyre gyakrabban alkalmaznak integrált mozgásvezérlési architektúrákat a fejlett mozgás- és hajtásvezérlési platformok mellett.

A gépgyártók számára a lokalizált mozgáslogika hajtáson belüli végrehajtásának lehetősége moduláris géptervezési és elosztott vezérlési architektúrák kialakítására is lehetőséget teremt.

Mérnöki nézőpont

A szervohajtásokba épített PLC-funkcionalitás már nem számít rétegszintű képességnek. Gyakorlati mérnöki eszközzé válik olyan kompakt automatizálási rendszerekben, ahol a sebesség, az egyszerűség és a kisebb hardverigény fontos szempont.

A mérnököknek azonban továbbra is körültekintően kell kezelniük az önálló mozgáslogikát. Még a kis, egytengelyes alkalmazások is megkövetelik a referenciapont-felvétel szigorú ellenőrzését, a hibakezelést és a mozgáshatárok ellenőrzését, mielőtt éles gyártási gépekben üzembe helyezik őket.

Szerző: Ethan Caldwell | Ipari mozgásrendszerek riportere

Ethan Caldwell 15 év tapasztalattal rendelkezik az ipari vezérlőrendszerek, a szervomozgástechnológiák és a beágyazott automatizálási platformok terén. Projektjei között szerepelnek Siemens SINAMICS-rendszerek telepítései, Beckhoff EtherCAT-integrációk, valamint Schneider Electric mozgásvezérlő rendszerek alkalmazásai csomagolási és darabos gyártási környezetben.