การโปรแกรมรอบการเคลื่อนที่แกนเดี่ยวบนเซอร์โวไดรฟ์ CMZ

ตรรกะการเคลื่อนที่แบบฝังตัวกำลังลดการพึ่งพา PLC ภายนอก

ระบบควบคุมการเคลื่อนที่ในภาคอุตสาหกรรมกำลังพัฒนาไปไกลกว่าสถาปัตยกรรมที่มี PLC เป็นศูนย์กลางแบบดั้งเดิม ไดรฟ์เซอร์โวสมัยใหม่มีความสามารถในการประมวลผลบนไดรฟ์เพิ่มขึ้น ทำให้วิศวกรสามารถเรียกใช้ลำดับการเคลื่อนที่ทั้งหมดได้โดยตรงภายในตัวไดรฟ์

แพลตฟอร์ม CMZ SBD แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงนี้อย่างชัดเจน หลังจากเริ่มใช้งานแกนเซอร์โวแล้ว วิศวกรสามารถสร้างและเรียกใช้โปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่แบบ Structured Text ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาตัวควบคุม PLC แบบแยกต่างหาก

สำหรับเซลล์ระบบอัตโนมัติขนาดกะทัดรัดและการใช้งานด้านการเคลื่อนที่โดยเฉพาะ แนวทางนี้ช่วยลดข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์และลดความซับซ้อนในการเริ่มใช้งาน

การสร้างโปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่ภายใน SDSetup

เวิร์กโฟลว์การเขียนโปรแกรมเริ่มต้นภายในแท็บ Program ของสภาพแวดล้อม SDSetup วิศวกรสามารถสร้าง แก้ไข คอมไพล์ และดาวน์โหลดโปรแกรม Structured Text ลงในตัวควบคุมของไดรฟ์ได้โดยตรง

แตกต่างจากระบบควบคุมการเคลื่อนที่ทั่วไปที่คำสั่งมาจาก PLC ผ่านเครือข่าย EtherCAT หรือฟิลด์บัส สถาปัตยกรรม CMZ ทำให้เอนจินประมวลผลทำงานอยู่ภายในไดรฟ์เซอร์โวโดยตรง

การเขียนโปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่แบบฝังตัวช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตัวควบคุมการเคลื่อนที่ภายนอกในระบบอัตโนมัติขนาดเล็ก

การกำหนดตัวแปรก่อนการสั่งให้เคลื่อนที่

ขั้นตอนแรกของการพัฒนามุ่งเน้นไปที่การประกาศตัวแปรการเคลื่อนที่ เช่น ตำแหน่งเป้าหมาย ความเร็วในการกำหนดจุดอ้างอิง และความเร็วของแกน พารามิเตอร์เหล่านี้กำหนดวิธีที่ไดรฟ์ทำงานร่วมกับกลไกทางกายภาพที่กำหนดค่าไว้ระหว่างการเริ่มใช้งาน

ในตัวอย่างนี้ ระยะทางการเคลื่อนที่จะคำนวณจากค่าการเพิ่มขึ้นของเอ็นโค้ดเดอร์ รอบการหมุนของมอเตอร์ และระยะพิทช์ของบอลสกรู การปรับสเกลให้แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากค่าที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้แคร่เคลื่อนที่เลยขีดจำกัดระยะทางจริง

ตัวแปรการเคลื่อนที่จะกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนพัลส์ของเอ็นโค้ดเดอร์กับระยะการเคลื่อนที่จริงของแกน

การทำความเข้าใจตรรกะการกำหนดจุดอ้างอิงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเคลื่อนที่อย่างปลอดภัย

ขั้นตอนการกำหนดจุดอ้างอิงจะกำหนดตำแหน่งอ้างอิงของเครื่องจักรที่ใช้กับคำสั่งการเคลื่อนที่ทุกคำสั่งหลังจากนั้น แพลตฟอร์ม CMZ SBD มีวิธีกำหนดจุดอ้างอิงหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ที่มีและสถาปัตยกรรมของเครื่องจักร

วิธีการบางอย่างอาศัยสวิตช์กำหนดจุดอ้างอิงทางกายภาพ ขณะที่วิธีอื่นอ้างอิงเครื่องหมายดัชนีของเอ็นโค้ดเดอร์หรือออฟเซ็ตที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ โหมดบางโหมดยังเก็บออฟเซ็ตตำแหน่งไว้หลังจากปิดแล้วเปิดเครื่องใหม่

เหตุใดการเลือกวิธีโฮมมิงจึงส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยของเครื่องจักร

ข้อควรพิจารณาด้านวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการหลีกเลี่ยงจุดอ้างอิงศูนย์ที่ไม่ถูกต้อง หากคอนโทรลเลอร์เข้าใจผิดว่าตำแหน่งปัจจุบันเป็นศูนย์ คำสั่งการเคลื่อนที่ถัดไปอาจเกินขีดจำกัดระยะการเคลื่อนที่จริงของฮาร์ดแวร์

ความเสี่ยงดังกล่าวจะยิ่งอันตรายเป็นพิเศษในแอปพลิเคชันเซอร์โวความเร็วสูง ซึ่งการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วอาจทำให้คัปปลิง บอลสกรู หรือรางนำทางเชิงเส้นเสียหายได้ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที

ผู้ผลิตเครื่องจักรอุตสาหกรรมหลายรายผสานตรรกะการเคลื่อนที่เข้ากับแพลตฟอร์ม PLC และ PAC แบบรวมศูนย์เพื่อประสานงานด้านความปลอดภัยของแกน อินเตอร์ล็อก และการซิงโครไนซ์ระหว่างช่องสัญญาณการเคลื่อนที่หลายช่อง

ลำดับการทำงานของโปรแกรมใช้การดำเนินการเคลื่อนที่แบบอิงขั้นตอน

ตรรกะหลักของแอปพลิเคชันอาศัยโครงสร้างสถานะที่ขับเคลื่อนด้วยลำดับ โดยใช้ตัวแปร iStep แนวทางนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม เนื่องจากทำให้การเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะการทำงานเป็นไปอย่างคาดการณ์ได้

หลังการเริ่มต้น เซอร์โวไดรฟ์จะดำเนินรอบการโฮมมิงก่อน เมื่อโฮมมิงเสร็จสมบูรณ์ แกนจะสลับไปมาระหว่างตำแหน่งเป้าหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าอย่างต่อเนื่อง

รูทีนการเริ่มต้นจะตรวจสอบความพร้อมของไดรฟ์ก่อนเริ่มลำดับการเคลื่อนที่ใด ๆ

ฟังก์ชันการเคลื่อนที่จัดการการหมุนเวียนของแกนอย่างต่อเนื่อง

เมื่อขั้นตอนโฮมมิงกำหนดตำแหน่งอ้างอิงที่ถูกต้องแล้ว โปรแกรมจะเรียกใช้ฟังก์ชันการเคลื่อนที่ซ้ำ ๆ โดยสลับระหว่างตำแหน่งเป้าหมาย Move1 และ Move2

โครงสร้างนี้สร้างรูปแบบการเคลื่อนที่แบบวนรอบอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมักใช้ในสถานีจัดทำดัชนี อุปกรณ์หยิบและวาง และระบบจัดการชิ้นงานซ้ำ ๆ

การควบคุมการเคลื่อนที่แบบอิงขั้นตอนช่วยให้การใช้งานกำหนดตำแหน่งซ้ำในเครื่องจักรอุตสาหกรรมทำได้ง่ายขึ้น

การจัดการข้อยกเว้นช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการทำงาน

แม้แต่ระบบการเคลื่อนที่แบบง่ายก็จำเป็นต้องมีการจัดการข้อยกเว้นที่แข็งแกร่ง ตัวอย่าง CMZ มีตรรกะเฉพาะสำหรับการตรวจจับข้อผิดพลาด เงื่อนไขการหยุด และการตรวจสอบการทำงาน

แม้ว่ารูทีนเหล่านี้อาจดูเป็นเรื่องรองระหว่างการทดสอบบนแท่นทดลอง แต่จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตที่อาจเกิดการติดขัดทางกล ข้อผิดพลาดของเอ็นโค้ดเดอร์ หรือการโต้ตอบจากผู้ปฏิบัติงานที่ไม่คาดคิด

รูทีนการจัดการข้อยกเว้นช่วยป้องกันการเคลื่อนที่ที่ไม่สามารถควบคุมได้ระหว่างสภาวะการทำงานผิดปกติ

การคอมไพล์และดาวน์โหลดโค้ดโดยตรงลงในไดรฟ์

หลังจากพัฒนาเสร็จสิ้น แอปพลิเคชันควบคุมการเคลื่อนที่จะถูกคอมไพล์และดาวน์โหลดโดยตรงไปยังสภาพแวดล้อม PLC บนไดรฟ์ SBD จากนั้นเอนจินรันไทม์จะเรียกใช้โค้ดภายในโดยไม่ต้องอาศัยรอบการสแกนของ PLC ภายนอก

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดเวลาแฝงในการสื่อสารและทำให้การออกแบบเครื่องจักรง่ายขึ้นสำหรับงานควบคุมการเคลื่อนที่เฉพาะทาง

การทำงานของ PLC แบบฝังตัวช่วยให้โปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่ทำงานโดยตรงภายในตัวควบคุมเซอร์โวไดรฟ์

สถาปัตยกรรมมอชันขนาดกะทัดรัดกำลังเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น

ซัพพลายเออร์ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมกำลังผสานรวมตรรกะควบคุมการเคลื่อนที่ การวินิจฉัย เครือข่าย และฟังก์ชันความปลอดภัยไว้ในแพลตฟอร์มเซอร์โวอัจฉริยะมากขึ้น แนวโน้มนี้สะท้อนความต้องการตู้ควบคุมที่มีขนาดเล็กลง การเดินสายที่ลดลง และการเริ่มต้นใช้งานที่ง่ายขึ้น

งานที่เกี่ยวข้องกับระบบบรรจุภัณฑ์ สายพานลำเลียง และการจัดตำแหน่งความแม่นยำสูง กำลังติดตั้งสถาปัตยกรรมมอชันแบบผสานรวมเพิ่มขึ้น ควบคู่กับแพลตฟอร์มควบคุมมอชันและไดรฟ์ขั้นสูง

สำหรับผู้สร้างเครื่องจักร ความสามารถในการเรียกใช้ตรรกะควบคุมการเคลื่อนที่เฉพาะจุดภายในไดรฟ์ยังเปิดโอกาสให้พัฒนาเครื่องจักรแบบโมดูลาร์และสถาปัตยกรรมควบคุมแบบกระจาย

มุมมองทางวิศวกรรม

ฟังก์ชัน PLC แบบฝังตัวภายในเซอร์โวไดรฟ์ไม่ใช่ความสามารถเฉพาะทางอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นเครื่องมือทางวิศวกรรมที่ใช้งานได้จริงสำหรับระบบอัตโนมัติขนาดกะทัดรัด ซึ่งให้ความสำคัญกับความเร็ว ความเรียบง่าย และการลดขนาดพื้นที่ติดตั้งฮาร์ดแวร์

อย่างไรก็ตาม วิศวกรควรใช้ความระมัดระวังในการใช้ตรรกะควบคุมการเคลื่อนที่แบบสแตนด์อโลน แม้แต่งานประยุกต์แบบแกนเดี่ยวขนาดเล็กก็ยังต้องตรวจสอบการโฮมอย่างเป็นระบบ การจัดการข้อขัดข้อง และการยืนยันขีดจำกัดระยะเคลื่อนที่ก่อนนำไปใช้กับเครื่องจักรในการผลิต

ผู้เขียน: อีธาน คาลด์เวลล์ | ผู้รายงานข่าวระบบมอชันอุตสาหกรรม

อีธาน คาลด์เวลล์มีประสบการณ์ 15 ปีในการรายงานข่าวเกี่ยวกับระบบควบคุมอุตสาหกรรม เทคโนโลยีเซอร์โวมอชัน และแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติแบบฝังตัว ประสบการณ์ด้านโครงการของเขาครอบคลุมการติดตั้งใช้งาน Siemens SINAMICS การผสานรวม Beckhoff EtherCAT และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ของ Schneider Electric ในงานบรรจุภัณฑ์และการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง