ตรรกะการเคลื่อนที่แบบฝังตัวกำลังลดการพึ่งพา PLC ภายนอก

การควบคุมการเคลื่อนที่ในภาคอุตสาหกรรมกำลังพัฒนาไปไกลกว่าสถาปัตยกรรมที่มี PLC เป็นศูนย์กลางแบบเดิม ไดรฟ์เซอร์โวสมัยใหม่มีความสามารถด้านการประมวลผลภายในตัวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้วิศวกรสามารถเรียกใช้ลำดับการเคลื่อนที่ได้อย่างสมบูรณ์โดยตรงภายในตัวไดรฟ์

แพลตฟอร์ม CMZ SBD แสดงให้เห็นการเปลี่ยนผ่านนี้อย่างชัดเจน หลังจากทดสอบเดินเครื่องแกนเซอร์โวแล้ว วิศวกรสามารถสร้างและเรียกใช้โปรแกรมการเคลื่อนที่แบบ Structured Text ได้โดยไม่ต้องพึ่งตัวควบคุม PLC แบบแยกต่างหาก

สำหรับเซลล์ระบบอัตโนมัติขนาดกะทัดรัดและงานประยุกต์ด้านการเคลื่อนที่โดยเฉพาะ แนวทางนี้ช่วยลดข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์และลดความซับซ้อนในการทดสอบเดินเครื่องได้

การสร้างโปรแกรมการเคลื่อนที่ภายใน SDSetup

เวิร์กโฟลว์การเขียนโปรแกรมเริ่มต้นภายในแท็บ Program ของสภาพแวดล้อม SDSetup วิศวกรสามารถสร้าง แก้ไข คอมไพล์ และดาวน์โหลดโปรแกรม Structured Text ลงในตัวควบคุมไดรฟ์ได้โดยตรง

ต่างจากระบบการเคลื่อนที่แบบดั้งเดิมที่คำสั่งมาจาก PLC ผ่านเครือข่าย EtherCAT หรือฟิลด์บัส สถาปัตยกรรม CMZ วางเอนจินการประมวลผลไว้โดยตรงภายในไดรฟ์เซอร์โว

การเขียนโปรแกรมการเคลื่อนที่แบบฝังตัวช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตัวควบคุมการเคลื่อนที่ภายนอกในระบบอัตโนมัติขนาดเล็ก

การกำหนดตัวแปรก่อนเริ่มการเคลื่อนที่

ขั้นตอนแรกของการพัฒนามุ่งเน้นไปที่การประกาศตัวแปรการเคลื่อนที่ เช่น ตำแหน่งเป้าหมาย ความเร็วในการทำโฮม และความเร็วของแกน พารามิเตอร์เหล่านี้จะกำหนดวิธีที่ไดรฟ์ทำงานร่วมกับกลไกจริงที่กำหนดค่าไว้ระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง

ในตัวอย่างนี้ ระยะการเคลื่อนที่จะคำนวณจากอินครีเมนต์ของเอ็นโค้ดเดอร์ จำนวนรอบของมอเตอร์ และพิทช์ของบอลสกรู การปรับสเกลอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากค่าที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้แคร่เคลื่อนที่เกินขีดจำกัดระยะทางจริง

ตัวแปรการเคลื่อนที่จะกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างค่าการนับของเอ็นโค้ดเดอร์กับระยะการเคลื่อนที่จริงของแกน

การทำความเข้าใจตรรกะการทำโฮมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเคลื่อนที่อย่างปลอดภัย

รูทีนการทำโฮมจะกำหนดตำแหน่งอ้างอิงของเครื่องจักรที่ใช้สำหรับคำสั่งการเคลื่อนที่ทั้งหมดในภายหลัง แพลตฟอร์ม CMZ SBD มีวิธีการทำโฮมหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับเซนเซอร์ที่มีและสถาปัตยกรรมของเครื่องจักร

วิธีการบางอย่างอาศัยสวิตช์โฮมเชิงกายภาพ ขณะที่วิธีอื่นอ้างอิงเครื่องหมายดัชนีของเอ็นโค้ดเดอร์หรือออฟเซ็ตที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ โหมดบางประเภทสามารถคงค่าออฟเซ็ตตำแหน่งไว้ได้แม้หลังจากปิดแล้วเปิดเครื่องใหม่

เหตุใดการเลือกวิธีโฮมมิงจึงส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยของเครื่องจักร

ข้อพิจารณาทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการหลีกเลี่ยงจุดอ้างอิงศูนย์ที่ไม่ถูกต้อง หากคอนโทรลเลอร์เข้าใจผิดว่าตำแหน่งปัจจุบันเป็นศูนย์ คำสั่งการเคลื่อนที่ถัดไปอาจทำให้เกินขอบเขตระยะการเคลื่อนที่จริงของฮาร์ดแวร์

ความเสี่ยงดังกล่าวจะยิ่งอันตรายเป็นพิเศษในการใช้งานเซอร์โวความเร็วสูง ซึ่งการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วอาจทำให้คัปปลิง บอลสกรู หรือรางนำเชิงเส้นเสียหายได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที

ผู้ผลิตเครื่องจักรอุตสาหกรรมหลายรายผสานตรรกะการเคลื่อนที่เข้ากับแพลตฟอร์ม PLC และ PAC แบบรวมศูนย์เพื่อประสานงานด้านความปลอดภัยของแกน อินเตอร์ล็อก และการซิงโครไนซ์ระหว่างช่องสัญญาณการเคลื่อนที่หลายช่อง

ลำดับการทำงานของโปรแกรมใช้การประมวลผลการเคลื่อนที่แบบแบ่งเป็นขั้นตอน

ตรรกะหลักของแอปพลิเคชันอาศัยโครงสร้างสถานะที่ขับเคลื่อนด้วยลำดับ โดยใช้ตัวแปร iStep แนวทางนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม เนื่องจากช่วยให้การเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะการทำงานเป็นไปอย่างคาดการณ์ได้

หลังจากเริ่มต้นแล้ว เซอร์โวไดรฟ์จะทำการโฮมมิงเป็นขั้นตอนแรก เมื่อโฮมมิงเสร็จสมบูรณ์ แกนจะสลับไปมาระหว่างตำแหน่งเป้าหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าอย่างต่อเนื่อง

รูทีนการเริ่มต้นจะตรวจสอบความพร้อมของไดรฟ์ก่อนเริ่มลำดับการเคลื่อนที่ใด ๆ

ฟังก์ชันการเคลื่อนที่จัดการการหมุนรอบของแกนอย่างต่อเนื่อง

เมื่อกระบวนการโฮมมิงกำหนดตำแหน่งอ้างอิงที่ถูกต้องแล้ว โปรแกรมจะเรียกใช้ฟังก์ชันการเคลื่อนที่ซ้ำ ๆ โดยสลับระหว่างตำแหน่งเป้าหมาย Move1 และ Move2

โครงสร้างนี้สร้างรูปแบบการเคลื่อนที่แบบหมุนวนต่อเนื่อง ซึ่งมักใช้ในสถานีจัดทำดัชนี อุปกรณ์หยิบและวาง และระบบจัดการชิ้นงานซ้ำ ๆ

การควบคุมการเคลื่อนที่แบบแบ่งเป็นขั้นตอนช่วยลดความซับซ้อนของการใช้งานจัดตำแหน่งซ้ำ ๆ ในเครื่องจักรอุตสาหกรรม

การจัดการข้อยกเว้นช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการทำงาน

แม้แต่ระบบการเคลื่อนที่แบบเรียบง่ายก็ยังต้องมีการจัดการข้อยกเว้นที่แข็งแกร่ง ตัวอย่าง CMZ มีตรรกะเฉพาะสำหรับการตรวจจับข้อผิดพลาด เงื่อนไขการหยุด และการตรวจติดตามการทำงาน

แม้ว่ารูทีนเหล่านี้อาจดูเป็นเรื่องรองระหว่างการทดสอบบนโต๊ะทดลอง แต่จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตที่อาจเกิดการติดขัดทางกล ความผิดพลาดของเอ็นโค้ดเดอร์ หรือการโต้ตอบกับผู้ปฏิบัติงานที่ไม่คาดคิด

รูทีนจัดการข้อยกเว้นช่วยป้องกันการเคลื่อนที่ที่ควบคุมไม่ได้ในระหว่างสภาวะการทำงานผิดปกติ

การคอมไพล์และดาวน์โหลดโค้ดโดยตรงเข้าสู่ไดรฟ์

หลังจากพัฒนาเสร็จแล้ว แอปพลิเคชันโมชั่นจะถูกคอมไพล์และดาวน์โหลดโดยตรงเข้าสู่สภาพแวดล้อม PLC ที่ติดตั้งอยู่ภายในไดรฟ์ SBD จากนั้นเอนจินรันไทม์จะประมวลผลโค้ดภายในเครื่องโดยไม่ต้องอาศัยรอบการสแกนของ PLC ภายนอก

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดเวลาแฝงในการสื่อสารและทำให้การออกแบบเครื่องจักรง่ายขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันโมชั่นเฉพาะทาง

การประมวลผล PLC แบบฝังตัวช่วยให้โปรแกรมโมชั่นทำงานได้โดยตรงภายในตัวควบคุมเซอร์โวไดรฟ์

สถาปัตยกรรมโมชั่นขนาดกะทัดรัดกำลังเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น

ผู้จัดจำหน่ายระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมกำลังผสานรวมลอจิกโมชั่น การวินิจฉัย เครือข่าย และฟังก์ชันความปลอดภัยไว้ในแพลตฟอร์มเซอร์โวอัจฉริยะมากขึ้น แนวโน้มนี้สะท้อนความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับตู้ควบคุมขนาดเล็กลง การเดินสายที่ลดลง และการเริ่มต้นใช้งานที่ง่ายขึ้น

แอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับระบบบรรจุภัณฑ์ สายพานลำเลียง และการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ กำลังนำสถาปัตยกรรมโมชั่นแบบผสานรวมมาใช้งานร่วมกับแพลตฟอร์มควบคุมโมชั่นและไดรฟ์ขั้นสูงเพิ่มมากขึ้น

สำหรับผู้สร้างเครื่องจักร ความสามารถในการประมวลผลลอจิกโมชั่นเฉพาะพื้นที่ภายในไดรฟ์ยังเปิดโอกาสให้พัฒนาเครื่องจักรแบบโมดูลาร์และสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบกระจายศูนย์

มุมมองทางวิศวกรรม

ฟังก์ชัน PLC แบบฝังตัวภายในเซอร์โวไดรฟ์ไม่ใช่ความสามารถเฉพาะกลุ่มอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นเครื่องมือทางวิศวกรรมที่ใช้งานได้จริงสำหรับระบบอัตโนมัติขนาดกะทัดรัด ซึ่งให้ความสำคัญกับความเร็ว ความเรียบง่าย และการลดขนาดพื้นที่ติดตั้งฮาร์ดแวร์

อย่างไรก็ตาม วิศวกรควรใช้ความระมัดระวังในการใช้ลอจิกโมชั่นแบบสแตนด์อโลน แม้แอปพลิเคชันแบบแกนเดี่ยวขนาดเล็กก็ยังต้องตรวจสอบการโฮมมิง การจัดการข้อขัดข้อง และการตรวจสอบขีดจำกัดการเคลื่อนที่อย่างเป็นระบบก่อนนำไปใช้งานกับเครื่องจักรจริง

ผู้เขียน: Ethan Caldwell | ผู้สื่อข่าวด้านระบบโมชั่นอุตสาหกรรม

Ethan Caldwell มีประสบการณ์ 15 ปีในการนำเสนอข่าวสารเกี่ยวกับระบบควบคุมอุตสาหกรรม เทคโนโลยีเซอร์โวโมชั่น และแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติแบบฝังตัว ประสบการณ์ด้านโครงการของเขาครอบคลุมการติดตั้งระบบ Siemens SINAMICS การผสานรวม Beckhoff EtherCAT และระบบควบคุมโมชั่นของ Schneider Electric ในงานบรรจุภัณฑ์และการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง