การเคลื่อนที่ของเซอร์โวที่ซิงโครไนซ์และตรรกะการส่งกำลังในระบบ PLC

เมื่อการควบคุมการเคลื่อนที่กลายเป็นการประสานงานดิจิทัล

ระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ไม่ถือมอเตอร์เป็นตัวกระตุ้นแยกส่วนอีกต่อไป ระบบเซอร์โวปัจจุบันทำงานเหมือนสิ่งมีชีวิตดิจิทัลที่ประสานงานกันโดยตรรกะ PLC

ในการผลิตขั้นสูง การเคลื่อนที่ซิงโครไนซ์กำหนดการประกอบที่แม่นยำ การจัดการหุ่นยนต์ และสายบรรจุความเร็วสูง PLC ตัดสินใจไม่เพียงแค่การเคลื่อนที่ แต่ยังรวมถึงความสัมพันธ์ด้านเวลา ระหว่างแกน

การซิงโครไนซ์หลายแกนเปลี่ยนไดรฟ์เซอร์โวแต่ละตัวให้เป็นระบบการเคลื่อนที่แบบรวม

ความแตกต่างที่แท้จริงระหว่าง Gear, Cam และ Coordinated Motion

การเคลื่อนที่แบบเกียร์ทำงานเหมือนเกียร์ดิจิทัล

การซิงโครไนซ์เกียร์เชื่อมแกนหลักและทาสผ่านอัตราส่วนที่กำหนด แกนหลักกำหนดพฤติกรรมการเคลื่อนที่ ในขณะที่ทาสสะท้อนตามสัดส่วน

โครงสร้างนี้สร้างการเชื่อมต่อกลไกที่คาดการณ์ได้โดยไม่ต้องใช้เกียร์จริง อัตราส่วนกำหนดว่าทาสเร่งความเร็วเร็วกว่า ช้ากว่า หรือแม้แต่ย้อนกลับ

มันคล้ายกับระบบส่งกำลังกลไกแต่ทำงานทั้งหมดในซอฟต์แวร์

โปรไฟล์แคมกำหนดรูปร่างการเคลื่อนที่ตามเวลา

การเคลื่อนที่แบบแคมแนะนำการเปลี่ยนแปลงตามเวลาแทนอัตราส่วนคงที่ แกนทาสตามเส้นโค้งที่กำหนดซึ่งเชื่อมโยงกับตำแหน่งหรือการหมุนของแกนหลัก

สิ่งนี้อนุญาตให้มีรูปแบบการเคลื่อนที่ซับซ้อน เช่น การหยุดนิ่ง การเร่งความเร็วชั่วคราว และการกลับทิศทางภายในรอบเดียว

การเคลื่อนที่ประสานงานบังคับให้มาถึงพร้อมกัน

การเคลื่อนที่ประสานงานทำให้ทั้งสองแกนไปถึงจุดสิ้นสุดพร้อมกัน PLC ปรับความเร็วแบบไดนามิกตามระยะทางและตำแหน่งเป้าหมาย

วิธีนี้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบขนส่งที่ซิงโครไนซ์และหุ่นยนต์จัดการความแม่นยำ

ภายในตรรกะการเกียร์ Allen-Bradley และการควบคุม MAG

ในสภาพแวดล้อม Studio 5000 การซิงโครไนซ์เซอร์โวจะดำเนินการผ่านคำสั่งการเคลื่อนที่เช่น MAG และ MAM แกนหลักดำเนินคำสั่งการเคลื่อนที่ในขณะที่ทาสตามอัตราส่วนที่กำหนด

คำสั่ง MAG เปิดใช้งานการเชื่อมต่อระหว่างแกน เมื่อเชื่อมต่อแล้ว พฤติกรรมการเคลื่อนที่จะถูกเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์แทนที่จะควบคุมแยกกัน

ข้อได้เปรียบหลักอยู่ที่การเชื่อมต่อแบบไดนามิก ระบบสามารถเปลี่ยนเกียร์และปลดเกียร์ระหว่างการเคลื่อนที่โดยไม่ต้องหยุดกระบวนการ

การควบคุมอัตราส่วนกำหนดความโดดเด่นของการเคลื่อนที่

พารามิเตอร์อัตราส่วนกำหนดความเข้มข้นที่ทาสตามแกนหลัก อัตราส่วน 1.5 จะเพิ่มความเร็วของทาสอย่างสัดส่วน

ค่าลบจะกลับทิศทาง ทำให้สามารถเคลื่อนที่ย้อนกลับในระบบซิงโครไนซ์ได้

พฤติกรรมคลัตช์ช่วยให้การเปลี่ยนผ่านทางกลเป็นไปอย่างนุ่มนวล

ตรรกะคลัตช์ป้องกันการซิงโครไนซ์อย่างกะทันหัน พารามิเตอร์การเร่งและชะลอความเร็วควบคุมการมีส่วนร่วมของทาสกับมาสเตอร์อย่างราบรื่น

สิ่งนี้ช่วยลดความเครียดทางกลและปรับปรุงความเสถียรของระบบในช่วงการเปลี่ยนแปลงโหลดแบบไดนามิก

สถานที่ที่ใช้การเคลื่อนที่แบบซิงโครไนซ์จริงๆ

การซิงโครไนซ์เซอร์โวครองกระบวนการอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง สายการประกอบยานยนต์พึ่งพามันสำหรับงานเชื่อม การจัดตำแหน่ง และการตรวจสอบ

ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบบรรจุภัณฑ์ที่ความสม่ำเสมอของความเร็วเป็นตัวกำหนดความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ แม้แต่การซิงโครไนซ์ที่คลาดเคลื่อนเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดการติดขัดทางกลหรือข้อบกพร่องของคุณภาพได้

แพลตฟอร์มการเคลื่อนที่ในอุตสาหกรรมจากระบบนิเวศเช่น ระบบการเคลื่อนที่และไดรฟ์ของ Allen-Bradley การรวมเข้ากับตรรกะการซิงโครไนซ์ที่ใช้ PLC อย่างแนบแน่น

ในสถาปัตยกรรมการเคลื่อนที่ระดับสูง การซิงโครไนซ์ขยายไปเกินกว่ามอเตอร์สู่การประสานงานระบบทั้งหมดโดยใช้ แพลตฟอร์มไดรฟ์และการเคลื่อนที่ขั้นสูง .

ทำไมการซิงโครไนซ์เซอร์โวจึงกลายเป็นการกำหนดโดยซอฟต์แวร์

การควบคุมการเคลื่อนที่กำลังเปลี่ยนจากการใช้เฟืองฮาร์ดแวร์เป็นการซิงโครไนซ์ที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ โปรแกรม PLC ตอนนี้กำหนดพฤติกรรมกลไกแบบเรียลไทม์

สิ่งนี้ช่วยลดการพึ่งพาการเชื่อมโยงทางกลและเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ สายการผลิตสามารถปรับเปลี่ยนได้ผ่านการอัปเดตตรรกะ แทนที่จะต้องออกแบบฮาร์ดแวร์ใหม่

ตัวควบคุมขอบเครือข่ายและเครือข่ายภาคสนามความเร็วสูงกำลังเร่งการเปลี่ยนแปลงนี้

มุมมองทางวิศวกรรม: ความแม่นยำตอนนี้อยู่ในตัวควบคุม

นวัตกรรมที่แท้จริงในการเคลื่อนที่แบบซิงโครไนซ์ไม่ใช่ตัวเซอร์โวเอง มันคือชั้นการประสานงานที่กำหนดได้ภายใน PLC

เมื่อความซับซ้อนของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น ตรรกะการควบคุมจะกลายเป็นตัวแยกแยะหลักในประสิทธิภาพของระบบ การออกแบบกลไกในปัจจุบันเป็นไปตามพฤติกรรมของซอฟต์แวร์ แทนที่จะเป็นในทางกลับกัน

ระบบการผลิตในอนาคตจะมองโปรไฟล์การเคลื่อนที่เป็นทรัพย์สินที่โปรแกรมได้ แทนที่จะเป็นข้อจำกัดทางวิศวกรรมที่ตายตัว

ผู้เขียน: Michael Turner ผู้รายงานระบบการเคลื่อนที่ในอุตสาหกรรม | ประสบการณ์ 12 ปี อดีตวิศวกรระบบอัตโนมัติที่มีประสบการณ์กับโครงการของ Siemens, Rockwell Automation และ Beckhoff Automation ในสายการผลิตหุ่นยนต์ บรรจุภัณฑ์ และยานยนต์ มุ่งเน้นที่ระบบเซอร์โวและสถาปัตยกรรมการเคลื่อนที่ของ PLC