Cómo seleccionar un servoaccionamiento

Cuando busque un servoaccionamiento, podrá encontrar miles de opciones. ADVANCED Sólo Motion Controls ofrece más de 200 modelos de servoaccionamientos, y eso sin tener en cuenta las opciones personalizadas.

Pero encontrar uno que satisfaga todas las necesidades de su aplicación puede ser un poco más complejo. Los servoaccionamientos tienen distintos rangos de potencia, tamaños, opciones de red, inteligencia, factores de forma, características digitales y mucho más.

La selección de un servoaccionamiento requiere una cuidadosa consideración de las necesidades de su proyecto y de las opciones disponibles. Puede que no sea una decisión sencilla, pero tampoco tiene por qué ser una tarea desalentadora. Deje que este blog le sirva de guía en ese proceso.

Preparar: Defina su aplicación

Su solución de control de movimiento debe basarse en las necesidades de su aplicación, y no al revés. Como siempre decimos, usted concéntrese en su máquina, nosotros nos encargamos del control de movimiento.

Antes de iniciar la búsqueda de los servoaccionamientos adecuados, debe establecer los parámetros de su sistema de control de movimiento, y todo depende de cómo defina su aplicación.

Hay que empezar por ver el panorama general: ¿Qué es lo que está fabricando? ¿Es una gran máquina de fabricación, un robot móvil o un dispositivo de sobremesa? ¿Es un sistema de uno o varios ejes? ¿Qué tipo de tarea realiza su sistema? Esto responderá a algunas preguntas básicas sobre la selección de su servoaccionamiento, como los requisitos de potencia, si es analógico o digital, y los modos de funcionamiento necesarios.

A continuación, debe determinar qué elementos de su diseño son flexibles y cuáles son inamovibles. Esto definirá los parámetros del sistema de control de movimiento y, en última instancia, los parámetros de selección del servoaccionamiento.

¿Tiene que utilizar un motor específico? ¿Necesita poco espacio? ¿Está casado con una comunicación de red determinada?

Si el diseño de tu proyecto tiene un margen de maniobra literal o figurado, dispondrás de más opciones, pero puede que no sepas por dónde empezar. Si los parámetros están más definidos, puede que haya menos opciones, pero también puede que no haya ninguna. En ese caso, puede que tenga que rediseñar o plantearse una solución a medida.

Tomar las decisiones correctas

Una vez que haya establecido los parámetros, puede empezar a ver lo que ofrecen los distintos servoaccionamientos. Como hemos dicho antes, hay que tener en cuenta muchos factores.

ADVANCED Motion Controls dispone de una herramienta de búsqueda de servoaccionamientos que le permite establecer sus especificaciones y le presenta una selección filtrada de servoaccionamientos que las cumplen.

Potencia

De entrada, el rango de potencia es quizás el factor más crucial en la selección del servoamplificador. Tienes que encontrar un servoamplificador que tenga la potencia adecuada para el motor con el que lo vas a emparejar.

Es bastante sencillo, si su accionamiento no puede suministrar suficiente potencia, su motor no podrá girar, al menos no con el par o la velocidad que usted desea. Por eso es tan importante definir los requisitos de velocidad y/o par de su aplicación. Utilizando las propiedades de su motor y su carga, puede determinar la capacidad de potencia necesaria de su servoaccionamiento.

A la inversa, también querrás asegurarte de que tu servo drive no está significativamente sobrealimentado para tu motor. Si estás empujando demasiada corriente, puedes freír tu motor fácilmente en un sistema severamente desajustado.

Aunque haga funcionar el variador en el límite inferior de su rango de funcionamiento, donde técnicamente cumple la potencia nominal del motor, no es recomendable para un control preciso. Sería como intentar peinarse con un rastrillo de jardín: aún se puede hacer, pero no está pensado para algo tan pequeño y no se obtendrán los resultados deseados.

También es importante recordar que, aunque el accionamiento suministra energía al motor, la energía del accionamiento también tiene que venir de algún sitio.

Los servoaccionamientos tienen un rango de tensión de alimentación, por lo que debe asegurarse de que puede suministrar correctamente esa tensión al servoaccionamiento.

Cada aplicación es diferente y existen muchos rangos de potencia diferentes para los accionamientos, por lo que no tiene sentido discutir qué aplicaciones necesitan qué tipo de potencia de servoaccionamiento. Basta con que obtenga la estimación más precisa de las necesidades de potencia del motor de su aplicación y comience su selección a partir de ahí.

Tamaño y factor de forma

¿Es realmente importante el tamaño? A veces. Si está fabricando una gran máquina de fabricación o un sistema de pórtico de almacén, es probable que el tamaño del servoaccionamiento no afecte a su aplicación.

Sin embargo, para aplicaciones como la robótica o los dispositivos portátiles, es crucial encontrar un servoaccionamiento que quepa en su interior.

En resumen: si una unidad no cabe, no se puede utilizar, así que es importante elegir una que sí quepa.

Por desgracia, no siempre se puede optar por la opción más pequeña y salir ganando. El tamaño suele ir de la mano de la potencia. La regla general es que cuanto mayor sea la unidad, mayor será su potencia.

Sin embargo, el impulso de las soluciones servo más compactas en la industria crea algunas excepciones a la tendencia, tales como ADVANCED Los servoaccionamientos de tamaño micro de Motion Controls. Es muy probable que un servoaccionamiento fabricado este año tenga mayor potencia que un servoaccionamiento más grande fabricado hace unos años, pero la regla general sigue siendo válida.

Las unidades no sólo tienen distintos tamaños, sino también distintos factores de forma. Esto afecta al modo en que un servoaccionamiento se integra en el sistema. Los servoaccionamientos de montaje en panel son el factor de forma tradicional de los servoaccionamientos.

Tienen un disipador en forma de soporte que se utiliza para montarlos en un panel eléctrico dentro o fuera del dispositivo, de ahí su nombre. Las unidades de montaje en panel vienen en una amplia variedad de tamaños y, por lo tanto, en una amplia gama de potencias. Si el bastidor de su dispositivo lo permite, puede que le interese una unidad de montaje en panel.

Sin embargo, si necesita una solución más compacta e integrada, debería considerar un servoaccionamiento de montaje en placa de circuito impreso, también conocido como accionamiento de estilo enchufable.

Estos accionamientos suelen conectarse directamente a una placa de control o tarjeta de montaje que tiene todas las conexiones con el motor, la tensión de alimentación, la realimentación, etc.

Los servoamplificadores de montaje en placa de circuito impreso son más comunes en dispositivos portátiles, robots y maquinaria pequeña. Si tienes poco espacio, lo más probable es que un servoamplificador de montaje en PCB sea tu mejor opción.

Para la robótica móvil, como los vehículos de guiado autónomo, es posible que desee utilizar un servoaccionamiento de montaje en vehículo. Estos servoaccionamientos están completamente protegidos por una carcasa rígida.

Al igual que los variadores para montaje en panel, tienen un disipador de calor de gran tamaño que suele estar atornillado al bastidor del dispositivo. Para aplicaciones robustas que puedan alojar un accionamiento de tamaño normalmente grande, un accionamiento de montaje en vehículo es una opción excelente.

Hay que tener en cuenta que el factor de forma no determina el rendimiento de una unidad, sino la forma en que se empaqueta la tecnología. Hay unidades de montaje en PCB que pueden superar a las de montaje en panel y viceversa.

Modos de funcionamiento

Aquí es de nuevo donde tienes que preguntar, "¿qué está haciendo tu dispositivo?" Esto es muy importante para determinar cómo debe ser controlado su motor, y por lo tanto qué modos de funcionamiento debe tener su servo drive. Los modos de funcionamiento más comunes son el par (corriente), la velocidad y el modo de posición.

Si quieres un motor que funcione a un par especificado y no necesita compensar ninguna perturbación externa, entonces el modo par es probablemente suficiente.

En algunas aplicaciones, el controlador principal es más adecuado para cerrar los bucles de velocidad o posición, lo que permite que la unidad funcione simplemente en modo de par. Casi todos los servoaccionamientos tienen modo de par.

Como alternativa, el modo de velocidad está disponible en muchos servoaccionamientos analógicos y digitales. Un accionamiento que funciona en modo de velocidad utiliza un dispositivo de realimentación para controlar la velocidad del motor, por lo que enviará potencia adicional al motor si no cumple el objetivo de velocidad. Esto es útil para aplicaciones como los sistemas de transporte, las máquinas-herramienta y la robótica móvil, en las que se desea obtener el mismo rendimiento independientemente de cualquier cambio en la carga.

El modo de posición está disponible en muchos servoaccionamientos digitales. Se utiliza cuando la posición del motor es fundamental para el funcionamiento, como en los robots de fabricación y las impresoras 3D. Al igual que el modo de velocidad, el modo de posición se basa en un dispositivo de retroalimentación para seguir su movimiento en el tiempo. Los dispositivos de retroalimentación de posición absoluta pueden identificar la posición real de un rotor en cualquier momento, independientemente de cuándo se haya encendido el dispositivo.

Como se ha mencionado anteriormente, el bucle de velocidad y los bucles de posición pueden cerrarse mediante un controlador, pero los accionamientos con modo de velocidad y/o posición pueden eliminar esta carga del controlador u ofrecer esos niveles de control en aplicaciones autónomas que no disponen de un controlador externo.

Tómese su tiempo para considerar qué tipo de control necesita su aplicación, y así podrá determinar qué modo de funcionamiento necesita su servoaccionamiento. Si necesita un servoaccionamiento que pueda cambiar de modo de funcionamiento para diferentes tareas, los accionamientos digitales de AMC tienen la opción de cambiar de modo sobre la marcha.

Control centralizado frente a control distribuido (analógico frente a digital)

En un sistema de movimiento de un solo eje, la disposición del control es menos importante; la elección de un servoaccionamiento analógico o digital puede no suponer una gran diferencia. Sin embargo, en un sistema con varios ejes de motor, hay que pensar un poco más. La elección del servoaccionamiento depende en gran medida de cómo se configure el sistema de control de movimiento, especialmente a la hora de decidir entre analógico y digital.

¿Estará bien si todo el control procede de una fuente centralizada y se envía a cada accionamiento individualmente? Si es así, podría configurar su sistema con servoaccionamientos digitales o analógicos siempre que disponga de un controlador potente que pueda manejar la lógica. También es necesario conectar cada servoaccionamiento individualmente al controlador, lo que suele requerir mucho cableado y que todos los dispositivos estén algo juntos. AMC servoaccionamientos analógicosLa familia AxCent™ está diseñada para el control centralizado.

Sin embargo, si desea distribuir el control por todo el sistema mediante una red, deberá utilizar servovariadores digitales como los de las familias de variadores DigiFlex® Performance™ y FlexPro™ de AMC. Los servoaccionamientos digitales pueden eliminar parte de la carga de procesamiento del controlador utilizando sus propios procesadores internos y almacenamiento de memoria. El control de posición puede lograrse enviando puntos de posición individuales en los que el servoaccionamiento utiliza la interpolación lineal para definir la trayectoria entre los puntos (modo síncrono cíclico), o utilizar 3^rd interpolación de orden para definir la trayectoria entre puntos (modos PVT y PV). En el caso de trayectorias de movimiento sencillas o en las que el movimiento se repite siempre, los movimientos preconfigurados en los accionamientos pueden activarse mediante sencillos comandos del controlador o de otro accionamiento.

Red

Como se ha mencionado anteriormente, los servoaccionamientos digitales permiten el control en red, lo que permite al controlador enviar sus comandos en un solo paquete a lo largo de una "cadena de margaritas" de servoaccionamientos en lugar de enviarlos a cada uno individualmente. Esto puede simplificar enormemente el cableado. Las redes también son bidireccionales, lo que permite que el accionamiento envíe información al controlador.

Sin embargo, los diferentes servoaccionamientos están diseñados para diferentes redes. Si su aplicación ya está configurada para utilizar una determinada red, lo mejor es quedarse con ella por simplicidad. Si no estás atado a una red específica para tu sistema de control de movimiento, tienes un poco más de libertad para elegir.

Para una red en tiempo real que mantenga todo perfectamente sincronizado, debería elegir un servoaccionamiento con comunicación de red basada en Ethernet, como EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET, Ethernet/IP y muchos otros. Si desea una red más tradicional y económica que siga siendo robusta y fiable, puede elegir un servovariador CANopen o Modbus.

¿Necesita un encargo?

Supongamos que ha estudiado todos los criterios que debe cumplir su servoaccionamiento y, al buscarlo, no encuentra ningún accionamiento que cumpla todos los requisitos. ¿Qué hacer a partir de ahí? En algunos casos, es posible que tenga que modificar su diseño. A veces basta con un pequeño ajuste. Otras veces, rediseñar no es suficiente o no es una opción en absoluto.

Aquí es donde debe considerar una solución de servoaccionamiento modificada o personalizada. Los servoaccionamientos modificados pueden tener varios ajustes, como la inversión lógica, el revestimiento protector o incluso la serigrafía de su logotipo en la carcasa.

Si una modificación no es suficiente, es posible que tenga que buscar una solución de servoaccionamiento a medida. Las soluciones personalizadas son servoaccionamientos diseñados y construidos exclusivamente con su aplicación en mente. Un servoaccionamiento personalizado puede marcar la diferencia en su aplicación y liberar todo su potencial, ya que está específicamente adaptado a su dispositivo. Las soluciones personalizadas suelen ser las más económicas si se tienen en cuenta los problemas de integración que pueden resolver junto con su funcionalidad específica para la aplicación

ADVANCED Motion Controls siempre está preparado, dispuesto y capacitado para diseñar y construir servoaccionamientos personalizados para el proyecto adecuado. En la actualidad, los productos personalizados y modificados representan cada uno aproximadamente un tercio de nuestro negocio, y el tercio restante son productos estándar.

No estás solo

¿Todo esto le parece abrumador? No se preocupe. Estamos aquí para ayudarle. En ADVANCED Motion Controls, le vendemos mucho más que servomotoresTrabajamos con usted para diseñar un sistema de control de movimiento que se adapte a sus necesidades. Le recomendaremos motores, cableado y controles, pero lo más importante es que le ayudaremos a elegir el servoaccionamiento perfecto para su aplicación. Contamos con más de 32 años de experiencia en el sector, así que permítanos utilizarla para ayudarle.

por Jackson McKay, ingeniero de marketing