Cómo seleccionar un servoaccionamiento

Cuando busque un servoaccionamiento, podrá encontrar miles de opciones. ADVANCED Motion Controls ofrece casi 200 servoaccionamientos por sí solos. Pero encontrar uno que satisfaga todas las necesidades de su aplicación puede ser un poco más complejo. Los servoaccionamientos tienen diferentes 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 para ese proceso.

Preparar: Defina su aplicación

desarrollo de aplicaciones de servoaccionamientoSu solución de control de movimiento debe basarse en las necesidades de su aplicación, y no al revés. Como siempre decimos, concéntrese en su máquina y deje que nosotros nos encarguemos 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 aún más los parámetros de su sistema de control de movimiento y, en última instancia, los parámetros para la selección de su servoaccionamiento. ¿Tiene que utilizar un motor específico? ¿Existe un requisito de espacio reducido? ¿Está casado con una determinada comunicación de red? Si existe un margen de maniobra literal o figurado en el diseño de su proyecto, dispondrá de más opciones, pero es posible que no sepa por dónde empezar. Si los parámetros están más definidos, puede que haya menos opciones para elegir, pero también puede que no haya ninguna. En ese caso, es posible que tenga que rediseñar o considerar una solución personalizada.

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

servo drive diferentes niveles de potencia corriente tensiónDe 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.

fuente de alimentación del servoaccionamientoA la inversa, también debes asegurarte de que tu servo drive no tenga una potencia excesiva para tu motor. Si usted está empujando demasiada corriente, puede freír su motor fácilmente en un sistema severamente incompatible. Incluso si usted ejecuta su unidad en el extremo inferior de su rango de operación donde técnicamente cumple con la calificación del motor, no se recomienda para un control preciso. Sería como intentar peinarse con un rastrillo de jardín: aún puedes hacerlo, pero no está pensado para algo tan pequeño, y no obtendrás 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 debes asegurarte de que puedes suministrar adecuadamente 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

selección de servomotores¿Es realmente importante el tamaño? A veces. Si está fabricando una gran máquina de fabricación o un sistema de pórtico de almacén, probablemente 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 se adapte al interior. En resumen: si un servoaccionamiento no cabe, no se puede utilizar, por lo que es importante seleccionar uno que sí que quepa.

Desgraciadamente, no se puede optar siempre por la opción más pequeña y salir airoso. El tamaño suele ir de la mano de la potencia. La regla general es que cuanto más grande es el accionamiento, más potencia puede ofrecer. Sin embargo, el impulso de las soluciones de servo más compactas en la industria crea algunas excepciones a la tendencia, 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 vienen en diferentes tamaños, sino también en diferentes factores de forma. Esto afecta a la forma en que un accionamiento se integrará en su sistema. Los servoaccionamientos de montaje en panel son el factor de forma tradicional de los servoaccionamientos. Tienen un disipador con forma de soporte que se utiliza para montarlos en un panel eléctrico dentro o fuera del dispositivo, de ahí su nombre. Los servoaccionamientos de montaje en panel están disponibles en una gran variedad de tamaños y, por tanto, en una amplia gama de potencias. Si el marco de su dispositivo lo permite, entonces puede considerar una unidad de montaje en panel.

mano robótica con servomotorSin 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 servoaccionamientos suelen conectarse directamente a una placa de control o tarjeta de montaje que tiene todas las conexiones al motor, la tensión de alimentación, la retroalimentación, etc. Los servoamplificadores de montaje en placa de circuito impreso se suelen ver en dispositivos portátiles, robots y maquinaria de menor tamaño. Si tiene poco espacio, lo más probable es que una unidad de montaje en PCB sea su mejor opción.

Para la robótica móvil, como los vehículos guiados autónomos, es posible que desee utilizar un servoaccionamiento montado en el vehículo. Estos servoaccionamientos están completamente encerrados en una carcasa dura, lo que los mantiene seguros. Al igual que los accionamientos de montaje en panel, tienen un gran disipador de calor que suele estar atornillado al bastidor del dispositivo. Para aplicaciones robustas que pueden acomodar una unidad de gran tamaño, una unidad de montaje en vehículo es una excelente opción.

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

servo drive cnc plasma cutterAquí 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 desea un motor que funcione con un par determinado y no necesita compensar ninguna perturbación externa, probablemente el modo de par sea suficiente. En algunas aplicaciones, el controlador principal es más adecuado para cerrar los lazos de velocidad o posición, lo que permite que el accionamiento simplemente funcione en modo par. Casi todos los servoaccionamientos que se pueden encontrar 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)

Selección de servomotores analógicosEn 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 viene de una fuente centralizada y se envía a cada unidad individualmente? Si es así, podrías configurar tu sistema con servoaccionamientos digitales o analógicos siempre que tengas un controlador potente que pueda manejar la lógica. También es necesario conectar cada servovariador individualmente al controlador, lo que suele requerir mucho cableado y que todos los dispositivos estén algo juntos. La familia de servoaccionamientos analógicos de AMC, 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 3rd 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

red de comunicación del servoaccionamientoComo 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?

servoaccionamientos personalizadosSupongamos 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 a medida para el proyecto adecuado. En la actualidad, los productos personalizados y modificados representan cada uno aproximadamente un tercio de nuestro negocio, siendo el tercio restante productos estándar.

No estás solo

¿Todo esto le parece abrumador? No se preocupe. Estamos aquí para ayudarle. En ADVANCED En Motion Controls, no nos limitamos a venderle servoaccionamientos; trabajamos 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. Tenemos más de 32 años de experiencia en el sector, así que permítanos utilizarla para ayudarle.

 

por Jackson McKay, ingeniero de marketing

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