Todos cometemos errores. Incluso las personas que llevan más de una década trabajando con servoaccionamientos cometen errores. Lo he visto incluso en innumerables ocasiones en nuestros propios laboratorios. Y admito que yo mismo he cometido errores al configurar los servoaccionamientos en un número no despreciable de ocasiones. Así que no debería sorprendernos que nuestros clientes también tengan problemas de vez en cuando y pidan ayuda.
Para facilitar la instalación de su próximo servovariador, hemos preguntado a más de 200 ingenieros de control de movimiento cuáles son los problemas más comunes que tienen los usuarios al instalar servovariadores. Estas son las cuatro áreas principales en las que las cosas pueden ir mal.
- No leer las hojas de datos y los manuales de hardware
- Cableado
- Configuración
- Problemas del sistema
Cada hoja de datos contiene información vital, como las funciones de los pines.
No leer las hojas de datos y los manuales de hardware
Esto parece obvio, pero 30% de nuestros encuestados afirmaron que su problema más común era que los clientes simplemente no leían las hojas de datos y los manuales de hardware. No es bueno.
Hay muchos errores específicos de cableado y configuración que pueden resultar de no leer los materiales de instrucción, y los exploraremos con más detalle más adelante, pero que esto sea un consejo general:
POR FAVOR, LEA EL MATERIAL QUE LE ENTREGAMOS.
Puede encontrar la hoja de datos de cada producto y los manuales de hardware correspondientes en su página de detalles del producto.
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Cableado
55% de los encuestados citaron problemas que se engloban en el amplio paraguas del cableado. Los errores de cableado son increíblemente comunes y a menudo hacen que el sistema funcione mal o no funcione en absoluto. Un simple error de cableado puede ser el catalizador que lleve a un ingeniero al límite de su cordura.
Conexiones perdidas
Algunos casos de error de cableado son de procedimiento. Un cliente puede no ver que necesita conectar una fuente de alimentación separada para los accionamientos que requieren una alimentación lógica separada, o puede no poner a tierra los pines de inhibición en los accionamientos con lógica de inhibición invertida.
Situaciones como ésta pueden evitarse, de nuevo, revisando la hoja de datos y el manual del hardware.
"Sanity check" lo básico. Alimentación lógica (si es necesaria) y cableado. Compruebe que se aplica la energía. Puede que te sientas tonto, pero te sentirás aún más tonto si te pasas una hora dándote cabezazos contra la pared y luego vuelves a comprobar lo básico, y de hecho era un problema básico."
- Nash Dingman, ADVANCED Controles de movimiento
Pero a veces sigues todos los pasos y algo sigue sin funcionar. Es posible que hayas confundido dos cables o que hayas contado mal en el tablero de clavijas. Este tipo de errores de cableado pueden ser especialmente frustrantes porque puede ser difícil encontrar dónde te has equivocado. Si has comprobado dos veces el manual de hardware, has comprobado tres veces la hoja de datos y te has golpeado la cabeza contra el escritorio durante al menos 7 minutos, puede que sea el momento de traer a otro par de ojos para que miren tu configuración.
"Haz que otra persona revise el cableado por ti, a veces es difícil detectar nuestros propios errores de cableado".
- Nicolas Cantin, Electromate
Malas conexiones
Ya hemos hablado de las conexiones fallidas, pero ¿qué pasa con las conexiones que simplemente no están bien hechas? Puede tratarse de algo tan sencillo como una clavija mal engarzada, un tornillo de conector sin apretar o cualquier otra cosa que dé lugar a una conexión eléctrica deficiente o fallida. Alrededor de 20% de nuestros encuestados dijeron que las conexiones sueltas eran una de las fuentes de error más comunes que habían encontrado con los clientes.
Me encontré con este problema con una de nuestras unidades de lanzamiento de bolas. Tenemos una demostración muy llamativa en la que lanzamos un rodamiento de bolas de 1 pulgada a través de un anillo giratorio y luego lo atrapamos (puedes verlo en el vídeo). En una feria, uno de los motores lineales empezó a sobrepasar su posición y a golpear contra el marco. El problema era intermitente y totalmente impredecible, funcionaba durante unos minutos y luego ¡slam! Se estrellaba. No sólo fue frustrante para nosotros, sino totalmente embarazoso.
No pudimos averiguar qué estaba pasando, así que apagamos la demo y la llevamos a la oficina.
Acabamos desmontando el aparato para intentar averiguar por qué ocurría esto. Intentamos ajustar la resolución del codificador, intentamos ajustar los límites de corriente, intentamos durante semanas solucionar el problema. Resultó que los cables de fase del motor estaban conectados demasiado flojos. Unas cuantas vueltas de tornillo en un conector Phoenix nos habrían ahorrado semanas de estrés.
"Vuelvo enseguida; tengo que ir a gritar y llorar a mi despacho unos minutos".
- yo
La moraleja de esta historia es que, aunque todo parezca estar bien a simple vista, hay que dar un ligero tirón a todas las conexiones de los cables para asegurarse de que están bien sujetas. Si tu sistema funciona a veces pero no todo el tiempo, es muy probable que tengas un cable suelto.
Fases incorrectas del motor
Asegúrese de comprobar las 6 combinaciones para las fases del motor (cables blanco, marrón y azul en este caso).
Hablando de las fases del motor, asegúrese de tener los cables de las fases del motor enchufados en el orden correcto cuando utilice un servomotor trifásico, porque sí, eso es realmente importante. El uso de una combinación incorrecta de fases del motor puede hacer que el motor funcione con un par bajo o incluso que no funcione en absoluto.
Con una unidad analógica, tendrás que comprobar manualmente cada una de las seis combinaciones para asegurarte de que encuentras la que mejor funciona.
Y sí, comprueba los seis. No me importa si crees que lo has encontrado al tercer intento, comprueba los seis. A menudo hay una combinación que parece funcionar decentemente pero no es la mejor. Comprueba. Todas. Seis.
En el caso de los variadores digitales, el trabajo es un poco más fácil. Puede utilizar simplemente DriveWare o el detector de fase de ACE para la primera configuración.
Malas prácticas de EMC
Otro tipo de problema de cableado que a menudo se pasa por alto son las malas prácticas de compatibilidad electromagnética (EMC). Las malas prácticas de EMC no suelen impedir que un sistema funcione, pero pueden provocar EMI (interferencias electromagnéticas), también conocidas como ruido eléctrico, que dificultan el rendimiento.
Hay muchas medidas que se pueden tomar para reducir el IME, pero nuestros encuestados citaron éstas como las que los clientes suelen olvidar.
- Los cables positivo y negativo de un mismo circuito deben ir envueltos en pares trenzados para que reduzcan los campos electromagnéticos al anularse mutuamente.
- Su accionamiento y todo el sistema eléctrico deben estar correctamente conectados a tierra.
- Sus cables de comunicación deben estar apantallados en la mayor parte de su longitud.
En el siguiente vídeo encontrarás otras prácticas para reducir el IME que puedes seguir.
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Configuración
Instalar un servoaccionamiento no es como añadir RAM o una nueva tarjeta gráfica en un PC. Los servoaccionamientos deben configurarse para que el sistema funcione correctamente, y mucha gente no se da cuenta de ello.
"Esperan sacarlos de la caja, conectarlos y que funcionen en su aplicación. Todos sabemos que esto no es práctico ni posible"
- Jim Meek, Grupo de Apoyo a la Automatización
Un tercio de los encuestados citaron cuestiones que entran en la categoría de configuración.
Mala sintonía
Sintonización del bucle de velocidad en DriveWare mediante el ámbito digital.
Al menos el 99% de las veces, las ganancias por defecto de un servoaccionamiento digital no van a ser las que su sistema necesita porque cada sistema tiene diferentes propiedades inerciales y requisitos de par/velocidad/posición.
Como mínimo, un servoaccionamiento debe ajustarse al bucle de corriente para obtener movimiento en su sistema. En el caso de los servoaccionamientos digitales, la sintonización del bucle de corriente es un paso necesario antes de realizar la autoconmutación en DriveWare o ACE. Tampoco asigne ganancias al azar; utilice un indicador como se indica en la guía de inicio rápido (una vez más, lea los materiales de instrucción) y trabaje metódicamente.
Por otro lado, tampoco querrá sobreajustar su unidad. Afinar el bucle de corriente de forma demasiado agresiva puede sobrecargar el sistema y provocar un exceso de ruido audible.
Tampoco intentes afinar los bucles fuera de orden. Afina siempre primero el bucle de corriente, luego el de velocidad y después el de posición.
No ejecutar AutoComm
Acabo de mencionar que muchos usuarios intentan ejecutar AutoComm (Conmutación automática) antes de afinar el bucle de corriente, pero lo que es posiblemente peor es no ejecutar AutoComm en absoluto. Si tu variador está mal conmutado, lo vas a pasar mal, y rara vez vas a hacer un mejor trabajo de conmutación manual que el que harías con AutoComm.
Si está utilizando una unidad digital, por favor, utilice AutoComm en ACE o DriveWare después de haber sintonizado el bucle actual. Le hará la vida mucho más fácil, se lo prometo.
Parámetros incorrectos del motor
Asegúrese de que los parámetros del motor son correctos en DriveWare o ACE
Para los accionamientos digitales, no olvide introducir los parámetros correctos del motor en el archivo de configuración de DriveWare o ACE.
Algunos motores serán reconocidos por el variador y los parámetros se rellenarán automáticamente, pero aún así es importante volver a comprobar y asegurarse de que todo está bien.
Esto incluye asegurarse de que está utilizando la resolución correcta del codificador, especialmente si el motor no está utilizando el codificador con el que vino.
Los fabricantes de motores suelen poner a disposición las hojas de datos de sus motores en línea. Estas hojas de datos deberían contener todos los parámetros correctos del motor. Gran sorpresa, le sugerimos que las lea.
Problemas del sistema
Un servoaccionamiento sólo puede funcionar tan bien como el sistema en el que se encuentra. La unidad puede estar conectada y encendida correctamente, pero no le servirá de mucho si su sistema no está preparado para ello.
Desajuste entre el motor y el accionamiento
No se utiliza un coche de RC para remolcar un autobús y no se utiliza un motor a reacción para soplar velas de cumpleaños. Los servoaccionamientos deben estar dimensionados (en términos de potencia) de forma adecuada al motor que accionan.
"A medida que los límites del control de movimiento se han desplazado desde un enfoque centralizado (controlador inteligente y amplificadores tontos) a un enfoque más descentralizado en el que la planificación y el ajuste del movimiento se realizan en el accionamiento, es necesario prestar más atención al dimensionamiento. Es necesario conocer bien la carga, la inercia y las trayectorias previstas para asegurarse de que el accionamiento tiene el ancho de banda necesario para controlar y ajustar la carga. "
- Brian Prescott, Productos de Control de Movimiento
Esto debería ser obvio, pero vemos casos de clientes que intentan comprar o utilizar accionamientos con una potencia muy inferior a la de sus aplicaciones. Si su accionamiento no tiene la potencia suficiente, no podrá alcanzar los requisitos de par o velocidad deseados.
Los problemas que plantea el uso de un accionamiento demasiado potente son menos evidentes, pero siguen siendo problemáticos. Tratar de hacer funcionar un motor de baja potencia con un accionamiento de alta potencia no sólo es un gran desperdicio de dinero, sino que también es difícil.
Imagina que estás haciendo funcionar un servo drive de 150 amperios a 4 amperios, vas a tener dificultades para conseguir un control preciso, especialmente si estás utilizando un controlador analógico. El más mínimo cambio de comando de entrada corresponderá a un cambio dramático de la salida.
Los motores tienen valores de corriente y tensión que deben ser compatibles con los de los servoaccionamientos seleccionados. Demasiada poca potencia y no podrás hacer que el motor se mueva. Demasiada potencia y quemará el motor.
Para obtener más consejos sobre cómo elegir el servoaccionamiento adecuado para su motor, lea nuestro 5 reglas básicas para seleccionar un servoaccionamiento.
El accionamiento debe ser lo suficientemente potente para el motor de su aplicación
Tampoco querrás un servomotor que sea increíblemente potente para tu motor.
No hay suficiente inductancia
Si su motor no cumple el requisito de inductancia mínima, será necesario conectar inductores a las fases del motor.
Contrariamente a la creencia común, la inductancia no es el enemigo. Algunas personas se jactan de haber reducido su inductancia a casi cero y nosotros silbamos entre dientes porque ese no es el objetivo. De hecho, la mayoría de los servoaccionamientos tienen un requisito de inductancia mínima.
Si la inductancia del motor es demasiado baja, el bucle de corriente se vuelve inestable y difícil de controlar. La respuesta oscilará y hará que el motor se sobrecaliente. Si su motor o sistema necesita más inductancia, es posible que tenga que añadir inductores a los cables de fase del motor.
Compare la inductancia del motor en la hoja de datos del motor con la inductancia de carga mínima en la hoja de datos del servoaccionamiento y asegúrese de que son compatibles. Si puede elegir entre dos motores, intente favorecer el que cumpla el requisito de inductancia de carga mínima; de lo contrario, es posible que tenga que añadir inductores adicionales al motor de baja inductancia. Esto aumenta el peso, ocupa espacio y aumenta el coste.
Dicho esto, tampoco hay que exagerar la inductancia, ya que esto puede hacer que el bucle de corriente sea lento.
Póngase en contacto con nuestro servicio técnico si tiene dudas para que podamos evaluar su sistema. La estabilidad del bucle de corriente y la eficiencia están determinadas por una serie de factores, como la inductancia del motor, la frecuencia de conmutación y la tensión del bus.
Intentar hacerlo todo a la vez
Realice su puesta a punto inicial con el motor desconectado de otros enlaces.
Si tiene un sistema mecánico complejo, no es aconsejable instalar un servoaccionamiento recién sacado de la caja e intentar hacer la configuración y puesta a punto con todo conectado. Hacerlo así no sólo es difícil, también puede ser peligroso. No querrás que un brazo robótico mal ajustado empiece a dar vueltas sin control.
En su lugar, desconecte el motor del resto del sistema y hágalo funcionar por sí solo con el servomotor. Sí, es probable que tengas que volver a afinar una vez que conectes el motor al sistema mecánico de nuevo, pero estarás en un punto de partida mucho mejor y más seguro. Una mala sintonización es un inconveniente, pero es mucho mejor que tener todo el sistema en estado de fuga o girando en la dirección equivocada.
Los errores van a ocurrir durante la configuración del servo drive, y esos errores van a ser mucho menos consecuentes cuando su motor está desconectado del resto del sistema mecánico.
Reflexiones finales
Nunca queremos disuadir a la gente de hacer preguntas y buscar ayuda. Aquí, en ADVANCED Motion Controls, siempre estaremos aquí para apoyarle. Por eso tenemos nuestro Portal de Soporte y un equipo de soporte técnico disponible durante todas las horas de funcionamiento.
Dicho esto, esperamos que esta guía le ayude a evitar algunos de estos errores comunes la próxima vez que vaya a configurar un servoaccionamiento, y quizás ni siquiera necesite nuestra ayuda.
Si hay tres conclusiones principales de este blog, deberían ser las siguientes:
- Todos somos humanos, e incluso los expertos en control de movimiento cometen errores.
- ¡En serio, por el amor de todo lo que es bueno y decente en este mundo, lee las hojas de datos y los manuales de hardware de #$!
Mira, lo entendemos. Los manuales no son precisamente fascinantes de leer, pero vamos, no los hacemos para nuestro propio disfrute.
Los manuales de hardware ofrecen instrucciones de instalación para los distintos grupos de servoaccionamientos, mientras que las hojas de datos ofrecen la distribución de los pines, la configuración de los interruptores y otra información clave para los distintos modelos de accionamientos. En conjunto, deberían proporcionarle todo lo que necesita saber sobre cómo conectar el servoaccionamiento a su sistema.
Los ponemos a tu disposición por una razón, y hemos dedicado mucho tiempo a trabajar en ellos para que sean lo más útiles posible. Te facilitarán mucho el proceso de configuración e instalación, te lo prometo.
SÓLO LÉELOS. LO DIGO EN SERIO. - Ponte en contacto con nuestro soporte técnico para obtener ayuda. Siempre estarán encantados de ayudarte 🙂 .
por Jackson McKay, ingeniero de marketing
