5 regole del pollice quando si seleziona un servoazionamento

Selezione del servoazionamento

Aumentate il vostro successo nella scelta di un servoazionamento seguendo alcune regole empiriche.

Nel mondo dei sistemi servo, ci sono due tipi di problemi che si possono incontrare:

  1. Problemi che vengono scoperti presto e possono essere affrontati prima che arrivino al cliente.
  2. Problemi che vengono scoperti tardi - dopo l'inizio della produzione o dopo che arrivano al cliente. Questi sono i peggiori.

Non sarebbe bello se ci fosse una serie di linee guida o "regole del pollice" per aiutarvi ad evitare i problemi prima che sia troppo tardi?

Beh, siete fortunati. Abbiamo compilato una lista di 5 regole di base da tenere a mente quando si sceglie un servoazionamento.

Hai fretta e non hai tempo di leggere questo?  Scarica questo pratico foglio di istruzioni!

Scenario

Hai progettato un fantastico robot per le consegne che è stato installato in molte località. Tutto sembra perfetto finché non ricevi una chiamata da un cliente preoccupato, i loro robot continuano a rimanere bloccati su un pendio. Uh Oh.

Contesto: Il robot mobile autonomo (AMR) che hai progettato utilizza servoazionamenti per alimentare le ruote di trazione. Durante lo sviluppo tutto è stato controllato e superato a pieni voti - almeno per quanto hai potuto constatare. Lo stesso vale per i test iniziali in alcune strutture dei clienti. Allora perché qualcuno ora si lamenta che i robot vanno in stallo? Cosa succede? Inoltre, questo potrebbe essere il primo di altri richiami a venire?

Dopo alcune indagini e dopo aver preso alcune misure, si vede che i servoazionamenti stanno raggiungendo i loro limiti di corrente.

#1 Assicurarsi che ci sia abbastanza corrente

Regola del pollice

Includi un ulteriore 25% di headroom al limite di corrente oltre a quello che pensi sia necessario per l'applicazione.

Perché è importante

La capacità di corrente aggiuntiva può garantire un funzionamento ininterrotto quando le condizioni sono diverse da quelle previste. È facile sbagliarsi, specialmente quando l'ambiente di applicazione può essere molto diverso da quello di prova. Un po' di corrente in più può prevenire problemi in seguito.

Quando aiuta

  • Quando le condizioni cambiano - nello scenario di cui sopra una nuova posizione aveva una pendenza più ripida di quella per cui il robot era stato testato.
    • Su una superficie piana, colpire il limite di corrente potrebbe significare solo un'accelerazione più lenta. Sui pendii colpire il limite di corrente potrebbe significare uno stallo.
  • Quando le macchine invecchiano - l'attrito può aumentare nel tempo rendendo necessaria più potenza per fare la stessa cosa. Questo può accadere con qualsiasi tipo di macchina, non solo con i robot mobili.
  • Quando il carico cambia - i clienti possono aumentare il carico utile.

Un'altra cosa da considerare, se si aumenta il limite di corrente, assicurarsi che il motore possa gestire la corrente aggiuntiva!

#2 Consentire le fluttuazioni di tensione

Regola del pollice

Quando possibileSi dovrebbe selezionare una combinazione di alimentazione e servoazionamento che dia almeno 25% di spazio libero tra la tensione di alimentazione E sia il limite di sottotensione che il limite di sovratensione del servoazionamento.

Perché è importante

Le fluttuazioni di tensione si verificano per una serie di motivi e causano scatti fastidiosi sia per condizioni di sottotensione che di sovratensione. L'aumento della headroom permette oscillazioni più ampie che aumentano l'affidabilità.

Quando aiuta

Aumentare l'headroom di tensione può aiutare in queste situazioni.

  • Quando la tensione di linea all'installazione è diversa dalla tensione di linea dove avete sviluppato la macchina.  "Tensione di linea" significa la tensione che viene fornita da una presa AC nella tua struttura.  Le differenze possono essere particolarmente pronunciate quando si confrontano le tensioni in diversi paesi.
    • Poiché molti sistemi di controllo del movimento usano alimentazioni non regolate, qualsiasi cambiamento nella tensione di linea cambierà la tensione che viene fornita al servoazionamento.
    • Esempio - per un servoazionamento che è valutato a 20-80VDC:
      • Un'alimentazione a 24VDC non regolata potrebbe plausibilmente essere troppo bassa in alcuni posti
      • Un'alimentazione non regolata a 80VDC potrebbe essere troppo alta in alcuni posti

        Scenari di rigenerazione del servoazionamento

        La rigenerazione è la più severa nelle applicazioni verticali e durante una forte decelerazione.

  • Quando la rigenerazione è un fattore - La rigenerazione è quel momento magico in cui il motore passa dal consumare energia al diventare un generatore. Il flusso di energia comincia ad andare all'indietro causando problemi come l'eccesso di tensione nell'alimentazione. Senza entrare troppo nei dettagli, la tensione di rigenerazione può andare molto più in alto di quanto la maggior parte delle persone si aspetterebbe con conseguente spegnimento per sovratensione e in alcuni casi anche componenti danneggiati.
  • Quando le batterie si scaricano - Con le applicazioni alimentate a batteria si dovrebbe prendere in considerazione il limite di sottotensione e assicurarsi che il servoazionamento funzionerà ancora quando la batteria si scarica. Se la batteria è già scarica, e improvvisamente si inizia ad assorbire tutta la potenza, di quanto scenderà la tensione?

Scenario

Stai impostando un sistema e applicando l'alimentazione per la prima volta e poi CRACK! C'è del fumo nell'aria e un lampo di luce. Ops, cosa è successo?

Hai fatto una sciocchezza, ecco cosa.

Da quello che sembra, qualcosa sul servo drive si è bruciato e il computer non funziona più. Dopo alcune chiamate sembra che tu abbia usato un alimentatore non isolato con un servoazionamento non isolato. La massa flottante dell'alimentatore ha creato una corrente enorme che ha viaggiato attraverso la massa del segnale del servoazionamento e anche attraverso la massa del controller.

Ok, allora vediamo cosa è successo. Il tipo più semplice di alimentatori consiste in un raddrizzatore a onda piena e un condensatore. Forniscono molta potenza a basso costo. Sono anche non isolati, il che significa che hanno una terra fluttuante dove il potenziale di tensione tra la terra dell'alimentatore e la terra è diverso, di solito di oltre 150V! Non solo c'è una differenza di tensione, ma c'è anche molta potenza dietro la differenza, quindi una resistenza pull-down è fuori questione. Infatti c'è abbastanza potenza per far saltare un fusibile o bruciare il filo o la traccia che cerca di collegare i due. Questi tipi di alimentatori vanno perfettamente bene per l'uso con i servoazionamenti con una condizione, i servoazionamenti che si collegano a loro devono avere un isolamento tra la terra di alimentazione e la terra del segnale.

Abbiamo stabilito che l'alimentatore non ha isolamento in questo scenario, quindi vediamo cosa succede quando lo si collega a un servoazionamento che non ha isolamento. Con un servoazionamento non isolato questo significa che la massa dell'alimentazione e la massa del segnale sono collegate internamente insieme (al contrario di un'unità isolata dove le due masse sono separate). Tenete anche presente che i servoazionamenti sono collegati ad altre cose come cavi con schermatura, controller, schede di rete, computer, alimentatori logici e altro. Affinché tutti questi dispositivi lavorino insieme, le loro masse di segnale sono collegate insieme; e con tutte queste connessioni ci sono percorsi multipli verso la terra.

L'isolamento è necessario sia nell'alimentatore che nel servoazionamento per evitare rischi di shock e danni.

A questo punto avrete probabilmente collegato i punti del nostro scenario, ma cerchiamo di essere chiari. L'alimentatore aveva una massa flottante che era collegata alla massa di alimentazione del servoazionamento. Poiché il servoazionamento non era isolato, questo significa che la massa dell'alimentazione era collegata alla massa del segnale, che a sua volta era collegata alla massa di tutti gli altri componenti del sistema. Dato che la massa dell'alimentazione era fluttuante, creava un'enorme corrente che prendeva qualsiasi strada per arrivare alla terra causando scintille e distruggendo qualsiasi componente sfortunato si trovasse sulla strada.

#3 Assicurati di avere l'isolamento

Regola del pollice

Per evitare problemi è necessaria almeno una di queste due cose:

  • Un trasformatore di isolamento tra la linea AC e la massa dell'alimentatore. E/O
  • Isolamento ottico tra la terra di alimentazione del servoazionamento e la terra del segnale.

I produttori dell'alimentatore e/o del servoazionamento possono dirvi se hanno l'isolamento. L'informazione dovrebbe essere nella scheda tecnica.

Si noti che questa regola non si applica ai sistemi alimentati a batteria o per i servoazionamenti che prendono direttamente l'alimentazione CA.

Gli alimentatori che non hanno trasformatori sono meno costosi e più potenti. Sono sicuri da usare se il servoazionamento ha un isolamento incorporato.

 

I servoazionamenti senza isolamento possono essere più piccoli e meno costosi. Sono sicuri da usare se l'alimentazione ha un trasformatore di isolamento.

Perché è importante

La tensione raddrizzata da un'alimentazione AC crea una terra flottante. La differenza di tensione tra la terra flottante e la terra spesso supera i 150V. Questa differenza di tensione crea un percorso di corrente abbastanza forte da distruggere il servoazionamento e altri componenti. L'isolamento protegge l'attrezzatura dai danni bloccando il percorso di corrente verso terra.

L'isolamento dell'alimentazione è comune alle basse tensioni. L'isolamento del servoazionamento è comune a tensioni più alte.

Quando aiuta

  • Ogni volta che l'alimentazione proviene da una fonte AC
    • Prestare particolare attenzione quando si usano alimentatori che emettono una tensione nell'intervallo di 100 - 200VDC - La ragione ha a che fare con il modo in cui i servoazionamenti e gli alimentatori sono costruiti:
      • Gli alimentatori classificati sotto i 100VDC di solito usano trasformatori step-down per abbassare la tensione. Questi trasformatori forniscono anche l'isolamento.
      • I servoazionamenti classificati per funzionare al di sopra di 200VDC sono di solito isolati a causa di problemi di sicurezza e di rumore.

#4 Non prendere troppo potere

grande servoazionamento con motore piccolo

Un servoazionamento sovradimensionato occupa spazio prezioso e aumenta il costo del sistema.

Regola del pollice

Sì, è bene avere una potenza extra, ma non esagerare.

Perché è importante

Nella maggior parte dei casi troppa potenza non influenzerà le prestazioni, ma può aumentare i costi che potrebbero incidere sui profitti. Se il vostro sistema usa solo 2A continui e al massimo 6A di picco, allora non ha davvero senso avere un servoazionamento che eroga 30A continui e 60A di picco. In questa situazione dovreste sicuramente abbassare il limite di corrente per proteggere il motore, supponendo che il motore sia stato adeguatamente dimensionato per l'applicazione.

Quando aiuta

  • Quando si cerca di controllare i costi - perché pagare per un'unità più costosa quando non è necessario?
  • Quando hai bisogno di risparmiare spazio - Un disco più potente di solito è più grande, puoi permetterti lo spazio extra?
  • Quando hai bisogno di un migliore controllo della corrente - Un azionamento scalato per una corrente molto più alta potrebbe non avere il controllo fine della corrente necessario per l'applicazione.

Uno sguardo più attento alla scala attuale

Una cosa che un progettista di macchine potrebbe non considerare è lo scaling di corrente. Il current loop è il ciclo più interno ed è il fondamento di un sistema ad alte prestazioni. Quando vuoi che un sistema funzioni davvero bene, devi iniziare con un buon current loop.

...Ok, torniamo alla scalatura della corrente... Quando progettiamo i nostri servoazionamenti, scaliamo il feedback di corrente alla potenza del servoazionamento. Cosa significa esattamente? Beh, se prendiamo un drive da 50A, l'intera gamma di uscita - in questo caso da -50A a +50A deve essere rappresentata con un segnale da -10V a +10V, o nel caso di un drive digitale deve essere rappresentata con un certo numero di bit, 2^14 bit per esempio.

Per questo esempio ciò significa che la scalatura sarebbe

(segnale ±10V) / (uscita ±50A)
=
(gamma 20V) / (gamma 100A)
=
200mV/A per l'analogico o circa 160bits/A per il digitale

Quindi dove stiamo andando con questo? Il punto è che più alta è la corrente nominale del servoazionamento, più il feedback di corrente deve essere scalato. Poiché il feedback deve coprire una gamma più ampia, si inizia a perdere la risoluzione per il controllo di piccole correnti. Se avete un'applicazione che ha bisogno di una bassa corrente, otterrete un migliore controllo della corrente selezionando un servoazionamento che è più vicino al valore nominale dell'applicazione.

Nella maggior parte dei casi non è davvero la fine del mondo se la scala è lontana, ma non ti stai facendo alcun favore

#5 Parla sempre con il supporto tecnico

ADVANCED Supporto tecnico di Motion Controls per raccomandare i servoazionamenti

Risparmia tempo prezioso e riduci gli errori rivolgendoti al supporto tecnico.

Regola del pollice

Se hai delle domande o ti trovi di fronte a una decisione difficile, contatta il nostro supporto tecnico. Dalle domande più semplici a quelle più complesse, possiamo aiutarti a indirizzarti nella giusta direzione.

Perché è importante

Il tempo è denaro e di solito è molto più veloce chiedere aiuto piuttosto che cercare di capire le cose da soli. Siamo orgogliosi di avere uno dei team di supporto tecnico più reattivi del settore, quindi se ci contattate siamo qui per aiutarvi. Online di solito rispondiamo entro un giorno lavorativo. Al telefono abbiamo personale a disposizione durante il nostro normale orario di lavoro.

Quando aiuta

  • Quando si seleziona un servoazionamento - Anche se hai coperto tutti gli angoli e sei sicuro di aver scelto il servoazionamento giusto, non fa male allungare la mano e chiedere a qualcun altro di dare un'occhiata.
  • Quando non sei sicuro di una caratteristica - se c'è una caratteristica che giocherà un ruolo critico nel vostro progetto, non fa male parlare con qualcuno per assicurarsi che soddisfi le vostre aspettative.
  • Quando è necessario controllare la compatibilità con altri componenti - I servoazionamenti si collegano a molti componenti diversi. Contattateci se non siete sicuri del feedback, del motore, della rete o di altre cose che pensate di collegare all'unità.
  • Ogni volta che sei bloccato - Se sei nuovo ai servoazionamenti o ai nostri prodotti, c'è una curva di apprendimento. Risparmia un po' di tempo e di aggravamento e contattaci in modo che possiamo aiutarti!
  • Quando hai bisogno di aiuto per la risoluzione dei problemi - Sia che si tratti di far funzionare qualcosa la prima volta, o di risolvere un problema di una macchina che improvvisamente ha smesso di funzionare. Contattateci e lasciate che vi aiutiamo a rimettervi in funzione.

Regola bonus segreta: Ogni applicazione è diversa, quindi, come implica il termine "regola empirica", nessuna di queste regole è assoluta... tranne chiamare il supporto tecnico. Chiamate sempre il supporto tecnico.

Di Rene Ymzon, responsabile marketing

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