Come selezionare un servoazionamento

Quando si cerca un servoazionamento, si possono trovare migliaia di opzioni. ADVANCED Motion Controls offre quasi 200 servoazionamenti. Ma trovarne uno che soddisfi tutte le esigenze della vostra applicazione può essere un po' più complesso. I servoazionamenti hanno diverse gamme di potenza, dimensioni, opzioni di rete, intelligenza, fattori di forma, caratteristiche digitali e altro ancora. La selezione di un servoazionamento richiede un'attenta considerazione delle esigenze del vostro progetto e delle opzioni disponibili. Potrebbe non essere una decisione semplice, ma non deve nemmeno essere un compito scoraggiante. Lasciate che questo blog vi serva da guida per questo processo.

Preparazione: Definire l'applicazione

sviluppo di applicazioni di servoazionamentoLa vostra soluzione di controllo del movimento dovrebbe essere basata sulle esigenze della vostra applicazione, non il contrario. Come diciamo sempre, voi concentratevi sulla vostra macchina, lasciateci gestire il controllo del movimento. Prima di iniziare la ricerca dei servoazionamenti giusti, è necessario impostare i parametri per il vostro sistema di controllo del movimento, e tutto dipende da come si definisce la vostra applicazione.

Dovete cominciare a guardare il quadro generale: Cos'è che state costruendo? È una grande macchina di produzione, un robot mobile o un dispositivo da tavolo? È un sistema a uno o più assi? Che tipo di compito sta svolgendo il vostro sistema? Questo risponderà ad alcune domande di base sulla scelta del vostro servoazionamento, come i requisiti di potenza, analogico o digitale, e le modalità operative necessarie.

Poi dovete determinare quali elementi del vostro progetto sono flessibili e quali sono fissi. Questo definirà ulteriormente i parametri per il vostro sistema di controllo del movimento e, in definitiva, i parametri per la selezione del vostro servoazionamento. Dovete usare un motore specifico? C'è un requisito di spazio ristretto? Siete legati a una certa comunicazione di rete? Se c'è un margine di manovra letterale o figurato nel design del vostro progetto, allora avrete più opzioni a disposizione, ma potreste non sapere da dove cominciare. Se i vostri parametri sono più strettamente definiti, ci potrebbero essere meno opzioni da selezionare, ma potrebbero anche non essercene affatto. In questo caso, potreste dover riprogettare o considerare una soluzione personalizzata.

Fare tutte le scelte giuste

Una volta che avete impostato i vostri parametri, potete iniziare a guardare cosa hanno da offrire i diversi servoazionamenti. Come abbiamo detto prima, ci sono molti fattori da considerare. ADVANCED Motion Controls ha uno strumento di ricerca di servoazionamenti che ti permette di impostare le tue specifiche e presentarti una selezione filtrata di servoazionamenti che le soddisfano.

Potenza

servoazionamento diversi livelli di potenza tensione di correnteSubito dopo, la gamma di potenza è forse il fattore più cruciale nella scelta del servoazionamento. È necessario trovare un servo amplificatore che abbia la potenza appropriata per il motore con cui lo si sta accoppiando.

È abbastanza semplice, se il vostro azionamento non può fornire abbastanza potenza, il vostro motore non sarà in grado di girare, almeno non con la coppia o la velocità che volete. Ecco perché è così importante definire i requisiti di velocità e/o di coppia della vostra applicazione. Usando le proprietà del vostro motore e del suo carico, potete determinare le capacità di potenza necessarie del vostro servoazionamento.

alimentazione del servoazionamentoAl contrario, volete anche assicurarvi che il vostro servoazionamento non sia significativamente sovrapotenziato per il vostro motore. Se stai spingendo troppa corrente, puoi friggere facilmente il tuo motore in un sistema gravemente sproporzionato. Anche se fai funzionare il tuo azionamento al limite inferiore della sua gamma operativa, dove tecnicamente soddisfa la potenza del motore, non è raccomandato per un controllo preciso. Sarebbe come cercare di pettinarsi i capelli con un rastrello da giardino - potete ancora farlo, ma non è fatto per qualcosa di così piccolo, e non otterrete i risultati desiderati.

È anche importante ricordare che mentre l'azionamento fornisce l'alimentazione al motore, anche l'alimentazione dell'azionamento deve venire da qualche parte. I servoazionamenti hanno una gamma di tensione di alimentazione, quindi è necessario assicurarsi di poter fornire correttamente quella tensione al servoazionamento.

Ogni applicazione è diversa e ci sono così tante gamme di potenza diverse per gli azionamenti, quindi non ha senso discutere di quali applicazioni hanno bisogno di quale tipo di potenza del servoazionamento. Basta ottenere la stima più precisa delle esigenze di potenza del motore della vostra applicazione e iniziare la vostra selezione da lì.

Dimensioni e fattore di forma

selezione del servoazionamentoLe dimensioni sono davvero importanti? A volte. Se state costruendo una grande macchina di produzione o un sistema a portale per il magazzino, allora le dimensioni del servoazionamento probabilmente non influiscono in alcun modo sulla vostra applicazione. Tuttavia, per applicazioni come la robotica o i dispositivi portatili, trovare un servoazionamento che si adatti all'interno è fondamentale. In conclusione: se un azionamento non si adatta, allora non potete usarlo, quindi è importante sceglierne uno che si adatti.

Sfortunatamente, non si può sempre andare con l'opzione più piccola ed essere al sicuro. Le dimensioni generalmente vanno di pari passo con la potenza. La regola generale è che più grande è l'unità, maggiore è la potenza che può fornire. Tuttavia, la spinta verso soluzioni servo più compatte nell'industria crea alcune eccezioni alla tendenza, come ADVANCED I micro servoazionamenti di Motion Controls. Un servoazionamento fatto quest'anno può molto probabilmente avere una potenza maggiore di un servoazionamento più grande fatto qualche anno fa, ma la regola generale vale ancora.

Le unità non sono solo di diverse dimensioni, ma anche di diversi fattori di forma. Questo influenza il modo in cui un drive sarà integrato nel vostro sistema. I servoazionamenti a pannello sono il fattore di forma tradizionale dei servoazionamenti. Hanno un dissipatore a forma di staffa che viene utilizzato per montarli su un pannello elettrico all'interno o all'esterno del dispositivo, da cui il nome. Gli azionamenti a pannello sono disponibili in un'ampia varietà di dimensioni, e quindi una vasta gamma di potenze. Se il telaio del vostro dispositivo lo permette, allora potreste prendere in considerazione un'unità per il montaggio a pannello.

mano robotica con servoazionamentoTuttavia, se avete bisogno di una soluzione più compatta e incorporata, dovreste considerare un servoazionamento per montaggio su PCB, noto anche come un azionamento di tipo plug-in. Queste unità in genere si inseriscono direttamente in una scheda di controllo o scheda di montaggio che ha tutti i collegamenti al motore, alla tensione di alimentazione, al feedback, ecc. I servoamplificatori montati su scheda sono più comunemente visti in dispositivi portatili, robot e macchinari più piccoli. Se hai poco spazio, è probabile che un'unità per montaggio su scheda sia la scelta migliore.

Per la robotica mobile come i veicoli guidati autonomi, potreste voler usare un servoazionamento per il montaggio su veicolo. Queste unità sono completamente racchiuse in un guscio duro, che le mantiene al sicuro. Come gli azionamenti a pannello, hanno un grande dissipatore di calore che di solito è imbullonato al telaio del dispositivo. Per le applicazioni robuste che possono ospitare un'unità tipicamente di grandi dimensioni, un'unità per montaggio su veicolo è una scelta eccellente.

Tenete a mente che il fattore di forma non determina le prestazioni di un'unità, determina solo il modo in cui la tecnologia è confezionata. Ci sono unità montate su PCB che possono superare quelle montate su pannello e viceversa.

Modalità di funzionamento

servoazionamento cnc plasma cutterQuesto è di nuovo il punto in cui dovete chiedere: "cosa sta facendo il vostro dispositivo?". Questo è molto importante per determinare come il vostro motore dovrebbe essere controllato, e quindi quali modalità operative deve avere il vostro servoazionamento. Le modalità operative più comuni sono la coppia (corrente), la velocità e la modalità di posizione.

Se si desidera un motore che funzioni a una coppia specifica e non ha bisogno di compensare alcun disturbo esterno, allora la modalità coppia è probabilmente sufficiente. In alcune applicazioni, il controllore principale è più adatto a chiudere gli anelli di velocità o di posizione, il che permette all'azionamento di funzionare semplicemente in modalità coppia. Quasi tutti i servoazionamenti che si possono trovare hanno la modalità di coppia.

In alternativa, la modalità velocità è disponibile su molti servoazionamenti analogici e digitali. Un azionamento che opera in modalità velocità utilizza un dispositivo di feedback per tenere traccia della velocità del motore, quindi invierà potenza extra al motore se non riesce a soddisfare il target di velocità. Questo è utile per applicazioni come i sistemi di trasporto, le macchine utensili e la robotica mobile dove si desidera la stessa prestazione indipendentemente da qualsiasi cambiamento di carico.

La modalità di posizione è disponibile su molti servoazionamenti digitali. Viene utilizzata quando la posizione del motore è critica per il funzionamento, come nei robot di produzione e nelle stampanti 3D. Come la modalità di velocità, la modalità di posizione si basa su un dispositivo di feedback per tracciare il suo movimento nel tempo. I dispositivi di feedback di posizione assoluta possono identificare la vera posizione di un rotore in qualsiasi momento, indipendentemente da quando il dispositivo è stato acceso.

Come menzionato in precedenza, l'anello di velocità e quello di posizione possono essere chiusi da un controllore, ma gli azionamenti con modalità di velocità e/o posizione possono togliere questo peso dal controllore o offrire questi livelli di controllo in applicazioni standalone che non hanno un controllore esterno.

Prendete tempo per considerare il tipo di controllo di cui ha bisogno la vostra applicazione, poi sarete in grado di determinare quale modalità operativa richiede il vostro servoazionamento. Se avete bisogno di un servoazionamento che può cambiare modalità di funzionamento per compiti diversi, i drive digitali AMC hanno come opzione la commutazione di modalità al volo.

Controllo centralizzato o distribuito (analogico o digitale)

Selezione del servoazionamento analogicoIn un sistema di movimento ad asse singolo, il layout di controllo è meno importante; la scelta di un servoazionamento analogico o digitale potrebbe non fare molta differenza. In un sistema con più assi motore, tuttavia, si ha un po' più da pensare. La scelta del servoazionamento dipende molto da come state impostando il vostro sistema di controllo del movimento, in particolare nel decidere tra analogico e digitale.

Andrà bene se tutto il controllo proviene da una fonte centralizzata e viene inviato ad ogni azionamento individualmente? Se è così, potreste impostare il vostro sistema sia con servoazionamenti digitali che analogici, purché abbiate un controller potente che possa gestire la logica. È inoltre necessario collegare ogni servoazionamento individualmente al controllore, il che di solito richiede molto cablaggio e che tutti i dispositivi siano piuttosto vicini tra loro. La famiglia di servoazionamenti analogici di AMC, AxCent™, è progettata per il controllo centralizzato.

Tuttavia, se si desidera distribuire il controllo in tutto il sistema utilizzando una rete, allora è necessario utilizzare servoazionamenti digitali come quelli delle famiglie di azionamenti DigiFlex® Performance™ e FlexPro™ di AMC. I servoazionamenti digitali possono togliere parte del carico di elaborazione dal controllore utilizzando i propri processori interni e la propria memoria. Il controllo della posizione può essere ottenuto inviando singoli punti di posizione in cui il servoazionamento utilizza l'interpolazione lineare per definire il percorso tra i punti (modalità sincrona ciclica), oppure utilizzare 3rd interpolazione di ordine per definire il percorso tra i punti (modalità PVT e PV). Per i percorsi di movimento semplici o dove il movimento è sempre ripetuto, gli spostamenti preconfigurati sugli azionamenti possono essere attivati da semplici comandi dal controllore o da un altro azionamento.

Rete

rete di comunicazione del servoazionamentoCome menzionato in precedenza, i servoazionamenti digitali permettono un controllo di rete, consentendo al controllore di inviare i suoi comandi in un pacchetto lungo una "daisy chain" di servoazionamenti piuttosto che a ciascuno individualmente. Questo può semplificare notevolmente il cablaggio. Le reti sono anche bidirezionali, permettendo al drive di inviare informazioni al controllore.

Tuttavia, servoazionamenti diversi sono progettati per reti diverse. Se la vostra applicazione è già impostata per utilizzare una certa rete, allora è meglio attenersi a quella per semplicità. Se non siete legati a una rete specifica per il vostro sistema di controllo del movimento, avete un po' più di libertà di scelta.

Per una rete in tempo reale che manterrà tutto perfettamente sincronizzato, si dovrebbe scegliere un servoazionamento con comunicazione di rete basata su Ethernet come EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET, Ethernet/IP e molti altri. Se si desidera una rete più tradizionale ed economica che sia comunque robusta e affidabile, si può scegliere un servoazionamento CANopen o Modbus.

Hai bisogno di una personalizzazione?

servoazionamenti personalizzatiDiciamo che avete esaminato tutti i criteri che il vostro servoazionamento deve soddisfare, e poi andate a cercare e non riuscite a trovare un solo azionamento che soddisfi tutte le caselle. Dove si va a parare? In alcuni casi, potresti dover modificare il tuo progetto. A volte basta una piccola modifica. Altre volte, riprogettare non è sufficiente o non è affatto un'opzione.

È qui che dovreste considerare una soluzione di servoazionamento modificata o personalizzata. I servoazionamenti modificati possono avere varie modifiche come l'inversione della logica, il rivestimento protettivo, o anche la serigrafia del vostro logo sul case.

Se una modifica non è sufficiente, allora potrebbe essere necessario cercare una soluzione di servoazionamento personalizzata. Le soluzioni personalizzate sono servoazionamenti progettati e costruiti esclusivamente con la vostra applicazione in mente. Un servoazionamento personalizzato può fare drasticamente la differenza per la vostra applicazione e sbloccare il suo pieno potenziale, in quanto è fatto su misura per il vostro dispositivo. Le soluzioni personalizzate sono spesso le più economiche se si considerano i problemi di integrazione che possono risolvere insieme alla loro funzionalità specifica per l'applicazione

ADVANCED Motion Controls è sempre pronta, disponibile e capace di progettare e costruire servoazionamenti personalizzati per il progetto giusto. Oggi, i prodotti personalizzati e modificati costituiscono circa un terzo della nostra attività, mentre il terzo restante è costituito da prodotti standard.

Non sei solo

Tutto questo vi sembra opprimente? Per favore, non preoccupatevi. Siamo qui per aiutarvi. Su ADVANCED Motion Controls non si limita a vendervi servoazionamenti, ma lavora con voi per progettare un sistema di controllo del movimento che funzioni per voi. Vi consiglieremo motori, cablaggi e controlli, ma soprattutto vi aiuteremo a scegliere il servoazionamento perfetto per la vostra applicazione. Abbiamo oltre 32 anni di esperienza nel settore, quindi lasciate che la usiamo per aiutarvi.

 

da Jackson McKay, ingegnere di marketing

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