Cos'è la commutazione di modalità al volo?

Quando si ha a che fare con un sistema di servoazionamento digitale, l'ultima cosa che si desidera è il traffico del bus di rete e le interferenze che impediscono alla macchina di funzionare in modo efficiente. I servoazionamenti intelligenti possono togliere il carico dal controllore e dalla rete chiudendo invece i cicli di feedback dalla loro parte. Tuttavia, diversi compiti sono più adatti a diverse modalità di funzionamento degli azionamenti, e questo significa chiudere diversi loop.

Ecco perché ADVANCED Motion Controls ha implementato la commutazione di modalità al volo in tutti i nostri servoazionamenti digitali, che possono essere configurati con DriveWare .

Le applicazioni di movimento avanzate richiedono una resa stabile del movimento e affidabilità quando si passa tra diverse modalità operative. Diverse modalità di controllo, come la modalità di coppia, la modalità di velocità e la modalità di posizione, sono più adatte a diverse operazioni. La commutazione di modalità al volo permette agli operatori di passare senza soluzione di continuità tra diverse configurazioni di loop all'interno del loro controller senza causare interferenze all'applicazione in questione.

Abbiamo sviluppato questa tecnologia dopo aver lavorato su un'asciugatrice a rotazione per wafer di semiconduttori. I wafer dovevano essere fatti girare a una data velocità per un certo periodo di tempo (modalità di velocità) e poi ruotati nella posizione corretta (modalità di posizione). La transizione doveva avvenire mentre il wafer era ancora in movimento ed essere fluida e senza soluzione di continuità.

Un'altra applicazione per la nostra commutazione di modalità on-the-fly è dispositivi acustici diretti. Questi dispositivi audio sono utilizzati per una comunicazione marittima forte ma precisamente diretta. Gli operatori usano un joystick per acquisire un bersaglio mentre gli azionamenti sono in modalità velocità, e poi passano alla modalità posizione quando passano il controllo al computer per mantenere il bersaglio.

Modalità di funzionamento del servoazionamento

La commutazione al volo permette agli operatori di passare tra diversi metodi di controllo attivando uno dei modi di controllo del servoazionamento. Come menzionato in precedenza, ci sono tre modalità standard per i servoazionamenti.

• Modalità di coppia - Conosciuta anche come modalità di corrente, la modalità di coppia chiude l'anello di corrente. L'azionamento regolerà il flusso di corrente al motore per ottenere una coppia desiderata. Questo è il livello di controllo più elementare e solitamente il minimo indispensabile per un servoazionamento, poiché la corrente e la coppia hanno una relazione direttamente proporzionale.
• Modalità velocità - Oltre a chiudere l'anello di corrente, un servoazionamento in modalità velocità chiude anche l'anello di velocità, principalmente regolando la tensione di uscita in modo che il motore funzioni a una velocità target. A differenza della modalità di coppia, un azionamento che funziona in modalità di velocità farà delle regolazioni per mantenere il motore ad una velocità specifica nonostante i cambiamenti del carico.
• Modalità di posizione - Come probabilmente avete indovinato, la modalità di posizione chiude il loop di posizione in aggiunta ai loop di corrente e velocità. In modalità di posizione, l'azionamento regolerà la corrente e la tensione di uscita per garantire che il motore raggiunga o mantenga gli obiettivi di posizione desiderati.

Poiché queste modalità si costruiscono l'una sull'altra, l'ordine standard di regolazione del loop in DriveWare è prima il current loop, poi il velocity loop, poi il position loop.

Usare la commutazione di modalità al volo

A differenza della maggior parte degli strumenti, la commutazione on-the-fly permette di ottimizzare il dispositivo per una coppia, una velocità o un posizionamento precisi senza sacrificare l'integrità del dispositivo o rallentare il traffico del bus di rete.

La commutazione di modalità al volo fornisce al vostro servoazionamento e al vostro controller una maggiore flessibilità per cambiare modalità per compiti diversi all'interno di un unico sistema.

Le impostazioni di configurazione dell'azionamento sono inizializzate nell'interfaccia DriveWare®. La commutazione della modalità al volo è disponibile sia con i comandi di rete che con gli ingressi digitali, a cui si può accedere dal vostro controller.

Scenario per la commutazione di modalità al volo

Supponiamo che un progettista usi il controllore per pianificare e calcolare i percorsi di posizionamento e poi invii i comandi di posizione al servoazionamento tramite messaggi PVT su EtherCAT o CANopen. In questo caso il servoazionamento sarà in modalità di posizione e sarà responsabile della chiusura di tutti gli anelli di controllo.

Dalla nostra esperienza abbiamo visto questo setup utilizzato per controllare applicazioni come bracci robotici, macchine per l'imaging medico e apparecchiature di automazione.

Questa configurazione funziona nella maggior parte dei casi finché non c'è un requisito che è al di fuori delle capacità della modalità di posizione. Per esempio, con il sistema descritto sopra, ci possono essere scenari operativi in cui la macchina ha bisogno di spingere contro qualcosa con una data quantità di forza piuttosto che muoversi in posizioni specifiche.

Perché in questo caso la modalità di posizione non funziona? Perché in modalità di posizione il sistema di controllo tenterà di raggiungere la sua posizione comandata e userà qualsiasi quantità di forza necessaria per raggiungerla. Una soluzione potrebbe essere quella di provare a ridurre il limite di corrente nell'azionamento per cercare di regolare la quantità di coppia, ma questa non è una soluzione ideale e porta i suoi problemi.

Una soluzione migliore sarebbe quella di passare alla modalità coppia durante il tempo in cui è necessario regolare la forza e poi tornare alla modalità posizione quando è necessario controllare nuovamente la posizione. Questo è il caso in cui la commutazione della modalità al volo è necessaria.

I vantaggi della commutazione di modalità al volo

La commutazione della modalità on-the-fly permette di passare tra diverse richieste operative durante il funzionamento, in un modo controllatoe senza interruzione del vostro sistema.

Con questa tecnologia, l'unità mantiene le impostazioni di tuning e di guadagno per ogni modalità. Ha anche dei controlli per tenere conto dell'avvolgimento dell'integratore, della corrispondenza della velocità al target di velocità e della posizione al target di posizione. C'è molto di più sullo sfondo che il semplice passaggio da una modalità all'altra, ma i nostri azionamenti si occupano di tutto questo. Questa caratteristica porta davvero sicurezza, fluidità e flessibilità al vostro sistema.

Per ulteriori informazioni su come utilizzare la commutazione di modalità al volo o se siete interessati a saperne di più sui servoazionamenti digitali e su cosa possono fare per il vostro business contattaci oggi stesso!