Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Zwiększenie wydajności kontroli ruchu układów bramowych z dwuosiowymi napędami COPLEY Plus

112 wyświetleń, autor: Multiprojekt Automatyka Sp. z o.o..

Osie połączone w układ bramowy, czyli takie, w których ruch jednej osi liniowej napędzany jest dwoma silnikami, odgrywają ważną rolę w różnych zastosowaniach, takich jak plotery frezujące i obrabiarki CNC, montaż, aplikacje pick-and-place i wiele innych. Wymagają one ścisłej koordynacji ruchu obu silników. Nawet małe rozbieżności we współbieżnym przemieszczaniu bramy przez silniki mogą powodować opory ruchu oraz naprężenia mechaniczne układu zmniejszające dokładność. Powoduje to nierównomierny ruch, a nawet może prowadzić do całkowitego zatrzymania bramy. Wyspecjalizowane napędy z wbudowanymi funkcjami kontroli ruchu układów bramowych mogą zapobiegać tym problemom przy jednoczesnym usprawnieniu procesu projektowania i uruchamiania układów wieloosiowych.

Zwiększenie wydajności systemu

Układy wieloosiowe są zwykle kontrolowane sterownikiem nadrzędnym (sterownik PLC lub kontroler ruchu) lub sterowaniem rozproszonym (w architekturze master-slave). Problem polega na tym, że obie te opcje wprowadzają opóźnienia sygnału sterującego. Dwuosiowe napędy silników zapewniają bardziej efektywne rozwiązanie. W napędzie Copley serii Plus sygnał sterujący jest przesyłany jednocześnie do obydwu osi przy opóźnieniach  rzędu zaledwie kilkuset nanosekund.

Zdjęcie 2-osiowego napędu Copley Xenus XE2-230-20

Istnieje kilka technik poprawienia dokładności pozycjonowania i minimalizowania oporów oraz zacięć w układach bramowych. Niżej zostaną one wymienione w kolejności rosnącej dokładności i skuteczności:

Metoda 1: Proste przekazywanie do obu napędów tych samych sygnałów sterujących lub synchronizacja timerów wewnętrznych (w przypadku kontroli napędów w sieci FieldBus) prowadzące do nakazania dojazdu obu silników do tej samej pozycji w tym samym czasie. Ta technika może być stosowana w przypadku niezależnych napędów silników. Nie jest ona skuteczna w aplikacjach wymagających wysokich prędkości lub dokładności. Napędy dwuosiowe zapewniają lepszą wydajność.

Metoda 2: Aby pozycje osi nadążały za sobą w mechanicznie luźnym układzie, można zastosować  sprzężenie zwrotne krzyżowe. Błąd z osi 1. jest podawany do osi 2. powodując, że oś 2. zmienia prędkość w celu skoordynowania ruchu z osią 1. (patrz wideo poniżej). Rezultatem jest zwiększona dokładność i minimalne naprężenia układu. Technika ta może być stosowana ze sterowaniem  scentralizowanym i rozproszonym, niemniej jednak obydwa wprowadzają opóźnienia. Sprzężenie krzyżowe bezpośrednio w napędzie dwuosiowym pozwala wewnętrznym algorytmom tuningu dopasować wydajność jednej osi do drugiej, jak pokazuje to poniższe  nagranie.

Sprzężenie krzyżowe z 2-osiowym napędem Copley:

Metoda 3: W układach mechanicznie naprężonych, narażonych na zjawisko „walczących” osi, może być zastosowana równoległa kontrola prądów silników. Osie w sztywnych systemach bramowych z natury będą ze sobą konkurować z powodu błędu enkodera lub położenia mechanicznego, odczytywanego przez dwa napędy. Jest to szczególnie widoczne przy zwiększeniu członu całkującego regulatora, co może doprowadzić do wysterowania maksymalnego prądu gdy jedna oś jest popychana do przodu, a druga do tyłu.

Metoda 4: Bezpośrednia korekta enkodera, która może poprawić powtarzalność pozycji, zwiększyć dokładność i znacząco zredukować naprężenia mechaniczne układu z powodu błędu pozycji.

Przy prawidłowym dopasowaniu techniki do aplikacji, powyższe zabiegi mogą być bardzo skuteczne. Niestety równoczesne wykonanie kilku z nich może być trudne technicznie. Aby uprościć implementację takiego sterowania, we wszystkich napędach linii Copley Plus z procesorami FPGA, dostępna jest funkcja korekty enkodera.

Tabele korekcji błędów

Jakość kontroli pozycjonowania, jaką może osiągnąć serwonapęd, jest ograniczona rozdzielczością i dokładnością danych odczytanych z enkodera. Błędy enkodera można podzielić na błędy wewnętrzne wprowadzone podczas jego produkcji i montażu (np. błędy tarczy kodującej, nieliniowości elektroniki, brak osiowości mechanicznej itp.) i błędy podczas instalacji (np. nieosiowy montaż, brak równoległości prowadzenia itp.). Metodą korekcji tego jest pomiar błędów enkodera i wygenerowanie tabel wartości kompensujących, które napęd może zastosować, aby je skorygować w czasie rzeczywistym. Jest to metoda zaimplementowana w napędach Copley.

Tabela kompensująca jest plikiem w formacie binarnym, który jest przesyłany do wewnętrznego systemu plików dwuosiowego napędu Copley. Plik ten składa się z krótkiej sekcji nagłówka, po której podawana jest lista przesunięć (offsetów), które zostaną dodane do informacji o pozycji odczytanych z enkodera. Wynikowe wartości (pozycja z enkodera plus offset) zostaną użyte zamiast danych odczytanych bezpośrednio z enkodera. Dzięki temu napęd może kompensować znane błędy w danych pozycji enkodera. Regulacja położenia jest interpolowana liniowo z zawartości pliku, a wynik jest dodawany do pierwotnej pozycji z kodera.

Tabela korekcji błędów może znacznie zmniejszyć błąd pozycji. Na przykład oś liniowa o skoku 350 mm, która miała powtarzalność +/- 2 µm, ale dokładność na całym skoku ponad 130um, została skompensowana tak, że dokładność była zgodna z powtarzalnością +/- 2 µm. Jednak, aby było to skuteczne, częstotliwość aktualizacji funkcji błędu musi odpowiadać prędkości układu. Chociaż technika ta może być używana ze scentralizowanym lub rozproszonym sterowaniem, architektury te wprowadzają opóźnienia komunikacyjne. W napędach dwuosiowych Copley korekcja błędów enkodera jest wykonywana od razu w firmware napędu. W rezultacie sprzężenie zwrotne jest korygowane w czasie aktualizacji pętli pozycji, czyli 250 µs.

Przeprowadzenie korekcji błędów w napędzie dwuosiowym przynosi kolejną korzyść, polegającą na zastosowaniu korekcji błędów do obu osi z opóźnieniem do kilkuset pikosekund. W rezultacie układ sterowany napędem dwuosiowym wykazuje mniejsze drgania i ma krótszy czas odpowiedzi niż przy sterowaniu z PLC lub rozproszonym.

Bramowe układy przeniesienia ruchu odgrywają istotną rolę w  wielu różnych zastosowaniach, a techniki opisane powyżej mogą znacząco wpłynąć na ich wydajność. Korzystając z wbudowanych funkcji napędów Copley Plus, popartych narzędziami zaimplementowanymi w oprogramowaniu konfiguracyjnym napędów Copley Controls, producenci maszyn i integratorzy mogą małym nakładem czasu i pracy osiągnąć wysoką wydajność układu kontroli ruchu, co pozwala skoncentrować wysiłki ich myśli inżynieryjnej na tych funkcjach produktu, które zwiększają jego konkurencyjność na rynku.

Dean Crumlish

Applications and Product Manager

Copley Controls – Division of Analogic Corporation

tłum. Multiprojekt

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
10 grudnia 2019 / Kategoria: , ,
  • Autor: Multiprojekt Automatyka Sp. z o.o.
  • Multiprojekt jest dostawcą komponentów automatyki (między innymi FATEK, WEINTEK, ESTUN, CREVIS, LINMOT) oraz części maszyn. Prowadzimy doradztwo techniczne w zakresie oferowanych przez nas produktów. Zapewniamy naszym klientom kompleksową obsługę od momentu szkolenia personelu Państwa firmy poprzez pomoc w czasie wykonywania projektów (dobór urządzeń), dostawy podzespołów z naszego magazynu aż do pomocy technicznej przy uruchomieniu. Prowadzimy podstawowe i zaawansowane szkolenia z zakresu oferowanych przez nas produktów, obejmujące również ćwiczenia praktyczne.
  • Profil Autora
  • http://www.multiprojekt.pl/

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

Webinarium online: Kompaktowe rozwiązania dla Automatyki Budynkowej

Webinarium online: Kompaktowe rozwiązania dla Automatyki Budynkowej

>KLIKNIJ<

Aktualizacja Therm od Rittal – obliczanie parametrów doboru klimatyzacji

Aktualizacja Therm od Rittal – obliczanie parametrów doboru klimatyzacji

>KLIKNIJ<

Poznaj funkcje SEE Electrical, które przyspieszają rysowanie schematów elektrycznych

Poznaj funkcje SEE Electrical, które przyspieszają rysowanie schematów elektrycznych

>KLIKNIJ<

Implementacja wymiany danych przy pomocy JSON API na przykładzie przekaźnika easyE4

Implementacja wymiany danych przy pomocy JSON API na przykładzie przekaźnika easyE4

>KLIKNIJ<

Publikuj artykuły razem z iAutomatyka.pl – Integrujemy Ludzi z Automatyką!

Publikuj artykuły razem z iAutomatyka.pl – Integrujemy Ludzi z Automatyką!

>KLIKNIJ<

Firma RENEX odznaczona tytułem Gazeli Biznesu

Firma RENEX odznaczona tytułem Gazeli Biznesu

>KLIKNIJ<

Kompaktowy sterownik z oprogramowaniem TwinCAT 3: większa skalowalność, większe możliwości!

Kompaktowy sterownik z oprogramowaniem TwinCAT 3: większa skalowalność, większe możliwości!

>KLIKNIJ<

Świat według automatyka – wywiad ze sterownikiem easyE4

Świat według automatyka – wywiad ze sterownikiem easyE4

>KLIKNIJ<

Akademia PLC #1 – Sterowniki Unitronics serii UniStream

Akademia PLC #1 – Sterowniki Unitronics serii UniStream

>KLIKNIJ<

5 porad, jak odnieść sukces w branży automatyki przemysłowej na przykładzie firmy MPL Techma

5 porad, jak odnieść sukces w branży automatyki przemysłowej na przykładzie firmy MPL Techma

>KLIKNIJ<

Szkolenia z 75% rabatem od Mitsubishi Electric

Szkolenia z 75% rabatem od Mitsubishi Electric

>KLIKNIJ<

Czym są przekaźniki instalacyjne i jak ich używać?

Czym są przekaźniki instalacyjne i jak ich używać?

>KLIKNIJ<

Cyberbezpieczeństwo i Chmura – bezpłatne seminaria z ELMARK w 6 miastach

Cyberbezpieczeństwo i Chmura – bezpłatne seminaria z ELMARK w 6 miastach

>KLIKNIJ<

Sensory i czujniki w maszynach i obiektach automatyki – wywiad z Pepperl+Fuchs

Sensory i czujniki w maszynach i obiektach automatyki – wywiad z Pepperl+Fuchs

>KLIKNIJ<

Maszyna do napełniania i zamykania z LinMot

Maszyna do napełniania i zamykania z LinMot

>KLIKNIJ<

Meble przemysłowe ESD – przegląd cech dostawcy i produktu

Meble przemysłowe ESD – przegląd cech dostawcy i produktu

>KLIKNIJ<

Pierwsze w pełni zintegrowane rozwiązanie Machine-Centric Robotics – B&R i ABB

Pierwsze w pełni zintegrowane rozwiązanie Machine-Centric Robotics – B&R i ABB

>KLIKNIJ<

Programowanie PLC od podstaw – kurs dla automatyków i elektryków odc.1 – Wprowadzenie

Programowanie PLC od podstaw – kurs dla automatyków i elektryków odc.1 – Wprowadzenie

>KLIKNIJ<

KONKURS IAUTOMATYKA STYCZEŃ 2020

KONKURS IAUTOMATYKA STYCZEŃ 2020

>KLIKNIJ<

Przekaźnik elektromagnetyczny – co to jest i jak działa?

Przekaźnik elektromagnetyczny – co to jest i jak działa?





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ

  • W trybie refleksyjnym sygnał ultradźwiękowy jest nieustannie odbijany przez zamontowany na stałe element odbijający wiązkę, tzw. element odniesienia. Jako elementu odbijającego wiązkę można używać odpowiednio ustawionego panelu z plastiku l...
  • Szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk Usługa u-link gwarantuje szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk, co ułatwia zdalne utrzymanie ruchu, jednocześnie pozwalając na wydajne zarządzanie zakładami produkcyjnymi i stacjami klie...
  • ROUTER VPN EWON COSY 131 Zapewnia sprawny i prosty w obsłudze zdalny dostęp do dowolnego urządzenia Kompatybilność z najważniejszymi markami i protokołami sterowników PLC (m.in. Siemens, Allen-bradley, Omron…) Szybie zarządzenie roote...
  • Urządzenia XV300 wyposażone są w przemysłowe wyświetlacze wysokiej rozdzielczości z technologią wielodotyku. To, w połączeniu z precyzyjnym i intuicyjnym interfejsem użytkownika, umożliwia operatorom pracę od zaraz. Dodatkowo te wysoko wyda...
  • SCADA z wbudowanym serwerem sieci Web i routerem, bez licencji, bez limitów rejestrów! Brzmi dobrze? A to dopiero początek! Jest to urządzenie umożliwiające zarządzanie zarówno w sieci lokalnej jak i przez Internet z komputera, bądź urządze...
  • EW1xxBD to panele webowe serii Esaware firmy ESA z wbudowaną przeglądarką internetową obsługującą technologię HTML5. Dostępne w dwóch wersjach – z systemem operacyjnym Android lub Linux (dzięki obsłudze CODESYS Web Visu, urządzenia wyświetl...