כונן סרוו של Canopen

ביצועים - ביצועיםכונן סרוו של Canopen

עם התפתחות מהירה של תהליכים תעשייתיים, גם הביקוש למערכות אוטומציה גמישות יותר גדל. כדי לעמוד בדרישות אלה, יותר ויותר פתרונות מסורתיים מוחלפים על ידי מערכות בקרת תנועה מבוזרות המבוססות על מכשירים חכמים וחפצי שדה. כונני סרוו של טונגאנג הם אחד המוצרים העונים על דרישה זו.

כונני סרוו חכמים המתאימים למערכות בקרת תנועה מבוזרות חייבים לספק תקשורת באוטובוס ולהיות מסוגלים לבצע משימות בקרת ציר ברמה-. עיצוב אוטובוס והקצאת משימות בקרת תנועה הם המפתח לבניית מערכת בקרת תנועה גבוהה {}} גבוהה. תוכניות בקרת תנועה אינטרפולציה משתמשות במערכת בקרת התנועה המארחת כדי לחשב מסלולי ציר מרובי- ואז להעביר נקודות הגדרת מיקום ציר לכל כונן סרוו דרך שדה BUS. יישומי ציר עצמאיים, לעומת זאת, מחשבים מסלולי תנועת ציר בתוך כונן הסרוו, כאשר המארח PLC מספק רק את רצף התנועה. תקשורת אוטובוס מבוססת על פרוטוקול Canopen. להלן תכנון למערכת בקרת תנועה מלאה בטווח כונן סרוו טונגו.

עם פיתוח טכנולוגיית עיבוד אותות דיגיטליים (DSP), ניתן להשלים משימות בקרה מורכבות רבות בתוך כונני סרוו, וכונני סרוו הופכים להיות אינטליגנטים יותר ויותר. במקביל, טכנולוגיית התקשורת של FieldBus בוגרת יותר ויותר בתחום הבקרה התעשייתית אפשרה גם ליישם עיצובי בקרה גמישים ומודולריים המבוססים על מערכות בקרה מבוזרות.

התקשורת בין בקר המארח (PLC או בקר תנועה) לבין כונני הסרוו מבוססת על תקן Canopen. פיתרון זה מקל על יצירת יישומי בקרת ציר רב {}}} בפורמט מודולרי ביצועים. תקשורת אוטובוס מבטלת את הצורך בשינוי חומרה; ניתן להתאים מערכות בקרה קיימות ליישומי מוצרים חדשים על ידי פשוט להגדיר פרמטרים מחדש. ניתן לשנות תהליכים על ידי הוספת או הסרת רכיבי בקרה (כונני סרוו, מודולי קלט/פלט וכו ') מבלי לדרוש שינויים גדולים במערכת הבקרה. הגמישות של פיתרון זה היא יתרון מרכזי לשמירה על מיקום תחרותי באוטומציה תעשייתית: היא מאפשרת שינוי ושדרוגים של מכשירים קלים, קיצור מחזורי החיים של המוצר והטכנולוגיה. שילוב של זרם דיגיטלי, מהירות ומיקום סרוו לולאות לניעודי הסרוו משפר משמעותית את ביצועי הסרוו. האם יש לדעת אם אינטרפולציה או מסלולי ציר עצמאיים, פרמטרים לתקשורת באוטובוס והקצאת משימות בקרה יש לדעת ליישום בקרת התנועה הסופי.

ארכיטקטורת בקרת תנועה

בארכיטקטורת בקרה מבוזרת, תהליכי היישום והבקרה עדיין מוגדרים בבקר PLC או תנועה מארח. עם זאת, כונן הסרוו מקבל אחריות רבה יותר לבקרת תנועה, כגון מעקב אחר מגבלות תוכנה וחומרה, בקרת מצב בלימה של מנוע, ובטיחות נמוך {}}} בטיחות מהירות במהלך הזמנת המכונה. ניתן לשלב גנרטורים מסלוליים גם בכונן הסרוו דרך יישום הקצה. זה מבדיל עוד יותר על יישומי ציר משולבים מאלו עצמאיים.

רובוטים וכלי מכונה רבים דורשים בקרת תנועה משולבת (יש להתאים את הקבוצת המשנה של צירים ברציפות). בפתרון זה, יש לחשב את מסלולי הציר על ידי אותו מעבד תדרים גבוה- על מנת לשמור על התיאום בין הצירים.

ארכיטקטורות בקרת תנועה מופצות המתאימות לאינטרפולציה של ציר רב - מבוססים על אינטליגנציה של כונני סרוו, המסוגלים לבצע משימות בקרת סרוו מלאות, כולל מיקום, מהירות ולולאות נוכחיות עם המרת כוח. בקר התנועה המארח מבצע חישובי מסלול ציר רב -} מסלול ציר ומעביר אותות נקודת הגדרת מיקום דיגיטלי לכל כונן סרוו באמצעות סדרה של תקשורת אוטובוס. אינטרפולציה מעוקבת משמשת ליצירת פרופיל בתוך תקופת הדגימה של לולאת סרוו, הנגזרת משתי נקודות הגדרה סמוכות בכונן הסרוו. טכניקה זו מפחיתה משמעותית את המשאבים המשמשים את בקר המארח (תדר ייצור נקודת הגדרה) תוך שמירה על בקרת תנועה חלקה. זה מאפשר שליטה על מספר גדול של צירים בתוך ביצועי אוטובוס נתון.

מרבית מערכות בקרת התנועה בשדה האוטומציה אינן מאפשרות אינטרפולציה בין צירים (ללא תלות במסלול הציר). גישה זו מבטלת את הצורך בחישובי מסלול ריכוזיים, ומאפשרת להפיץ אותם לכל כונן סרוו.

בקר PLC המארח מתאים היטב - מתאים למתן בקרת רצף יישומים. פיתרון זה מבוסס על כונני סרוו חכמים המספקים בקרת תנועה גבוהה {}}} משולבים במלואם בסביבת PLC. לכן, פרמטרים גבוהים - פרמטרים לבקרת תנועה ברמה זמינים בשפת התכנות הסטנדרטית IEC1131-3.

תקשורת Canopen

חפצי שדה הם רכיב מכריע ותכונות מפתח, כגון סנכרון, קצב עדכון ופרמטרי תקשורת, קובעים את ביצועי המערכת הכוללים. CAN נבחר בגלל המהירות הגבוהה, היציבות והעלות הנמוכה שלו. שיעורי ההעברה יכולים להגיע ל -1 מ '/ש' תוך 40 מ ', ולפוחת עם הגדלת המרחק. משפחת האוטובוס CAN נמצאת בשימוש נרחב באוטומציה ואוטומציה תעשייתית, ומפחיתה את עלויות ההתקנה של חומרה. CAN מבוסס על שידורי הודעות עדיפות על אוטובוס משותף. יכול להבחין בין דגמי העברה סינכרוניים ואסינכרוניים: הודעות אסינכרוניות מתמקדות בהגדרות פרמטרים של כונן סרוו, בעוד שהודעות סינכרוניות ממוקדות בהתאמות בקרת תנועה ובהתאמות מעקב אחר ציר.

במיוחד ליישומי כונן סרוו, Canopen DS40 יושם. המודל "מיקום סקירה כללית" מתאים היטב - מתאים ליישומי מעקב אחר ציר עצמאי. בפתרון זה, מיקום היעד מועבר דרך האוטובוס על ידי ה- PLC המארח. הבקר שולח את נתוני המיקום לכונן הסרוו, המחשב התאמות מסלול ומשלים את המיקום.

מודל "מיקום אינטרפולציה" משמש לאינטרפולציה של יישומי ציר. בפתרון זה, כדי לשמור על תיאום ציר בין -, יש להעביר את נקודות הגדרת המיקום המחושבות על ידי Multi - גנרטור מסלול הציר בין בקר התנועה לכונן הסרוו בתדר גבוה. התוצאה היא שימוש מוגבר במשאבי האוטובוס בהשוואה ליישומים קודמים. יתר על כן, כל התאמה שגויה של סנכרון משפילה משמעותית את דיוק הנתיב. התאמה שגויה של סנכרון נובעת מהבדלים בזמני הדגימה בין בקר התנועה הראשי לכונן הסרוו. רטט הנגרם כתוצאה מעיכובים בהעברת אוטובוס יכול גם לגרום ליישור סנכרון. אם נקודת הגדרת מיקום מאוחזרת פעמיים בכונן הסרוו, במיוחד כאשר נדרשים ביצועים דינמיים גבוהים, אות ההתייחסות המהיר של אפס- יעלה על תקופת הדגימה אחת ויעורר בחוזקה את מנוע הסרוו. רטט אוטובוס יכול להשפיע גם על מנוע הסרוו במהלך פעולת מהירות קבועה. כדי לטפל בבעיה זו, יש לבצע פקודת סנכרון מאולצת בכונן הסרוו. כדי לחשב במדויק את שגיאת לולאת סרוו, יש להקדיש תשומת לב מדוקדקת למדידות המיקום והמהירות. שיפורי סרוו מאולצים מיושמים במסגרת כונן הסרוו.

עיצוב כונן סרוו

קטע בקרת כונן סרוו מורכב ממעבד מנוע שבב- יחיד (ADMC401), הכולל חישה זרם מנועי, רכישת מיקום מנוע, ומחולל דופק PWM המתאים לשלב הכוח. תכנון זה מביא לביצועים הטובים ביותר בכונן סרוו משולב עם מספר מינימלי של רכיבים.

מערכת בקרת המפל מתאימה ביותר לכונני סרוו ביצועים גבוהים -. לולאת הבקרה הפנימית של הזרם השולט במומנט המנוע. הביצועים הדינמיים של לולאות המהירות החיצונית ולולאות בקרת המיקום תלויות ישירות בביצועים של הלולאה הנוכחית הפנימית. כדי להשיג את זמן התגובה של זרם המנוע הקצר ביותר האפשרי ולעמוד בטווח המהירות המרבי של מנוע סרוו, יש למקסם את טווח המתח של ממיר ההספק החיצוני. הבקר הנוכחי מבוסס על טכנולוגיית Modeling Modeling Vector (SVM) במסגרת ההתייחסות לרוטור. פונקציית Class Class SVM משלבת מודם מסיבה שלישי -, המאפשר לשיעור SVM להשיג טווח מהירות גבוה יותר (מעל 1000 ms) עבור מנוע הסרוו מאשר מודל המשולש הסימטרי המסורתי . 15%).

מערכת בקרת המפל מתאימה ביותר לכונני סרוו ביצועים גבוהים -. לולאת הבקרה הפנימית של הזרם השולט במומנט המנוע. הביצועים הדינמיים של לולאות המהירות החיצונית ולולאות בקרת המיקום תלויות ישירות בביצועים של הלולאה הנוכחית הפנימית. כדי להשיג את זמן התגובה של זרם המנוע הקצר ביותר האפשרי ולעמוד בטווח המהירות המרבי של מנוע סרוו, יש למקסם את טווח המתח של ממיר ההספק החיצוני. הבקר הנוכחי מבוסס על טכנולוגיית Modeling Modeling Vector (SVM) במסגרת ההתייחסות לרוטור. פונקציית Class Class SVM משלבת מודם מסיבה שלישי -, המאפשר לשיעור SVM להשיג טווח מהירות גבוה יותר (מעל 1000 הרץ) עבור מנוע הסרוו מאשר מודל המשולש הסימטרי המסורתי . 15%).

אופטימיזציה של כוונון לולאת סרוו של המהירות והמיקום על בסיס פרמטרי עומס מכני חיוני להשגת תגובה יציבה ומהירה. תכנון בקר סרוו של המיקום מבוסס על ארכיטקטורת בקרת פולינום ומעקב אחר מיקום מוט. ארכיטקטורת הבקרה הפולינומית היא ארכיטקטורת הבקר העיקרית והיא היטב - המתאימה לכוונון פרמטרים.

בתוך ארכיטקטורת הבקרה הפולינומית, ניתן לערוך בקלות את משוב לולאת סרוו בתוך יישום Servo Drive. תגובת לולאת סרוו מותאמת ליישומי מיקום ציר, הדורשת הגעה מהירה ומדויקת של מיקום יעד. תגובת לולאת סרוו מותאמת ליישומי מעטפות, הדורשת שגיאת מיקום קרוב לאפס במהלך תזוזת הציר. בהשוואה למאמצי כוונון קודמים, פשוט שינוי פונקציית העברת HFW של הבקר יכול כעת לעמוד בדרישות חדשות.

מדידות מיקום המנוע נגזרות ממוזג רזולוצירים באמצעות פותר תוכנה - ל- - המרה דיגיטלית (RDC). אותות המשוב של הסינוס והקוסינוס של פותר מוזנים ל- ADMC 401 12- סיב דיגיטלי - ל - ממיר אנלוגי (ADC) ערוץ, שם הם מסוננים דרך שניה {}}} מסנן מעקב אחר סינון כדי לחשב את מהירות המנוע ומיקום. לקבלת תנועה מוטורית חלקה, ניתן להוסיף ADC חיצוני של 16 סיביות כדי לשפר את פיתרון המיקום.

מַסְקָנָה

בקרת תנועה וכונני סרוו חכמים המבוססים על תקשורת אוטובוס של Canopen הם פיתרון יעיל וגמיש. כונן הסרוו החכמי של CD1K המתואר במאמר זה יכול לבצע משימות בקרת ציר- Multi -}, המספק פתרון בקרת תנועה גבוה {}}} למגוון רחב של יישומים. מצב "מיקום פרופיל" מתאים ביותר ליישומי ציר עצמאיים בסביבת PLC. בפתרון זה, מסלול הציר מחושב באופן פנימי על ידי כונן הסרוו. מצב "מיקום אינטרפולציה" משמש ליישומים שבהם יש לתאם ברציפות מסלולי ציר. בפתרון זה, המשאבים של בקר התנועה המארח מופחתים משמעותית בגלל האינטרפולציה המעוקבת המסופקת במסגרת כונן הסרוו. ניתן לבצע אופטימיזציה של לולאות סרוו המהירות והמיקום באופן מקוון על ידי הפעלת תוכנית הכוונון Auto - של יישום היעד בתוך ההתקן.