Les servomoteurs interagissent avec les axes matériels, mais les méthodes de configuration du mouvement varient considérablement. Les signaux d'entrée/sortie (E/S) permettent la connexion de capteurs et de commutateurs pour faciliter des fonctions telles que la prise d'origine et la définition des limites de déplacement.
Si vous débutez dans les entraînements de servomoteurs, vous découvrirez qu'ils diffèrent considérablement des moteurs asynchrones triphasés-entraînés par des entraînements à fréquence variable (VFD) ; la distinction fondamentale réside dans le mécanisme de rétroaction. Les VFD fonctionnent dans un système en boucle ouverte-, nécessitant un contrôleur externe pour gérer tout le contrôle de rétroaction ; les systèmes d'asservissement, à l'inverse, comportent des encodeurs intégrés-par conséquent, les paramètres de mouvement de l'ensemble du système doivent être définis *avant* le début de l'opération.
Les articles précédents ont couvert certains exemples de configuration d'axe matériel et montré comment saisir des paramètres dans le logiciel du variateur (comme illustré dans ce didacticiel) ; cependant, il est maintenant nécessaire d'approfondir les types spécifiques de signaux d'E/S requis pour exécuter diverses tâches de contrôle de mouvement.
Plus précisément, trois catégories de signaux d'entrée au sein d'un système d'asservissement méritent une attention particulière : les signaux de limite, les signaux d'entrée de référence et les signaux d'entrée à usage général.
Fins de course
Tout d'abord, il est nécessaire de clarifier la définition du terme : un interrupteur de fin de course est un type d'interrupteur matériel qui est déclenché par une force physique appliquée sur un levier ou un rouleau ; il peut être utilisé dans divers scénarios impliquant la détection d'objets.
Cependant, dans le domaine du contrôle moteur, il existe une variété de commutateurs utilisés pour détecter si un objet en mouvement a atteint la fin de sa course ; ces interrupteurs sont également appelés interrupteurs « de fin de course ». Pour la plupart des axes de mouvement, un fin de course est généralement installé à chaque extrémité de la plage de déplacement-désigné respectivement comme fin de course positif et fin de course négatif.
Les interrupteurs de fin de course utilisés sur les axes de mouvement ne sont pas exclusivement de nature mécanique ; Actuellement, de nombreux commutateurs sans contact-sont disponibles et utilisent des propriétés optiques ou magnétiques pour effectuer une détection de déplacement sans générer de résistance mécanique.
Limites du logiciel
Est-il strictement nécessaire d'utiliser des fins de course ? La réponse est non ; dans de nombreuses situations, il n’est pas nécessaire de s’appuyer sur des limites matérielles.
La plupart des servomoteurs prennent en charge une fonction de limite logicielle : un encodeur suit en permanence la position de l'axe en temps réel, et si cette position dépasse un seuil prédéfini, le contrôleur empêche l'axe de se déplacer davantage.
Commutateurs de référencement
La deuxième catégorie de signaux d'entrée numériques est constituée de signaux d'entrée "homing". En règle générale, un système ne nécessite qu'un seul commutateur de référencement, car l'opération de référencement est exécutée-dans une seule direction-uniquement lorsque l'équipement est sous tension ou à la réception d'une commande spécifique. Lorsqu'un axe est mis hors tension, ses informations de position actuelle sont effacées (sauf si le système est équipé d'une batterie de secours, comme cela est courant dans les systèmes d'asservissement robotisés). L'objectif fondamental du processus de référencement est de permettre au contrôleur de rétablir un "point de départ connu" pour tous les mouvements ultérieurs.
Position d'origine fixe-
Il existe différentes méthodes de référencement dans le contrôle de mouvement ; L'approche la plus courante (et la plus facile à comprendre) est la suivante : la plate-forme mobile se déplace lentement dans une direction spécifique jusqu'à ce qu'elle déclenche le commutateur de référence, auquel cas ce point de déclenchement est désigné comme la « position zéro ».
Il existe également une variation subtile de cette méthode : la plate-forme déclenche d'abord le commutateur de référence, puis inverse la direction-en se rétractant lentement à une vitesse extrêmement faible-jusqu'à ce que le capteur ne soit plus actionné ; la position à cet instant précis est alors définie comme la position zéro. Il n'est pas difficile d'imaginer que les interrupteurs de fin de course de type à contact-équipés de bras de levier puissent subir une usure après une utilisation prolongée, conduisant potentiellement à des décalages infimes (peut-être seulement quelques dixièmes de millimètre) dans la position de référence-c'est l'une des raisons pour lesquelles les interrupteurs sans contact-offrent souvent des avantages distincts.
Retour à la position centrale
Le principe derrière une autre méthode de référencement est le suivant : le composant mobile se déplace d'abord dans une direction sélectionnée jusqu'à ce qu'il déclenche un interrupteur de fin de course, puis inverse la direction jusqu'à ce qu'il déclenche le commutateur de référencement. Le principe de cette méthode est que le commutateur de référence est installé à la "position centrale" de la plage de déplacement, et-lorsque l'équipement est sous tension-le système ne peut pas initialement déterminer dans quelle direction la plate-forme de mouvement doit se déplacer pour atteindre le commutateur de référence. Ici aussi, l'utilisation d'interrupteurs sans contact-est fortement recommandée, car l'étage de mouvement passe par-dessus l'interrupteur de référence chaque fois qu'il passe d'une extrémité à l'autre de sa plage de déplacement.
Hébergement de logiciels
Il existe également une méthode de référencement logicielle-qui repose entièrement sur une logique logicielle, ne nécessitant aucun commutateur matériel. Si l'étage de mouvement s'arrête systématiquement à une position spécifique et connue chaque fois que l'équipement est mis hors tension, le système désignera automatiquement cette position comme « point zéro » à chaque démarrage ultérieur. Cependant, une mise en garde critique s'applique : si la position de l'étage de mouvement au moment de la mise hors tension-n'est pas fixe-ce qui signifie qu'elle varie de manière aléatoire-le système désignera par erreur cette position aléatoire comme le point zéro au démarrage. Dans un tel scénario, si vous commandez ensuite à l'axe de se déplacer vers la position 400 mm, l'axe peut dépasser la fin de sa plage de déplacement, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement du système.
Entrées d'arrêt sécurisé du couple (STO)
Du point de vue de la sécurité, des mécanismes doivent être en place pour protéger à la fois l'équipement et l'opérateur en cas d'urgence. Cette fonctionnalité est implémentée via deux signaux d'entrée : les signaux Safe Torque Off (STO) (STO1 et STO2). Ces deux signaux doivent recevoir en permanence une entrée de tension ; sinon, l'unité d'entraînement recevra l'ordre de s'arrêter. Généralement, ces deux signaux sont connectés à un circuit d'arrêt d'urgence (E-stop) ou à un relais de sécurité équipé de doubles contacts normalement-fermés.
Signaux d'entrée à usage général-
La discussion précédente a couvert la plupart des fonctions de base associées aux signaux d'entrée du servomoteur ; cependant, les capacités de certains entraînements vont au-delà de la simple commande d’un moteur. Prenez, par exemple, le variateur SBD de CMZ Sistemi Elettronici : en plus de ses capacités de servomoteur, il intègre un automate intégré capable d'exécuter un code de test structuré.
Comme c'est le cas pour tous les automates, ces lecteurs intégrés nécessitent un mécanisme pour recevoir des signaux externes-y compris des signaux de processus provenant de capteurs et des entrées de boutons actionnés par l'utilisateur-. Ces -signaux d'entrée/sortie à usage général (généralement abrégés en GPIO) peuvent être utilisés pour transmettre tout type de signal-un peu comme ceux des automates standard-sans se voir attribuer de fonctions fixes et prédéfinies-définies. Il convient toutefois de noter que tous les servovariateurs ne sont pas équipés d'interfaces GPIO.
Contrôle de mouvement servo
Indéniablement, la configuration d’un système d’asservissement présente un défi bien plus important que la configuration d’un variateur de fréquence (VFD). Toutefois, dans le même temps, un large éventail d’outils de mise en service sont désormais disponibles pour aider à rationaliser le processus de configuration et à réduire les barrières techniques à l’entrée. Pour les professionnels qui ne se sont pas encore aventurés dans le domaine des systèmes d’asservissement, il n’est jamais trop tard pour commencer à apprendre !