Conduite de service canopen

Performance - élevéeConduite de service canopen

Avec le développement rapide des processus industriels, la demande de systèmes d'automatisation plus flexibles augmente également. Pour répondre à ces exigences, des solutions de plus en plus traditionnelles sont remplacées par des systèmes de contrôle de mouvement distribués basés sur des dispositifs et des bobines intelligents. Tonghang Servo Drives est l'un des produits qui répondent à cette demande.

Les dispositifs de service intelligents adaptés aux systèmes de contrôle de mouvement distribués doivent fournir une communication de bus et être capable d'effectuer des tâches de contrôle des axes de niveau élevé -. La conception de bus et la répartition des tâches de contrôle de mouvement sont essentielles pour construire un système de contrôle des performances élevé -. Les programmes de contrôle de mouvement d'interpolation utilisent le système de contrôle de mouvement de l'hôte pour calculer les trajectoires de l'axe multi -, puis transmettent des points de consigne de position de l'axe à chaque lecteur de servo via le champ de champ. Les applications indépendantes de l'axe, en revanche, calculent les trajectoires de mouvement de l'axe dans le lecteur Servo, avec l'hôte PLC fournissant uniquement la séquence de mouvement. La communication en bus est basée sur le protocole Canopen. Ce qui suit est une conception pour un système complet de contrôle de mouvement dans la plage de lecteur de servo Tonghang.

Avec le développement de la technologie de traitement du signal numérique (DSP), de nombreuses tâches de contrôle complexes peuvent être effectuées dans les disques de service, et les disques sont de plus en plus intelligents. Dans le même temps, la technologie de communication de bus de terrain de plus en plus mature dans le domaine de contrôle industriel a également permis de mettre en œuvre des conceptions de contrôle flexibles et modulaires basées sur des systèmes de contrôle distribués.

La communication entre le contrôleur hôte (PLC ou le contrôleur de mouvement) et les lecteurs de servo est basé sur la norme Canopen. Cette solution facilite la création d'applications de contrôle de l'axe multi - complexes dans un format modulaire de performance élevé -. La communication de bus élimine le besoin de modification matérielle; Les systèmes de contrôle existants peuvent être adaptés aux nouveaux implémentations de produits en reconfigurant simplement les paramètres. Les processus peuvent être modifiés en ajoutant ou en supprimant les composants de contrôle (entraînements, modules d'E / S, etc.) sans nécessiter de modifications majeures du système de contrôle. La flexibilité de cette solution est un avantage clé pour maintenir une position concurrentielle dans l'automatisation industrielle: il permet une modification et des mises à niveau faciles des appareils, raccourcissant les cycles de vie des produits et technologies. L'intégration du courant numérique, de la vitesse et des boucles de servo de position dans le service des servantes améliore considérablement les performances du servo. Qu'il s'agisse de trajectoires d'interpolation ou d'axe indépendant, les paramètres de communication de bus et l'allocation des tâches de contrôle doivent être connus de l'application finale de contrôle de mouvement.

Architecture de contrôle de mouvement

Dans une architecture de contrôle distribuée, les processus d'application et de contrôle sont toujours définis dans l'hôte PLC ou le contrôleur de mouvement. Cependant, le SERVO Drive assume plus de responsabilité pour le contrôle de mouvement, tels que la surveillance des limites de logiciels et de matériel, le contrôle du mode de freinage moteur et la sécurité de l'opération de vitesse -- pendant la mise en service de la machine. Les générateurs de trajectoire peuvent également être intégrés dans le lecteur servo via l'application finale. Cela différencie en outre les applications axes interpolées des applications autonomes.

De nombreux robots et machines-outils nécessitent un contrôle de mouvement interpolé (un sous-ensemble d'axes doit être ajusté en continu). Dans cette solution, les trajectoires de l'axe doivent être calculées par le même processeur de fréquence élevé - afin de maintenir la coordination entre les axes.

Les architectures de contrôle de mouvement distribuées adaptées à l'interpolation de l'axe multi - sont basées sur l'intelligence des disques de servo, capable d'exécuter des tâches de contrôle des servo complètes, y compris la position, la vitesse et les boucles de courant avec conversion de puissance. Le contrôleur de mouvement hôte effectue des calculs de trajectoire de l'axe multi - et transmet des signaux de consigne de position numérique à chaque service de servo via une série de communications de bus. L'interpolation cubique est utilisée pour générer un profil dans la période d'échantillonnage de la boucle de servo, dérivée de deux points de consigne adjacents dans le lecteur servo. Cette technique réduit considérablement les ressources utilisées par le contrôleur hôte (fréquence de génération de point de consigne) tout en maintenant un contrôle de mouvement en douceur. Cela permet le contrôle d'un grand nombre d'axes dans une performance de bus donnée.

La plupart des systèmes de contrôle de mouvement dans le champ d'automatisation ne permettent pas d'interpolation entre les axes (indépendamment de la trajectoire de l'axe). Cette approche élimine le besoin de calculs de trajectoire centralisée, ce qui leur permet d'être distribué à chaque service de servo.

Le contrôleur PLC hôte est bien - adapté à la fourniture de contrôle de séquence d'application. Cette solution est basée sur des lecteurs de servo intelligents qui fournissent un contrôle de mouvement de performance élevé - et sont entièrement intégrés dans l'environnement PLC. Par conséquent, des paramètres élevés de contrôle de mouvement - sont disponibles dans le langage de programmation standard IEC1131-3.

Communication canopen

Les abus de champ sont un composant crucial et les caractéristiques clés, telles que la synchronisation, le taux de mise à jour et les paramètres de communication, déterminent les performances globales du système. CAN a été choisi pour sa vitesse élevée, sa stabilité et son faible coût. Les taux de transmission peuvent atteindre 1 m / s à moins de 40 m, diminuant avec l'augmentation de la distance. La famille des bus Can est largement utilisée dans l'automatisation et l'automatisation industrielle, réduisant les coûts d'installation matérielle. CAN est basé sur la diffusion de messages prioritaire sur un bus commun. Peut distinguer les modèles de transfert synchrones et asynchrones: les messages asynchrones se concentrent sur les paramètres des paramètres du lecteur de servo, tandis que les messages synchrones sont axés sur le contrôle de mouvement et les ajustements de suivi de l'axe.

Plus précisément pour les applications SERVO Drive, Canopen DS40 a été implémenté. Le modèle "Position de vue d'ensemble" est bien - adapté aux applications de suivi de l'axe autonome. Dans cette solution, la position cible est transmise via le bus par le PLC hôte. Le contrôleur envoie les données de position au lecteur Servo, qui calcule ensuite les ajustements de trajectoire et termine le positionnement.

Le modèle "Position interpolé" est utilisé pour l'interpolation des applications d'axe. Dans cette solution, pour maintenir la coordination de l'axe inter -, les points de consigne de position calculés par le générateur de trajectoire de l'axe multi - doivent être transférés entre le contrôleur de mouvement et le lecteur Servo à une fréquence élevée. Il en résulte une utilisation accrue des ressources de bus par rapport aux applications précédentes. De plus, tout désalignement de synchronisation dégrade considérablement la précision du chemin de contrôle. Le désalignement de la synchronisation provient des différences de temps d'échantillonnage entre le contrôleur de mouvement principal et le service de servo. Les vibrations causées par les retards de transmission de bus peuvent également provoquer un désalignement de synchronisation. Si un point de consigne de position est récupéré deux fois dans le lecteur Servo, en particulier lorsque des performances dynamiques élevées sont nécessaires, le signal de référence de vitesse zéro - dépassera une période d'échantillonnage et stimulera fortement le servomoteur. Les vibrations du bus peuvent également affecter le servomoteur pendant le fonctionnement à vitesse constante. Pour résoudre ce problème, une commande de synchronisation forcée doit être exécutée dans le lecteur servo. Pour calculer avec précision l'erreur de boucle de servo, une attention particulière doit être accordée aux mesures de position du moteur et de vitesse. Les améliorations de servo forcée sont mises en œuvre dans le service servo.

Conception de servo

La section Contrôle de conduite servo se compose d'un seul processeur de moteur de puce - (ADMC401), qui comprend la détection du courant du moteur, l'acquisition de position du moteur et un générateur d'impulsions PWM adapté à l'étape de puissance. Cette conception se traduit par les meilleures performances d'un lecteur de servo intégré avec un nombre minimal de composants.

Le système de contrôle Cascade est le plus adapté aux lecteurs de performances élevés -. La boucle de commande de courant interne contrôle le couple du moteur. Les performances dynamiques de la vitesse extérieure et des boucles de contrôle de position dépendent directement des performances de la boucle de courant interne. Pour atteindre le temps de réponse du courant du moteur le plus court possible et respecter la plage de vitesse maximale du servomoteur, la plage de tension du convertisseur de puissance externe doit être maximisée. Le contrôleur actuel est basé sur la technologie de modélisation des vecteurs d'espace (SVM) dans le cadre de référence du rotor. La fonction de classe SVM intègre un modem de partie troisième -, qui permet à la classe SVM d'obtenir une plage de vitesse plus élevée (plus de 1000 ms) pour le servomoteur que le modèle de triangle symétrique traditionnel . 15%).

Le système de contrôle Cascade est mieux adapté pour les lecteurs de performances élevés -. La boucle de commande de courant interne contrôle le couple du moteur. Les performances dynamiques de la vitesse extérieure et des boucles de contrôle de position dépendent directement des performances de la boucle de courant interne. Pour atteindre le temps de réponse du courant du moteur le plus court possible et respecter la plage de vitesse maximale du servomoteur, la plage de tension du convertisseur de puissance externe doit être maximisée. Le contrôleur actuel est basé sur la technologie de modélisation des vecteurs d'espace (SVM) dans le cadre de référence du rotor. La fonction de classe SVM intègre un modem de partie troisième -, qui permet à la classe SVM d'obtenir une plage de vitesse plus élevée (plus de 1000 Hz) pour le servomoteur que le modèle de triangle symétrique traditionnel . 15%).

L'optimisation du réglage de la boucle de la vitesse et de la position sur la base des paramètres de charge mécanique est essentielle pour obtenir une réponse stable et rapide. La conception du contrôleur de service de position est basée sur une architecture de commande polynomiale et un suivi de l'emplacement du poteau. L'architecture de contrôle polynomial est l'architecture du contrôleur principal et est bien - adaptée au réglage des paramètres.

Dans l'architecture de contrôle polynomial, la rétroaction de la boucle de servo peut être facilement modifiée dans l'application Servo Drive. La réponse de la boucle de servo est optimisée pour les applications de positionnement de l'axe, nécessitant une arrivée de position cible rapide et précise. La réponse de la boucle de servo est optimisée pour les applications d'enveloppe, nécessitant une erreur de position proche de zéro pendant le déplacement de l'axe. Par rapport aux efforts de réglage précédent, la simple modification de la fonction de transfert HFW du contrôleur peut désormais répondre à de nouvelles exigences.

Les mesures de position motrice sont dérivées de la rétroaction du résolveur à l'aide du logiciel Resolver - à - Conversion numérique (RDC). Les signaux de rétroaction sinusoïdale et cosinus du résolveur sont introduits dans le canal analogique ({4}} Admc 401 12- - à -, où ils sont filtrés à travers un deuxième filtre de suivi de commande - pour calculer la vitesse et la position du moteur. Pour le mouvement du moteur lisse, un ADC 16 bits externe peut être ajouté pour améliorer la solution de position.

Conclusion

Le contrôle de mouvement et les lecteurs intelligents basés sur la communication en bus canopen sont une solution efficace et flexible. Le lecteur Servo Intelligent CD1K décrit dans cet article peut effectuer des tâches de contrôle des axes multiple élevées- -, fournissant une solution de contrôle de mouvement de performance élevée - pour une large gamme d'applications. Le mode "Position de profil" est le mieux adapté aux applications d'axe indépendantes dans un environnement PLC. Dans cette solution, la trajectoire de l'axe est calculée en interne par le lecteur Servo. Le mode "Position interpolé" est utilisé pour les applications où les trajectoires de l'axe doivent être coordonnées en continu. Dans cette solution, les ressources du contrôleur de mouvement de l'hôte sont considérablement réduites en raison de l'interpolation cubique fournie dans le lecteur Servo. Les boucles de service de vitesse et de position peuvent être optimisées en ligne en exécutant le programme de réglage Auto - de l'application cible dans la machine.