3 modi per controllare i motori per movimenti di precisione nel posizionamento del trasportatore

Eric Riso | 15 novembre 2018

I motori fungono da componenti integrali dei sistemi di controllo del movimento per trasportatori industriali. In genere, le applicazioni di trasporto funzionano a velocità costante o variabile e richiedono solo il controllo della velocità da parte di un motore di azionamento principale. I trasportatori di posizionamento, come quelli utilizzati per le selezionatrici ponderali automatizzate, richiedono un controllo più preciso. In queste applicazioni, l'azionamento principale deve avviare e arrestare il trasportatore di posizionamento con una precisione da moderata ad elevata.

Mentre i motori CC e CA sono comunemente utilizzati per mantenere il controllo della velocità per applicazioni con trasportatori a velocità fissa o costante, i motori passo-passo e i servomotori offrono capacità di posizionamento più precise per trasportatori che richiedono movimenti di precisione più accurati. Gli stepper sono spesso il motore preferito, mentre i servomotori offrono numerosi vantaggi per i movimenti più impegnativi.

I motori passo-passo normalmente funzionano con controllo ad anello aperto e offrono i vantaggi di semplicità, posizionamento eccellente ed economia. Ma se configurati con un meccanismo di feedback, come un encoder integrato ad alta risoluzione, i motori passo-passo a circuito chiuso forniscono informazioni sulla velocità e sulla posizione all'azionamento/controller. La coppia elevata e la risposta dinamica rapida dei sistemi a circuito chiuso soddisfano le esigenze dei trasportatori di posizionamento ad alte prestazioni.

Velocità, coppia, precisione e dimensioni sono parametri importanti da considerare quando si sceglie il motore giusto per un'applicazione di trasporto. I fornitori di motori possono fornire le competenze e gli strumenti per assistervi nella scelta del progetto giusto per la vostra applicazione.

Dopo aver specificato il motore corretto, segue la scelta del metodo di controllo del motore corretto. Ecco tre dei metodi più diffusi per controllare sia i motori passo-passo che i servomotori utilizzati nei trasportatori di posizionamento.

1. Controllo del polso

Il controllo digitale degli impulsi, noto anche come controllo di passo e direzione, è un metodo comune per controllare qualsiasi passo o servomotore. Il controllo digitale degli impulsi è una buona opzione se il PLC o il controller principale della macchina contiene una o più uscite ad alta frequenza, ad esempio 20 kilohertz (kHz) o superiori.

Per il controllo del passo e della direzione è necessaria una frequenza di uscita impulsiva minima di 20 kHz. Anche se molti utenti potrebbero voler utilizzare 100 kHz o più (molti controller offrono frequenze fino a 2 o 3 megahertz o MHz), queste uscite ad alta frequenza aumentano i costi del sistema. Utilizza uscite a frequenza più bassa implementando un azionamento passo-passo o un motore passo-passo integrato con emulazione Microstep. Questo potente progresso nella tecnologia dei motori passo-passo consente un funzionamento fluido, a micropassi, anche quando i motori utilizzano uscite a impulsi a bassa frequenza.

Figura 1: Questo diagramma di controllo degli impulsi mostra come il controller primario invia i segnali STEP e DIREZIONE all'asse del motore.

La configurazione di questo schema di controllo (vedere la Figura 1 sopra) include il collegamento dell'uscita a impulsi dal PLC all'ingresso passo dell'azionamento del motore o del motore integrato. Una seconda uscita non a impulsi è collegata all'ingresso di direzione. Il numero e la frequenza degli impulsi trasmessi all'ingresso del gradino determinano rispettivamente la lunghezza della corsa e la velocità del trasportatore. Il segnale (alto o basso) all'ingresso della direzione determina la direzione del viaggio: avanti o indietro. Per un avvio e un arresto graduali del trasportatore, il PLC/controller deve aumentare e diminuire la frequenza degli impulsi per creare accelerazioni e decelerazioni fluide. Senza questa funzionalità, il trasportatore sussulterà durante l'avvio e l'arresto.

2. Controllo della velocità con ingresso analogico

L'utilizzo di una variazione di segnali di ingresso/uscita (I/O) discreti con uno o due ingressi digitali più un ingresso analogico è un altro schema popolare per il controllo di motori passo-passo e servomotori con trasportatori di posizionamento.

In questa configurazione, Run/Stop è il primo ingresso digitale. Quando è impostato Run/Stop, il motore raggiunge e funziona automaticamente alla velocità target. Quando l'ingresso Run/Stop viene ripristinato, il motore decelera fino all'arresto. Poiché l'accelerazione e la decelerazione del motore sono configurate nel software durante la messa in servizio dell'asse, l'asse le controlla automaticamente. Un secondo ingresso digitale può controllare la direzione (avanti/indietro).