Un servoaccionamiento, también conocido como servoamplificador, es el componente central de un servosistema de CA. Su función es convertir la fuente de alimentación de CA de frecuencia-de la red pública estándar en una fuente de alimentación de CA de frecuencia-variable-y de frecuencia-variable para el servomotor. Cuando funciona en modo de control de velocidad, el servoaccionamiento regula la velocidad del motor controlando la frecuencia de la potencia de salida; cuando está en modo de control de par, controla el par del motor ajustando la amplitud de la potencia de salida; y cuando está en modo de control de posición, determina el tiempo de encendido/apagado de la potencia de salida en función de los pulsos de entrada entrantes.
Durante el funcionamiento, un servovariador requiere conexiones al servomotor, un codificador, componentes de control y una unidad de fuente de alimentación. Si se utiliza software para configurar los parámetros, se requiere un cable de comunicación para conectar el variador a una computadora. El siguiente diagrama ilustra el esquema de cableado que conecta un servovariador a sus dispositivos auxiliares (para este tutorial, usaremos un servovariador Mitsubishi como ejemplo; futuras actualizaciones cubrirán Siemens y otras marcas de servos).
En esta entrega, comenzaremos explicando la función "Equipo electrónico"-un tema de gran interés para muchos usuarios-para brindar orientación práctica para aplicaciones del-mundo real. (Las actualizaciones posteriores incluirán un resumen más completo de los métodos de aprendizaje y puesta en servicio del servosistema que he compilado).
En el modo de control de posición del servoaccionamiento, un PLC genera pulsos de entrada para controlar la velocidad de rotación del servomotor, regulando así el desplazamiento del componente accionado. En otras palabras, cuanto mayor sea el número de pulsos de entrada, mayor será el número de rotaciones realizadas por el motor.
El codificador de un servomotor genera una gran cantidad de pulsos por cada rotación completa; El número exacto de pulsos por revolución depende del modelo de dispositivo específico y debe mencionarse en el manual del producto. Dado que el recuento de pulsos acumulativos puede llegar a ser extremadamente alto después de que el codificador haya girado varias veces, los servovariadores están equipados con una función de "Engranaje electrónico" para abordar este problema escalando (ya sea reduciendo o aumentando) el número de pulsos de entrada. (Este concepto es análogo a las ruedas dentadas grandes y pequeñas de una bicicleta de varias-velocidades). Básicamente, el Electronic Gear actúa como un multiplicador de escala; en los servovariadores Mitsubishi se configura mediante los parámetros P3 y P4, mientras que en la serie Siemens V90 se configura mediante los parámetros P29016 y P29017.
Fórmula: Valor del engranaje electrónico=CMX / CDV
Para facilitar la comprensión, examinemos un ejemplo práctico para ver cómo se aplica este concepto. Como se muestra en la figura siguiente, un servomotor acciona un tornillo de avance mediante un acoplamiento; A medida que el tornillo gira, hace que la mesa de trabajo se mueva horizontalmente. El tornillo de avance tiene un paso de 5 mm, lo que significa que por cada rotación completa del tornillo, la mesa de trabajo recorre 5 mm. Supongamos que se requiere un pulso equivalente a 1 μm/pulso-es decir, cada pulso ingresado al servoaccionamiento hace que la mesa de trabajo se mueva 1 μm. ¿Cuántos pulsos se deben ingresar al servoaccionamiento para lograr un desplazamiento de la mesa de trabajo de 5 mm? Además, si la resolución del codificador es de 131.072 pulsos por revolución, ¿cómo se debe configurar la relación de transmisión electrónica?
Este escenario es un encuentro inevitable en la programación práctica-particularmente cuando se acciona un servomotor en modo de control de posición-y requiere la realización de cálculos específicos.
[Problema-Enfoque y pasos para resolver el problema]
Paso 1: Calcule la cantidad de pulsos de comando necesarios para mover la carga.
Nuestro objetivo es mover la mesa de trabajo un paso (5 mm). Según las exigencias, un impulso corresponde a un desplazamiento de 1 μm (es decir, 0,001 mm). Por lo tanto, el número de pulsos de comando necesarios para moverse 5 mm (es decir, el número de pulsos que debe emitir el PLC) es:
Número de pulsos de comando=5 mm / (0,001 mm/pulso)=5000 pulsos. Esto implica:
Queremos que el servomotor complete exactamente una revolución completa cuando el PLC genere 5000 pulsos.
Paso 2: Determine la cantidad de pulsos de retroalimentación generados por revolución del motor.
Según la placa de identificación o el manual del motor, en este ejemplo específico, el codificador genera 131.072 pulsos por cada revolución completa del motor.
Paso 3: Calcule la relación de transmisión electrónica.
La esencia de la función del engranaje electrónico es establecer una relación proporcional entre los "pulsos de comando" y los "pulsos de retroalimentación del codificador".
Valor del engranaje electrónico=Número de pulsos generados por el codificador/Número de pulsos de entrada
Sustituyendo los valores: Valor del equipo electrónico=131,072 / 5,000
Paso 4: simplifica los parámetros.
Necesitamos simplificar la fracción obtenida anteriormente a su forma de relación entera más simple para que los valores puedan ingresarse como parámetros:
131,072 / 5,000 = 16,384 / 625
Por lo tanto, el numerador de engranajes electrónicos es 16,384 y el denominador de engranajes electrónicos es 625. Una vez que hayamos obtenido estos dos parámetros, podemos proceder a configurar los ajustes dentro del servoamplificador.
Conclusión
Calcular la relación de transmisión electrónica es una habilidad fundamental en la puesta en marcha de servosistemas. Al dominarlo, dominará efectivamente el "sistema de medición" para el control de posición. Aunque los códigos de parámetros pueden variar entre diferentes marcas (algunas permiten la entrada directa de pulsos por revolución, mientras que otras requieren valores de numerador y denominador separados), la lógica física subyacente sigue siendo universal.
A mis colegas en el campo de la automatización industrial: el estudio de caso de hoy se basa en el modelo más simple-uno en el que el motor está acoplado directamente al tornillo principal. Sin embargo, en las aplicaciones del mundo real-con frecuencia nos encontramos con escenarios más complejos. Si se introduce un reductor (por ejemplo, con una relación de reducción de 1:3) o una transmisión por correa síncrona entre el motor y el husillo, ¿cómo se debe calcular la relación de transmisión electrónica?