Los servovariadores interactúan con los ejes del hardware, pero los métodos para configurar el movimiento varían ampliamente. Las señales de entrada/salida (E/S) permiten la conexión de sensores e interruptores para facilitar funciones como la localización y el establecimiento de límites de recorrido.
Si es nuevo en el mundo de los servomotores, descubrirá que difieren significativamente de los motores asíncronos trifásicos-impulsados por variadores de frecuencia (VFD); la distinción fundamental radica en el mecanismo de retroalimentación. Los VFD funcionan dentro de un sistema de bucle abierto-, lo que requiere un controlador externo para manejar todo el control de retroalimentación; Los servosistemas, por el contrario, cuentan con codificadores integrados-en consecuencia, los parámetros de movimiento para todo el sistema deben definirse *antes* de que comience la operación.
Los artículos anteriores cubrieron ejemplos seleccionados de configuración de ejes de hardware y demostraron cómo ingresar parámetros en el software del variador (como se ilustra en este tutorial); sin embargo, ahora es necesario profundizar en los tipos específicos de señales de E/S necesarias para ejecutar diversas tareas de control de movimiento.
Específicamente, tres categorías de señales de entrada dentro de un servosistema merecen especial atención: señales de límite, señales de entrada de referencia y señales de entrada-de uso general.
Interruptores de límite
Primero, es necesario aclarar la definición del término: un interruptor de límite es un tipo de interruptor de hardware que se activa mediante una fuerza física aplicada a una palanca o rodillo; se puede utilizar en varios escenarios que involucran la detección de objetos.
Sin embargo, dentro del campo del control de motores, existe una variedad de interruptores utilizados para detectar si un objeto en movimiento ha llegado al final de su rango de recorrido; Estos interruptores también se denominan interruptores de "límite". Para la mayoría de los ejes de movimiento, normalmente se instala un interruptor de límite en cada extremo del rango de recorrido-designado como interruptor de límite positivo y interruptor de límite negativo, respectivamente.
Los finales de carrera empleados en los ejes de movimiento no son de naturaleza exclusivamente mecánica; Actualmente, hay muchos interruptores sin contacto-disponibles que utilizan propiedades ópticas o magnéticas para realizar la detección de viajes sin generar ninguna resistencia mecánica.
Límites del software
¿Es estrictamente necesario utilizar finales de carrera? La respuesta es no; En muchas situaciones, no es necesario depender de los límites del hardware.
La mayoría de los servovariadores admiten una función de límite de software: un codificador rastrea continuamente la posición del eje en tiempo real, y si esa posición excede un umbral preestablecido, el controlador evita que el eje se mueva más.
Interruptores de referencia
La segunda categoría de señales de entrada digitales consta de señales de entrada "homing". Normalmente, un sistema requiere solo un interruptor de referencia, ya que la operación de referencia se ejecuta-moviéndose en una sola dirección-solo cuando el equipo está encendido o al recibir un comando específico. Cuando se apaga un eje, la información de su posición actual se borra (a menos que el sistema esté equipado con una batería de respaldo, como es común en los servosistemas robóticos). El propósito fundamental del proceso de localización es permitir que el controlador restablezca un "punto de partida conocido" para todos los movimientos posteriores.
Posición fija-de referencia
Existen varios métodos de localización en el control de movimiento; El enfoque más común (y más fácil de entender) es el siguiente: la plataforma de movimiento se mueve lentamente en una dirección específica hasta que activa el interruptor de referencia, en cuyo punto ese punto de activación se designa como la "posición cero".
También existe una variación sutil de este método: la plataforma primero activa el interruptor de localización, luego invierte la dirección-retrayéndose lentamente a una velocidad extremadamente baja-hasta que el sensor ya no se activa; la posición en ese preciso momento se define entonces como la posición cero. No es difícil imaginar que los interruptores de límite de tipo contacto-equipados con brazos de palanca puedan experimentar desgaste después de un uso prolongado, lo que podría provocar cambios mínimos (quizás solo unas pocas décimas de milímetro) en la posición de inicio.-Esta es una de las razones por las que los interruptores sin-contacto a menudo ofrecen claras ventajas.
Regreso a la posición central
El principio detrás de otro método de referencia es el siguiente: el componente móvil primero viaja en una dirección seleccionada hasta que activa un interruptor de límite, luego invierte la dirección hasta que activa el interruptor de referencia. La premisa de este método es que el interruptor de referencia se instala en la "posición central" del rango de recorrido y-cuando el equipo está encendido-el sistema no puede determinar inicialmente en qué dirección debe moverse la plataforma de movimiento para alcanzar el interruptor de referencia. Aquí también se recomienda encarecidamente el uso de interruptores sin-contacto, ya que la etapa de movimiento pasa sobre el interruptor de referencia cada vez que atraviesa de un extremo de su rango de recorrido al otro.
Búsqueda de software
También existe un método de localización basado en software-que se basa completamente en la lógica del software y no requiere ningún interruptor de hardware. Si la etapa de movimiento se detiene constantemente en una posición específica y conocida cada vez que se apaga el equipo, el sistema designará automáticamente esa posición como el "punto cero" en cada arranque posterior. Sin embargo, se aplica una advertencia crítica: si la posición de la etapa de movimiento en el momento del apagado-no es fija-lo que significa que varía aleatoriamente-el sistema designará erróneamente esta posición aleatoria como el punto cero al inicio. En tal escenario, si posteriormente ordena al eje que se mueva a la posición de 400 mm, el eje puede sobrepasar el final de su rango de recorrido, lo que podría provocar una falla del sistema.
Entradas de desactivación de par segura (STO)
Desde una perspectiva de seguridad, deben existir mecanismos para proteger tanto el equipo como al operador en situaciones de emergencia. Esta funcionalidad se implementa a través de dos señales de entrada: las señales Safe Torque Off (STO) (STO1 y STO2). Estas dos señales deben recibir continuamente una entrada de voltaje; de lo contrario, se ordenará a la unidad de accionamiento que se apague. Normalmente, estas dos señales están conectadas a un circuito de parada de emergencia (E-parada) o a un relé de seguridad equipado con contactos duales normalmente-cerrados.
Señales de entrada de propósito general-
La discusión anterior ha cubierto la mayoría de las funciones principales asociadas con las señales de entrada del servoaccionamiento; sin embargo, las capacidades de ciertos accionamientos van más allá del simple hecho de accionar un motor. Tomemos, por ejemplo, el variador SBD de CMZ Sistemi Elettronici: además de sus capacidades de servoaccionamiento, cuenta con un PLC integrado capaz de ejecutar código de prueba estructurado.
Como es el caso con todos los PLC, dichas unidades integradas requieren un mecanismo para recibir señales externas-incluidas señales de proceso de sensores y entradas de botones operados por el usuario-. Estas señales-de entrada/salida de propósito general (comúnmente abreviadas como GPIO) se pueden utilizar para transmitir cualquier tipo de señal-muy parecida a las de los PLC estándar-sin que se les asigne ninguna función fija y pre-definida. Sin embargo, cabe señalar que no todos los servoaccionamientos están equipados con interfaces GPIO.
Control de movimiento servo
Sin lugar a dudas, configurar un servosistema presenta un desafío significativamente mayor que configurar un variador de frecuencia (VFD). Al mismo tiempo, sin embargo, ahora se encuentra disponible una amplia gama de herramientas de puesta en servicio para ayudar a agilizar el proceso de configuración y reducir la barrera técnica de entrada. Para los profesionales que aún no se han aventurado en el ámbito de los servosistemas, ¡nunca es demasiado tarde para empezar a aprender!