Um Servo Drive CANopen pode ser usado em um sistema de controle de malha fechada?

No domínio da automação industrial, os sistemas de controle de circuito fechado desempenham um papel fundamental para garantir precisão, exatidão e estabilidade em diversas aplicações. Esses sistemas monitoram continuamente a saída e a comparam com a entrada desejada, fazendo ajustes em tempo real para minimizar erros. Enquanto isso, os servodrives CANopen surgiram como uma escolha popular no mercado devido à sua flexibilidade, capacidade de comunicação e recursos de alto desempenho. Como fornecedor de servoacionamento CANopen, muitas vezes me perguntam se um servoacionamento CANopen pode ser usado efetivamente em um sistema de controle de malha fechada. Nesta postagem do blog, explorarei essa questão em detalhes.

Compreendendo os sistemas de controle de malha fechada

Os sistemas de controle de malha fechada são projetados para manter um valor de saída específico medindo continuamente a saída real e comparando-a com o ponto de ajuste desejado. A diferença entre o ponto de ajuste e a saída real, conhecida como sinal de erro, é então usada para ajustar a entrada do sistema para reduzir o erro. Este mecanismo de feedback permite que o sistema se adapte às mudanças no ambiente, carga ou outros fatores que possam afetar a saída.

Existem vários tipos de sistemas de controle de malha fechada, incluindo controle de posição, controle de velocidade e controle de torque. Cada tipo tem seus próprios requisitos e aplicações específicas. Por exemplo, o controle de posição é comumente usado em robótica, máquinas CNC e linhas de montagem automatizadas, onde o posicionamento preciso dos componentes é crucial. O controle de velocidade é frequentemente empregado em sistemas de transporte, bombas e ventiladores para manter uma velocidade constante sob cargas variadas. O controle de torque é essencial em aplicações como veículos elétricos, onde o motor precisa fornecer uma quantidade específica de torque para atender aos requisitos de condução.

Servodrives CANopen: Uma Visão Geral

CANopen é um protocolo de comunicação amplamente utilizado na área de automação industrial. Ele é baseado na camada física da Controller Area Network (CAN) e fornece uma maneira padronizada para os dispositivos se comunicarem entre si. Um servoconversor CANopen é um dispositivo que combina capacidades de controle de servo motor com funcionalidade de comunicação CANopen.

Os servoacionamentos CANopen oferecem diversas vantagens em relação aos servoacionamentos tradicionais. Em primeiro lugar, proporcionam um elevado nível de flexibilidade em termos de configuração e operação. O protocolo CANopen permite fácil parametrização, monitoramento e controle do servoconversor através de uma rede. Isto significa que vários servodrives podem ser conectados a uma única rede e controlados centralmente, reduzindo a complexidade do sistema.

Em segundo lugar, os servodrives CANopen suportam uma ampla gama de modos de controle de movimento, incluindo controle de posição, controle de velocidade e controle de torque. Isso os torna adequados para uma variedade de aplicações em diferentes setores. Por exemplo, em um sistema robótico multieixos, os servoacionamentos CANopen podem ser usados para controlar cada eixo de forma independente, permitindo movimentos complexos e coordenados.

Em terceiro lugar, os servodrives CANopen têm excelente desempenho em tempo real. O protocolo CANopen utiliza um mecanismo de comunicação determinístico, que garante que as mensagens sejam transmitidas e recebidas em tempo hábil. Isso é crucial em sistemas de controle de malha fechada, onde feedback e controle em tempo real são necessários para manter a estabilidade e a precisão do sistema.

Usando Servo Drives CANopen em Sistemas de Controle de Malha Fechada

A resposta curta é sim, um servoconversor CANopen pode ser usado em um sistema de controle de malha fechada. Na verdade, os servo-drives CANopen são adequados para aplicações de controle de malha fechada devido às suas capacidades de comunicação, flexibilidade e desempenho em tempo real.

Controle de posição

Em um sistema de controle de posição, o servoconversor CANopen pode receber pontos de ajuste de posição de um controlador de nível superior, como um CLP ou controlador de movimento, através da rede CANopen. O servoacionamento compara então a posição real do motor, que é medida por um encoder, com o ponto de ajuste. Se houver um erro, o servoconversor ajusta a velocidade e o torque do motor para mover o motor para a posição desejada.

O protocolo CANopen permite um controle de posição preciso e exato. Por exemplo, o ponto de ajuste de posição pode ser enviado como um valor digital pela rede e o servoconversor pode usar esse valor para calcular os sinais de controle apropriados para o motor. Além disso, o servoconversor CANopen pode fornecer feedback em tempo real sobre a posição, velocidade e outros parâmetros do motor, permitindo que o controlador de nível superior monitore o desempenho do sistema e faça ajustes, se necessário.

Controle de velocidade

Em um sistema de controle de velocidade, o servoconversor CANopen recebe um ponto de ajuste de velocidade do controlador e ajusta a velocidade do motor de acordo. A velocidade real do motor é medida por um sensor de velocidade, como um tacômetro ou codificador. O servoconversor compara a velocidade real com o ponto de ajuste e utiliza um algoritmo de controle, como um controlador PID, para ajustar a tensão ou corrente do motor para manter uma velocidade constante.

Servo drives CANopen oferecem excelente desempenho de controle de velocidade. Os recursos de comunicação em tempo real do protocolo CANopen garantem que o ponto de ajuste de velocidade possa ser atualizado rapidamente, permitindo que o servoconversor responda rapidamente a mudanças na carga ou outros fatores externos. Além disso, o servoconversor CANopen pode fornecer informações detalhadas sobre a velocidade do motor, como a velocidade real, o erro de velocidade e a taxa de aceleração/desaceleração, que podem ser usadas para monitoramento e otimização do sistema.

Controle de Torque

Em um sistema de controle de torque, o servoconversor CANopen recebe um ponto de ajuste de torque do controlador e controla o motor para fornecer a quantidade especificada de torque. O torque real do motor pode ser medido por um sensor de torque ou estimado com base na corrente do motor. O servoconversor compara o torque real com o ponto de ajuste e ajusta a corrente do motor para manter o torque desejado.

Os servodrives CANopen são capazes de controle preciso de torque. O protocolo CANopen permite a transmissão precisa do ponto de ajuste de torque e feedback em tempo real das informações de torque. Isto é particularmente importante em aplicações onde o motor precisa fornecer uma quantidade específica de torque sob diferentes condições operacionais, como em veículos elétricos ou robôs industriais.

Aplicações de Servo Drives CANopen em Sistemas de Controle de Malha Fechada

Servo drives CANopen são usados em uma ampla gama de aplicações que requerem controle de malha fechada. Algumas das aplicações comuns incluem:

Robótica: Em sistemas robóticos, servoacionamentos CANopen são usados para controlar o movimento das articulações do robô. A posição precisa e o controle de velocidade são essenciais para que o robô execute tarefas com precisão, como pegar e colocar objetos ou soldar. A flexibilidade e o desempenho em tempo real dos servoacionamentos CANopen os tornam a escolha ideal para aplicações robóticas.
Máquinas CNC: As máquinas de controle numérico computadorizado (CNC) exigem controle de posição de alta precisão para operações de usinagem. Os servoacionamentos CANopen podem ser usados para controlar o movimento dos eixos da máquina, garantindo corte, furação e fresamento precisos. A capacidade de comunicação com outros dispositivos na rede também permite a integração perfeita dos servoacionamentos no sistema CNC geral.
Veículos guiados automaticamente (AGVs): AGVs são usados em armazéns e fábricas para movimentação de materiais. Eles exigem controle preciso de velocidade e posição para navegar pelo ambiente com segurança e eficiência.Servo Drive para AGVspode fornecer os recursos de controle necessários e comunicar-se com o sistema de navegação do AGV para garantir uma operação suave.
Máquinas de embalagem: Em máquinas de embalagem, os servoacionamentos CANopen são usados para controlar o movimento dos materiais de embalagem, como filme, papel ou caixas. A posição precisa e o controle de velocidade são necessários para garantir enchimento, vedação e rotulagem precisos dos produtos. A flexibilidade dos servoconversores CANopen permite fácil ajuste do processo de embalagem de acordo com os diferentes requisitos do produto.

Conclusão

Concluindo, os servo-drives CANopen podem ser efetivamente usados em sistemas de controle de malha fechada. Suas capacidades de comunicação, flexibilidade e desempenho em tempo real os tornam adequados para uma variedade de aplicações de controle de malha fechada, incluindo controle de posição, controle de velocidade e controle de torque. Esteja você na indústria de robótica, usinagem CNC, AGV ou embalagem, um servoacionamento CANopen pode fornecer a precisão e a confiabilidade que você precisa para seu sistema de controle de malha fechada.

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Referências

Dorf, RC e Bishop, RH (2016). Sistemas de controle modernos. Pearson.
Craig, JJ (2005). Introdução à Robótica: Mecânica e Controle. Pearson.
CiA (CAN em Automação). (nd). Especificação CANopen. Obtido do site oficial da CiA.