ทำความเข้าใจเกี่ยวกับอินพุตและเอาต์พุตของเซอร์โวไดรฟ์

เซอร์โวไดรฟ์โต้ตอบกับแกนฮาร์ดแวร์ แต่วิธีกำหนดค่าการเคลื่อนไหวจะแตกต่างกันไปมาก สัญญาณอินพุต/เอาต์พุต (I/O) ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และสวิตช์เพื่ออำนวยความสะดวกในฟังก์ชันต่างๆ เช่น การกลับบ้านและการตั้งค่าขีดจำกัดการเดินทาง

หากคุณยังใหม่กับไดรฟ์เซอร์โวมอเตอร์ คุณจะค้นพบว่ามอเตอร์เหล่านี้แตกต่างอย่างมากจากมอเตอร์อะซิงโครนัสสามเฟส-ที่ขับเคลื่อนโดยไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่กลไกการตอบรับ VFD ทำงานภายในระบบลูปเปิด- โดยต้องใช้ตัวควบคุมภายนอกเพื่อจัดการกับการควบคุมป้อนกลับทั้งหมด ในทางกลับกัน ระบบเซอร์โวจะมีตัวเข้ารหัสในตัว- ดังนั้น จึงต้องกำหนดพารามิเตอร์การเคลื่อนไหวสำหรับทั้งระบบ *ก่อน* การดำเนินการจะเริ่มขึ้น

บทความก่อนหน้านี้ได้กล่าวถึงตัวอย่างที่เลือกสรรของการกำหนดค่าแกนฮาร์ดแวร์ และสาธิตวิธีป้อนพารามิเตอร์ลงในซอฟต์แวร์ไดรฟ์ (ดังแสดงในบทช่วยสอนนี้) อย่างไรก็ตาม ขณะนี้จำเป็นต้องเจาะลึกลงไปถึงประเภทสัญญาณ I/O เฉพาะที่จำเป็นในการดำเนินงานควบคุมการเคลื่อนไหวต่างๆ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สัญญาณอินพุตสามประเภทภายในระบบเซอร์โวรับประกันความสนใจเป็นพิเศษ: สัญญาณจำกัด สัญญาณอินพุตกลับบ้าน และสัญญาณอินพุตวัตถุประสงค์ทั่วไป-

ลิมิตสวิตช์

ขั้นแรก จำเป็นต้องชี้แจงคำจำกัดความของคำนี้: ลิมิตสวิตช์คือสวิตช์ฮาร์ดแวร์ประเภทหนึ่งที่ถูกกระตุ้นโดยแรงทางกายภาพที่ใช้กับคันโยกหรือลูกกลิ้ง สามารถใช้ในสถานการณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับวัตถุ

อย่างไรก็ตาม ภายในขอบเขตการควบคุมมอเตอร์ มีสวิตช์หลายตัวที่ใช้ในการตรวจจับว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ถึงจุดสิ้นสุดของระยะการเคลื่อนที่หรือไม่ สวิตช์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าสวิตช์ "จำกัด " สำหรับแกนการเคลื่อนที่ส่วนใหญ่ โดยปกติจะติดตั้งลิมิตสวิตช์ไว้ที่ปลายแต่ละด้านของระยะการเคลื่อนที่- ซึ่งกำหนดให้เป็นลิมิตสวิตช์เชิงบวกและลิมิตสวิตช์เชิงลบ ตามลำดับ

ลิมิตสวิตช์ที่ใช้บนแกนเคลื่อนที่ไม่ได้มีลักษณะเฉพาะทางกลไกเท่านั้น ปัจจุบัน มีสวิตช์แบบไม่สัมผัส-หลายตัวที่ใช้คุณสมบัติทางแสงหรือแม่เหล็กในการตรวจจับการเคลื่อนที่โดยไม่สร้างความต้านทานทางกลไกใดๆ

ข้อจำกัดของซอฟต์แวร์

จำเป็นต้องใช้ลิมิตสวิตช์อย่างเคร่งครัดหรือไม่? คำตอบคือไม่; ในหลายสถานการณ์ ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาขีดจำกัดของฮาร์ดแวร์

เซอร์โวไดรฟ์ส่วนใหญ่รองรับฟังก์ชันจำกัดซอฟต์แวร์: ตัวเข้ารหัสจะติดตามตำแหน่งของแกนอย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ และหากตำแหน่งนั้นเกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ตัวควบคุมจะป้องกันไม่ให้แกนเคลื่อนที่ต่อไปอีก

สวิตช์กลับบ้าน

สัญญาณอินพุตดิจิทัลประเภทที่สองประกอบด้วยสัญญาณอินพุต "กลับบ้าน" โดยทั่วไป ระบบต้องการสวิตช์กลับบ้านเพียงสวิตช์เดียว เนื่องจากการดำเนินการกลับบ้านจะดำเนินการ-เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว-เฉพาะเมื่อมีการเปิดอุปกรณ์หรือเมื่อได้รับคำสั่งเฉพาะเท่านั้น เมื่อแกนถูกขับเคลื่อน ข้อมูลตำแหน่งปัจจุบันของมันจะถูกลบ (เว้นแต่ระบบจะติดตั้งแบตเตอรี่สำรอง ตามปกติในระบบเซอร์โวของหุ่นยนต์) วัตถุประสงค์พื้นฐานของกระบวนการกลับบ้านคือเพื่อให้ผู้ควบคุม-สร้าง "จุดเริ่มต้นที่ทราบ" อีกครั้งสำหรับการเคลื่อนไหวที่ตามมาทั้งหมด

แก้ไข-การกลับบ้านตามตำแหน่ง

มีวิธีการกลับบ้านหลายวิธีในการควบคุมการเคลื่อนไหว แนวทางที่พบบ่อยที่สุด (และเข้าใจง่ายที่สุด) มีดังนี้: แท่นการเคลื่อนไหวจะเคลื่อนที่ช้าๆ ในทิศทางเฉพาะจนกระทั่งทริกเกอร์สวิตช์กลับบ้าน ซึ่ง ณ จุดที่จุดกระตุ้นถูกกำหนดให้เป็น "ตำแหน่งศูนย์"

นอกจากนี้ยังมีรูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยของวิธีนี้: ขั้นแรกแท่นจะเรียกใช้สวิตช์กลับบ้าน จากนั้นจึงกลับทิศทาง-ถอยกลับอย่างช้าๆ ด้วยความเร็วต่ำมาก-จนกว่าเซ็นเซอร์จะไม่ทำงานอีกต่อไป ตำแหน่งในขณะนั้นจะถูกกำหนดให้เป็นตำแหน่งศูนย์ ไม่ใช่เรื่องยากที่จะจินตนาการว่าลิมิตสวิตช์ประเภทหน้าสัมผัส-ที่ติดตั้งแขนคันโยกอาจสึกหรอหลังจากการใช้งานเป็นเวลานาน ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนนาที (อาจเป็นเพียงไม่กี่สิบส่วนในสิบของมิลลิเมตร) ในตำแหน่งกลับบ้าน-นี่คือเหตุผลหนึ่งที่สวิตช์ที่ไม่ใช่-หน้าสัมผัสมักจะให้ข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน

กลับสู่ตำแหน่งเซ็นเตอร์

หลักการเบื้องหลังวิธีการกลับบ้านแบบอื่นมีดังนี้: ส่วนประกอบที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่ในทิศทางที่เลือกก่อนจนกระทั่งทริกเกอร์ลิมิตสวิตช์ จากนั้นจะกลับทิศทางจนกระทั่งทริกเกอร์สวิตช์กลับบ้าน หลักฐานของวิธีการนี้คือมีการติดตั้งสวิตช์กลับบ้านที่ "ตำแหน่งกึ่งกลาง" ของระยะการเคลื่อนที่ และ-เมื่ออุปกรณ์เปิดอยู่- ระบบจะไม่สามารถระบุทิศทางที่แพลตฟอร์มการเคลื่อนไหวจำเป็นต้องเคลื่อนที่เข้าไปเพื่อไปถึงสวิตช์กลับบ้านได้ ในกรณีนี้ แนะนำให้ใช้สวิตช์แบบไม่สัมผัส-เช่นกัน เนื่องจากระยะการเคลื่อนไหวจะผ่านสวิตช์กลับบ้านทุกครั้งที่มันเคลื่อนที่จากปลายด้านหนึ่งของระยะการเคลื่อนที่ของมันไปยังอีกด้านหนึ่ง

ซอฟต์แวร์โฮมมิง

นอกจากนี้ยังมีวิธีกลับบ้านโดยใช้ซอฟต์แวร์-ซึ่งอาศัยตรรกะของซอฟต์แวร์ทั้งหมด โดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ใดๆ เลย หากระยะการเคลื่อนไหวหยุดนิ่งที่ตำแหน่งเฉพาะและทราบอยู่เสมอทุกครั้งที่ปิดอุปกรณ์ ระบบจะกำหนดตำแหน่งนั้นเป็น "จุดศูนย์" โดยอัตโนมัติทุกครั้งที่สตาร์ทเครื่องครั้งต่อๆ ไป อย่างไรก็ตาม มีคำเตือนที่สำคัญ: หากตำแหน่งของระยะการเคลื่อนไหวในขณะที่ปิดเครื่อง-ไม่ได้รับการแก้ไข- ซึ่งหมายความว่าจะเปลี่ยนแปลงแบบสุ่ม- ระบบจะกำหนดตำแหน่งสุ่มนี้ให้เป็นจุดศูนย์อย่างผิดพลาดเมื่อเริ่มต้นระบบ ในสถานการณ์เช่นนี้ หากคุณสั่งให้แกนเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่ง 400 มม. ในเวลาต่อมา แกนอาจเกินระยะสิ้นสุดของระยะการเคลื่อนที่ ซึ่งอาจส่งผลให้ระบบเกิดข้อผิดพลาดได้

อินพุตการปิดแรงบิดอย่างปลอดภัย (STO)

จากมุมมองด้านความปลอดภัย ต้องมีกลไกเพื่อปกป้องทั้งอุปกรณ์และผู้ปฏิบัติงานในสถานการณ์ฉุกเฉิน ฟังก์ชั่นนี้ใช้งานผ่านสัญญาณอินพุตสองสัญญาณ: สัญญาณ Safe Torque Off (STO) (STO1 และ STO2) สัญญาณทั้งสองนี้จะต้องได้รับแรงดันไฟฟ้าเข้าอย่างต่อเนื่อง มิฉะนั้นชุดขับเคลื่อนจะได้รับคำสั่งให้ปิดเครื่อง โดยทั่วไป สัญญาณทั้งสองนี้จะเชื่อมต่อกับวงจรหยุดฉุกเฉิน (E-หยุด) หรือกับรีเลย์นิรภัยที่มีหน้าสัมผัสปิดแบบปกติ-คู่

สัญญาณอินพุตวัตถุประสงค์ทั่วไป-

การอภิปรายก่อนหน้านี้ครอบคลุมฟังก์ชันหลักส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณอินพุตเซอร์โวไดรฟ์ อย่างไรก็ตาม ความสามารถของไดรฟ์บางตัวนั้นนอกเหนือไปจากการขับเคลื่อนมอเตอร์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น ไดรฟ์ SBD จาก CMZ Sistemi Elettronici: นอกเหนือจากความสามารถของเซอร์โวไดรฟ์แล้ว ยังมี PLC แบบฝังในตัวที่สามารถรันโค้ดทดสอบที่มีโครงสร้างได้

เช่นเดียวกับกรณีของ PLC ทั้งหมด ไดรฟ์ในตัวดังกล่าวจำเป็นต้องมีกลไกในการรับสัญญาณภายนอก-รวมถึงสัญญาณการประมวลผลจากเซ็นเซอร์และอินพุตจาก-ปุ่มที่ผู้ใช้ดำเนินการ สัญญาณอินพุต/เอาท์พุตวัตถุประสงค์ทั่วไป-เหล่านี้ (โดยทั่วไปเรียกโดยย่อว่า GPIO) สามารถใช้เพื่อส่งสัญญาณประเภทใดก็ได้-เหมือนกับสัญญาณใน PLC มาตรฐาน- โดยไม่ได้รับมอบหมายฟังก์ชันใดๆ ที่ตายตัวและ{6}}กำหนดไว้ล่วงหน้า อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าไม่ใช่ว่าเซอร์โวไดรฟ์ทั้งหมดจะติดตั้งอินเทอร์เฟซ GPIO

การควบคุมการเคลื่อนไหวของเซอร์โว

ปฏิเสธไม่ได้ว่าการกำหนดค่าระบบเซอร์โวถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่าการกำหนดค่าไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน ขณะนี้มีเครื่องมือทดสอบการใช้งานที่หลากหลายเพื่อช่วยปรับปรุงกระบวนการกำหนดค่า และลดอุปสรรคทางเทคนิคในการเข้าสู่ สำหรับมืออาชีพที่ยังไม่เคยลองเข้าสู่อาณาจักรของระบบเซอร์โว ก็ไม่สายเกินไปที่จะเริ่มเรียนรู้!