INTRODUCCIÓN Accionamientos de avance: Son aquellos accionamientos de velocidad variable usados en aplicaciones de par constante (por ejemplo: posicionado de elementos móviles).
Potencia comprendida entre 30W y 10KW. Aplicaciones:
Máquina
herramienta (movimiento de los carros de las máquinas. Robótica (movimiento de los ejes del robot).
En general, aplicaciones donde se quiera controlar:
Par, Velocidad, Posición.
o
EVOLUCIÓN Década 60:
Motores paso a paso. Posicionado del elemento móvil sencillo, realizado en lazo abierto (prestaciones dinámicas pobres). Rendimiento del 20%.
Década 70:
Servomotor DC de imán permanente. Control de posición en lazo cerrado. Actualmente usados en aplicaciones de bajo costo.
1985:
Servomotor brushless DC. Inercia 10 veces menor que un servomotor DC. Problema: rizado de par.
1990:
Servomotor brushless AC. Control digital y control del lazo de posición. Prestaciones excelentes.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Elementos servoaccionamiento
Servomotor: motor utilizado en los accionamientos de avance. Lleva acoplado algún elemento sensor (encoder, resolver o tacodinamo) para captar la posición del rotor. Control fino de par, velocidad o posición, mediante la alimentación a través de un convertidor electrónico de potencia.
Consigna
Sistema de Control
Convertidor de potencia
Servomotor
Sensor
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Convertidor de potencia El motor se alimenta a través de un inversor trifásico que opera en modulación y anchura de pulsos (PWM). Así es posible alimentar el motor a tensión y frecuencia variable.
Rectificador (AC/DC)
Filtro
Freno regenerativo
Inversor (IGBT´s) (DC/AC)
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Servomotor
Motor síncrono de imán permanente. Imanes ubicados en la periferia del rotor. Rotor "ahuecado" para reducir la inercia. Devanado situado en el estátor (en estrella), con lo que se consigue: Mejor evacuación del calor producido por efecto Joule. Menor tamaño del motor.
Disposición del motor brushless:
Bobinas
Estator
Imanes
Rotor
Es idóneo para los accionamientos de avance debido a que: Tiene una brillante respuesta dinámica. No necesita mantenimiento. Es un buen motor para posicionar.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Servomotor brushless AC
Operación:
Características:
Control:
Aplicaciones:
Inconvenientes:
Par constante (imanes permanentes). Baja inercia. Elevado par de pico. Posicionado preciso. Par. Velocidad. Posición. Accionamientos de avance. Posicionado con ciclos rápidos. Maquinaria de propósito general. Robótica. Potencia limitada.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Operación en cuatro cuadrantes. Un accionamiento de avance (servoaccionamiento) es reversible, operando en los cuatro cuadrantes. n
Velocidad
T
n T
2 1 n T
3 4
Par n T
En los cuadrantes 2 y 4 el motor opera en frenado regenerativo. Debe tenerse en cuenta la energía regenerativa que se produce durante el frenado.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Ciclo de trabajo El ciclo de trabajo define la evolución del par y de la velocidad en el eje del motor en función del tiempo. Velocidad t
Ciclo de trabajo típico de un accionamiento de avance:
Par
t
Par de pico en aceleración (para vencer par resistente y par dinámico). Velocidad = consigna Par de motor = Par resistente Frenada (pico de par menor porque el par resistente ayuda a frenar).
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Área de trabajo del servomotor.
Área de trabajo de un servomotor brushless: T (par) (Par máximo) Tp
2 (Par nominal) Tn
1
N (velocidad)
En régimen permanente el motor sólo puede operar en la zona 1, no debiéndose superar el par nominal. Si se supera se producirá un calentamiento excesivo. Durante la aceleración y la deceleración sí se puede operar en la zona 2.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Par térmico equivalente.
En régimen permanente, el par motor no debe superar el par nominal. En caso de superarlo el motor sufrirá un calentamiento excesivo. Si el par resistente ofrecido por la carga es constante, la condición para que opere correctamente es que el par resistente no supere el par nominal. En muchas aplicaciones el par resistente varía con el ciclo de trabajo. Entonces es necesario el cálculo del par térmico equivalente. El par motor es proporcional a la corriente. El calentamiento se debe a pérdidas por efecto Joule, que son proporcionales al cuadrado del valor eficaz de la corriente del motor. Por tanto, se puede calcular el par térmico equivalente, que es el valor del par continuo que provocaría el mismo calentamiento de la máquina: N
Trms
i 0
2
Ti t i
Tciclo
Para que el calentamiento no sea excesivo, el par térmico equivalente no deberá superar el par nominal del motor. Se deberá satisfacer la siguiente condición: Tciclo th
CRITERIOS DE SELECCIÓN Velocidad y par del servomotor.
Para el cálculo de la velocidad y el par en el eje del servomotor es necesario tener en cuenta: El movimiento de la máquina. El sistema de transmisión. En cuanto al movimiento de la máquina, éste puede ser: Movimiento de rotación. Movimiento horizontal. Movimiento vertical. También es necesario conocer la inercia equivalente de la carga acoplada al eje del motor. El criterio óptimo es que la inercia equivalente que se ve desde el eje del servomotor sea igual a la inercia del servomotor. Je Jm
CRITERIOS DE SELECCIÓN Velocidad y par del servomotor. Igualmente importante es el sistema utilizado para la conversión del movimiento, pudiéndonos encontrar con: Velocidad angular Reductora:
Polea: Piñón cremallera:
Husillo:
wm wL·r
vL wm = r vL wm = r wm =
2·p·vL rh
Par
TL Tm = r·h F·r
Inercia
JL Je = r 2
Tm = h F·r Tm = h
Je = M·r 2
F·rh Tm = 2·p·h
rh Je = M· 2·p
Je = M·r 2 2
( )
CRITERIOS DE SELECCIÓN Ejemplo para movimiento de rotación. Plato divisor accionado a través de un reductor. r
N Nm L
P Pm L h
1 E c JL w L2 2 1 E c Je w m2 2
Inercia total del accionamiento:
T Tm w m L r
Je
w L h w m w L
JL r 2
JT = Jm + Je
Tm TL r
CRITERIOS DE SELECCIÓN Ejemplo para movimiento de rotación. En las aplicaciones en que el accionamiento opera en régimen de aceleración y deceleración, la reducción óptima es aquella en la que la inercia equivalente es igual a la inercia del motor. El par de aceleración en el eje del motor será: JL·aL Ta = Jm·aL·r +
r
Para minimizar el par de aceleración, se deriva la expresión respecto a r y se iguala a cero:
dTa J ·a Jm·aL + L 2 L dr r Por lo tanto, la reducción óptima:
r optima =
JL Jm
SELECCIÓN DEL SERVOMOTOR PASOS A SEGUIR: 1 Se calcula el ciclo de trabajo suponiendo que la inercia del motor es nula. 2 Se elige, en principio, un motor cuyo par de pico sea ligeramente superior al par máximo del ciclo de trabajo. 3 A la inercia de la carga transferida al eje del motor se le suma la inercia del motor, con lo cual se conoce la inercia total del accionamiento. 4 Se calcula de nuevo el ciclo de trabajo. Si el par máximo supera al de pico se elige un motor mayor. 5 Si el accionamiento opera la mayor parte del tiempo en aceleracióndeceleración, se puede hallar la reducción o paso de husillo óptimo para minimizar el tamaño del motor. 6 Se calcula el par térmico equivalente, comprobando que es inferior al par nominal del motor. De no ser así, hay que escoger un motor mayor y repetir el proceso a partir del punto 3.
SELECCIÓN DEL SERVOMOTOR Ejemplo: Punzonadora Datos aplicación Modos de funcionamiento:
Golpe a golpe Vmax ejes = 48 m/min Mascado Cadencia = 300 golpes/min Avance máximo = 3mm
Excéntrica:
De los 360º, 144º son para el movimiento de los ejes.
Eje X:
Masa del carro = m = 500 Kg Paso del husillo = Ph = 40 mm Inercia del husillo = Jh =10-2 Kg·m2 Par de fricción = TF = 2 Nm
Elegir el servomotor adecuado para el avance del eje X.
SELECCIÓN DEL SERVOMOTOR Ejemplo: Punzonadora Paso 1: Se calcula el ciclo de trabajo suponiendo que la inercia del motor es nula. Velocidad máxima del servomotor: 48 v max 0.8 m/s 60 2p·v max 2p·0.82 wmax 125.66 rad/s ph 40·10 -3 w ·60 1200 rpm Nmax max 2p
Perfil de velocidad eje X en mascado:
A
Vp·t avance Vp·80·10 -3 3·10 -3 m (Avance máximo) 2 2
2·A 2·3·10 -3 Vp 75·10 -3 m/s 3 t avance 80·10
Velocidad angular de pico en el eje: wp
2· p·v p 2· p·75·10 -3 11.78 rad/s ph 40·10 - 3
Aceleración angular en el eje del servomotor: a
wp
t avance /2
11.78 294.5 rad/s 2 3 40·10
Inercia equivalente carro trasladada al eje motor: Je
m·ph 2 500·(40·10-3 ) 2 2·10- 2 Kg·m2 2 2 4· p 4· p
Inercia total: JT Je + Jh 2·10 -2 + 1·10 -2 3·10 -2 Kg·m2 60 t ciclo 200 ms 300
144 t avance 200· 80 ms 360
SELECCIÓN DEL SERVOMOTOR Ejemplo: Punzonadora Paso 2: Se elige, en principio, un motor Par de aceleración, de pico y de frenada: Ta JT· a 3·10 -2·294.5 8.83 Nm T1 Ta + TF 8.83 + 2 10.83 Nm T2 Ta + TF - 8.83 + 2 6.83 Nm
El ciclo de trabajo queda definido (sin tener en cuenta la inercia del motor):
cuyo par de pico sea ligeramente superior al par máximo del ciclo de trabajo. De un catálogo brushless, se escoge un motor con:
- Velocidad nominal: 1200 rpm. - Par nominal: 8 Nm. - Par de pico: 15 Nm. - Inercia: 1·10-2 Kg.m2
Paso 3: A la inercia de la carga transferida al eje del motor se le suma la inercia del motor, con lo cual se conoce la inercia total del accionamiento. Inercia total: JT = Jm + Je +Jh = 1·10-2 + 2·10-2 + 1·10-2 = 4·10-2 Kg·m2
Paso 4: Se calcula de nuevo el ciclo de
trabajo. Si el par máximo supera al de pico se elige un motor mayor.
SELECCIÓN DEL SERVOMOTOR Ejemplo: Punzonadora Par de aceleración, de pico y de frenado: T a J T· a 4·10 -2·294.5 11.77 Nm T1 T a + TF 11.77 + 2 13.77 Nm T 2 T a + TF - 11.77 + 2 - 9.77 Nm
A continuación se calcula el par térmico equivalente:
Trms
El nuevo ciclo de trabajo del accionamiento es:
i N 0 Ti 2·ti
Tciclo
13.77 2·40·10 -3 + 9.77 2·40·10 -3 7.55 Nm 200·10 -3
El par nominal del motor escogido es:
Par nominal:
8 Nm.
Como el par de pico no supera el par máximo y el par térmico equivalente es inferior al par nominal, el servomotor
elegido es válido. Paso 6: Se calcula el par térmico equivalente, comprobando que es inferior al par nominal del motor. De no ser así, hay que escoger un motor mayor y repetir el proceso a partir del punto 3.
¿QUÉ ES UN LAZO DE CONTROL? • Los lazos de control trazan el camino de cómo va a ser tratado un factor individual dentro del servodriver:
» » »
Un comando es dado y comparado con la realimentación (actual performance, es decir “lo que se ha ejecutado”). El error resultante se procesa multiplicándose por una ganancia variable. Este nuevo “error” actúa como un comando al siguiente lazo o a la etapa de potencia del amplificador (servodriver).
Comando
+
Error -
Ganancias
Feedback (realimentación)
Comando resultante
SERVOCONTROL Bloque transform ación señales, ganancias , etc ...
e = Comando - Realimentación
PV
Comando
+
Contador de Error
-
e
D/A
P, PI, PID, FF
Realimentación (feedback )
Dispositivo de salida
SV
Motor
Encoder
El comando introducido pasa al contador de error donde se establece el error e como la diferencia entre el valor de consigna y la realimentación, es decir, entre lo comandado y lo ejecutado.
Este error pasa por el bloque de transformación donde se modifica según unas ganancias y transformaciones para adecuarse a la señal necesaria para controlar el dispositivo de salida.
El dispositivo a controlar deberá devolver una señal de realimentación que relacione la orden recibida con la ejecutada. Ésta entra en el contador de error para definir la señal de error e.
El objetivo de cualquier servocontrol es mantener a cero el valor e de la señal de error.
SERVOCONTROL (ejemplo1) e = Comando - Realimentación
Bloque transformación señales, ganancias, etc ...
t1, e = 1000 - 0 = 1000 t2, e =1000 - 500 = 500 t3, e =1000 - 1000 = 0
Comando
PV 1000
+
e
Contador de Error
t1, t2, t3,
0 500 1000
D/A
P, PI, PID, FF
Realimentación (feedback)
Dispositivo de salida SV
Motor
Encoder
t1:
Comando 1000 pulsos y realimentación 0 pulsos ya que el motor todavía no se ha movido por lo que el error será de 1000 pulsos que provocará que el motor se mueva.
t2:
Comando 1000 pulsos pero ya el motor se ha movido y el encoder ha generado una realimentación de 500 pulsos por lo que el contador de error indica un error de 500 pulsos (1000-500) que provocará que el motor siga moviendose.
t3:
Comando 1000 pulsos pero el movimiento del motor ha provocado que el encoder realimente 1000 pulsos por lo que el error será 0 (1000-1000) y provocará la parada del motor.
SERVOCONTROL (ejemplo2) e = Comando - Realimentación
Bloque transformación señales, ganancias, etc ...
t1, e =0 - 0 = 0 t2, e =0 - 20 = -20 t3, e =-20 - (-20) = 0
PV 0
Comando
+
t1, t2, t3,
t1:
e
Contador de Error 0 20 +20
Dispositivo de salida
D/A
P, PI, PID, FF
Realimentación (feedback)
Fuerza externa
SV
Motor Encoder
Comando 0 pulsos y realimentación 0 pulsos. El motor está parado.
t2:
Si el motor se mueve ligeramente debido a una fuerza externa, provocará una realimentación de 20 pulsos y por lo tanto un error de -20 pulsos (0 - 20) que provocará que el motor gire en sentido opuesto al creado por la fuerza.
t3:
Al moverse en sentido contrario la realimentación de -20 pulsos hará compensar los 20 pulsos de error y el error se hará 0 (20 - (-20)) provoduciendo la parada del motor.
LOS LAZOS DE CONTROL • Hay tres lazos de control: Posición, velocidad y par . • Dependiendo del modo de control a utilizar, estos lazos pueden cerrarse o en el controlador o en el amplificador (servodriver). • En última instancia, el amplificador (servodriver) controla el par del motor. La velocidad y posición cambian al ajustar la cantidad de par en el amplificador. Lazo de posición Lazo de velocidad
+-
+-
Lazo de par
+-
PWM
EL LAZO DE PAR • Objetivo último: • Comando:
Asegurar que se aplica al motor la correcta cantidad de par
• Realimentación: • Ganancias: • Salida:
Transformador de corriente
Viene desde el lazo de velocidad (control de velocidad, posición o velocidades internas) o la entrada analógica de par TREF (control de par) Preseleccionadas de fábrica Controla la PWM de la etapa de potencia Lazo de par
+-
PWM
EL LAZO VELOCIDAD • Objetivo último: • Comando:
• Realimentación: • Ganancias: • Salida:
Asegurar que el motor rote a la velocidad comandada Viene desde el lazo de posición (control de posición) o la entrada analógica de velocidad (control de velocidad) o parámetros (velocidades internas) Encoder (frecuencia de los pulsos) Ganancia del lazo de velocidad (P) y la constante de tiempo de integración del lazo de velocidad (I) Comando al lazo de control Lazo de velocidad
+-
Lazo de par
+-
PWM
EL LAZO DE POSICIÓN • Objetivo último: • Comando: • Realimentación: • Ganancias: • Salida:
Asegurar que la carga está en la posición comandada Viene desde el programa del controlador o un tren de pulsos Encoder (número de pulsos) Ganancia del lazo de posición (P) Comando al lazo de velocidad
Lazo de posición Lazo de velocidad
+-
+-
Lazo de par
+-
PWM
CONTROL DE PAR • En el modo control de par, el amplificador (servodriver) recibe un comando analógico de par de ±12V, desde el controlador de nivel superior. • El amplificador (servodriver) es responsable de asegurar que el motor aplique la apropiada cantidad de par. (El lazo de par se cierra en el amplificador.) • El controlador cierra los lazos de velocidad y posición. • El controlador es normalmente muy inteligente y el amplificador tiene un nivel bajo de sofisticación.
Controlador Lazo de posición Lazo de velocidad
Amplificador (servodriver) Lazo de par PWM
CONTROL DE VELOCIDAD • En el modo de control de velocidad, el amplificador recibe un comando
analógico de velocidad de ±12V, desde el controlador de nivel superior. • El amplificador (servodriver) es responsable de asegurar que el motor rote a la velocidad adecuada, para lo cual debe también aplicar la cantidad apropiada de par. (Los lazos de velocidad y par se cierran en el amplificador.) • El controlador cierra el lazo de posición. • Ambos, el controlador y el amplificador (servodriver) usan un nivel medio de sofisticación. Controladores típicos son CNC o Motion control de bajo costo.
Controlador Lazo de posición
Amplificador (servodriver) Lazo de velocidad
Lazo de par PWM
CONTROL DE POSICIÓN • En el modo de control de posición, el amplificador recibe un tren de pulsos
digital, p.ej. Pulsos/dirección, desde el controlador de nivel superior. • Para un control preciso de posición del motor, el amplificador debe controlar la velocidad y el par del motor. (Los lazos de posición, velocidad y par se cierran en el amplificador). • El controlador no cierra ningún lazo, pero puede monitorizar la realimentación . • El controlador es bajo en sofisticación del movimiento y el amplificador muy complejo. Controladores típicos son PLC’s tarjetas posicionadoras o salida de pulsos. Amplificador (servodriver) Lazo de posición Lazo de velocidad
Desde el controlador Realimentación opcional
Lazo de par PWM
ESQUEMA INTERNO Servosistema
Servo-driver de pulsos Servo-driver analógico Lazo de posición + -
P + FF
Lazo de velocidad + -
P I
Lazo de corriente + -
-
P I D
Servo motor
Feedback corriente Feedback de velocidad Feedback de posición
Lazo de posición usando un contador de error con una ganancia P y Feedforward Lazo de velocidad usando un controlador PI Lazo de corriente (par) usando un controlador PID(no accesible por el usuario)
Parte I.-
Introducción (¿qué hay de nuevo?)
Parte II.- Descripción del producto (Modelos, referencias, características y funciones)
Parte III.- Programación y prácticas
PARTES DE UN SERVOMOTOR W Freno de sujección (opcional) Conector de la realimentación
Conector de potencia / freno
Estator
Bobinado End Cap (x2) Shaft (Eje)
Ball Bearing (x2) rodamiento a bolas
Ensamblado del rotor
Imanes del rotor (NdFeB) Nedimio-Hierro-Boro
CONSTRUCCIÓN SERVOMOTOR W • Los motores antíguos
eran bobinados con aguja, lo que requiere un espacio para que se pueda mover. Además se realiza un bobinado inexacto. Sólo 40% del espacio se llenaba de cobre.
Núcleo estator 1 sóla pieza
Hueco necesario paso de auja
40% llenado
Antiguo 70% llenado
• Los servomotores W
tienen el estator segmentado y cada segmento es bobinado por separado y con alta precisión. El factor de llenado es 70%.
Núcleo estator segmentado
Nuevo
No necesita hueco
CONSTRUCCIÓN SERVOMOTOR W • Encapsulado del nucleo del motor
» »
Debido a la mayor densidad de hilo, la ventilación es crítica. Para aumentar la disipación del calor en los bobinados, el espacio libre en el bobinado se llena con resina conductora del calor.
• Imanes del rotor de (NdFeB) Neodimio-Hierro-Boro
» » »
Motores con materiales con mayor densidad de flujo magnético Superior a los imanes comúnmente usados de Samario Cobalto o Ferrita. Mismo par en menor tamaño.
CONSTRUCCIÓN SERVOMOTOR W • Reducción extremos de vueltas
» »
El extremo de las vueltas es donde el cable cruza el polo de un hueco a otro. Serie W tiene extremos de vuelta más cortos, consiguiendo menor tamaño y mayor eficacia
Vista lateral del estator
Generación anterior
Vista lateral del estator
Serie nueva
• Especificación de redondez mejorada
» »
El hueco interior del estator se ha redondeado a .001 ” Dejando un menor hueco de aire • Reduce los “escalones” en el par
CARACTERÍSTICAS Novedades Mayor resolución del encoder serie 8192ppr (UT) ----->17 bit inc (32768ppr) Instalación y configuración más fáciles Reducción del cableado de encoder Incremental (9 a 4 hilos) + pantalla Parámetros de motor automáticamente comunicados con el amplificador Diagnósticos y alarmas de encoder
Lo que sigue igual
Motor ASIC
Interface Serie
Std. A,B,C Line driver Encoder (Escalable)
Par de pico y nominal = 3 x nominal durante >3s Velocidad máxima (Igual o superior) Inercia de montaje mecánico (Igual o menor) Conector de potencia y realimentación (igual servos UT) Realimentación de encoder incremental o absoluta (opcional) Opciones de freno mecánico a 24VDC
Mayor resolución del encoder
CURVA VELOCIDAD-PAR Máxima velocidad limitada por los componetes mecánicos y la resolución del encoder
5000 Disminución del par de pico resultado de la limitación de la tensión del bus DC
4000 ) M 3000 P R ( d a d i2000 c o l e V
El motor está diseñado alrededor de este punto “par nominal a velocidad nominal”
Operación intermitente: Se puede operar en esta región durante cortos espacios de tiempo
1000
Operación contínua: Es la region de operación segura
0 0
2
Par nom inal
4
6
Par (N-m)
8
Par de pico limitado por los valores de las
corrientes de los componentes del amplificador
CURVA VELOCIDAD-PAR • Par nominal es la máxima cantidad de par que el
5000
motor puede dar en modo contínuo • La velocidad nominal es la máxima velocidad a la que se consigue par nominal
4000
• Si el motor está operando a una velocidad superior a
la nominal, entonces la cantidad de par contínuo y de pico disponible disminuye
) M 3000 P R ( d a d i2000 c o l e V
• El par de pico es la máxima cantidad de par que el
motor puede dar a una velocidad dada. • La región de par contínuo se determina por el
aumento del temperatura del motor.
1000 • A velocidad nominal o menor, el par
de pico disponible es 3 veces el par contínuo a esa velocidad.
0 0
2
4
Par (N-m)
6
8
ESPECIFICACIONES DE SOBRECARGA • Servos W monitorizan constantemente
la corriente enviada al motor para proteger lo electrónicamente contra sobrecarga. • El tiempo antes de que ocurra una alarma de sobrecarga depende de la severidad de la sobrecarga. • Nuestros servos permiten mayores picos de par durante tiempos más largos lo que permite aceleraciones más rápidas.
T
I
El Par es directamente proporcional a la Corriente
10000 MOTORES 800W 1000
) s ( n ó i c a r e p 100 o e d o p m e 10 i T
A.71
MOTORES 400W
A.72
5 3
100 200 300 Corriente media del motor (%)
ESPECIFICACIONES DEL MOTOR • Potencia nominal (kW): Potencia del motor. • Par nominal (Nm): Par que el motor puede dar continuamente a velocidad nominal. • Pico instantáneo de par (Nm): Máxima par que un motor puede producir. • Corriente nominal (A rms): Corriente consumida por el motor operando a par nominal. • Corriente máxima instantánea (A rms): Corriente máxima consumida por el motor. • Velocidad nominal (rpm): Velocidad máxima a la que se puede dar el par nominal. • Velocidad máxima instantánea (rpm):
Velocidad máxima del motor.
• Constante de par (Nm/A RMS): Par que el motor producirá por cada amperio de corriente rms.
• Momento de inercia (kgm 2): Inercia del rotor del motor (puede variar con freno o encoder absoluto).
ESPECIFICACIONES DEL MOTOR
• Potencia media (kW/s):
Potencia del motor/unidad de tiempo, usado para evaluar la ejecución del servo (mayores valores, mejor ejecución).
• Aceleración angular nominal (rad/s 2): Una medida de cómo de rápido el motor acelera con J M=JL y el par nominal aplicado.
• Constante de tiempo mecánica (ms):
Tiempo requerido para acelerar al 63.3% de la velocidad nominal del motor aplicando una tensión constante al motor. Esto muestra el tiempo de retraso del movimiento debido a la inercia del motor.
• Constante de tiempo inductiva (o electrica) (ms) :
Tiempo requerido para que la corriente aplicada al motor alcance el 63.3% del valor saturado aplicando una tensión constante con el eje del motor fijo.
DATOS DE LA ETIQUETA Nombre
OMRON Potencia Par nominal Velocidad Nominal
R88M-
Corriente nominal
AC SERVO MOTOR
450 1500 SER. No.
W
2.84
r/min
N·m
1.9
A
CONT. 400V INS.F
9P0622 021 -020
OMRON Corporation
MADE IN JAPAN Núm ero d e serie
W45015F-S2
9909 Fecha
DATOS DE LA ETIQUETA Nombre
OMRON Potencia Par nominal Velocidad Nominal
R88M-
Corriente nominal
AC SERVO MOTOR
450 1500 SER. No.
W
2.84
r/min
N·m
1.9
A
CONT. 400V INS.F
9P0622 021 -020
OMRON Corporation
MADE IN JAPAN Núm ero d e serie
W45015F-S2
9909 Fecha
OPERACIÓN DEL AMPLIFICADOR
+
Tensión entrada
Tensión salida
C D S U B
L1 L2 L3
T1 T2 T3
Corriente salida
Corriente entrada
Conversor
Convierte entrada AC en tensión del Bus DC
Inversor Conmuta la tensión del bus DC al motor usando PWM para crear un corriente de frecuencia variable
OPERACIÓN DEL AMPLIFICADOR Onda Portadora Señal de corriente analógica
Salida PWM Forma de onda de la corriente resultante
ASIC Y EL EL MICROPROCESADOR • Microprocesador RISC de 32-bits » Ejecuta las función “pensantes” del »
driver Velocidad de respuesta del lazo de velocidad de 400Hz, aceptable para el 98% de las aplicaciones
• ASIC (circuito integrado específico para la aplicación) de 16-bits
» Reduce el número de componentes en el » »
amplificador (driver) Reduce el costo del amplificador Más pequeño y fiable que métodos anteriores.
MONTAJE EN SUPERFICIE • Tecnología de montaje en superficie » Proceso mediante el cual pequeños componentes electronicos se » »
sueldan a la placa de circuito mediante una máquina. Mucho más fiable que la tecnología “through -hole”. Permite a los amplificadores W ser mucho más pequeños que modelos anteriores.
Placa control de la generación anterior
Placa de control de la serie W
IGBTs Y IPMs • La serie W utiliza lo último en componentes de potencia
» Transistores de conmutación IGBT » Módulos de potencia inteligentes (IPM) » Transformadores de corriente en lugar de resistencias
• Permite la más alta performance y el ruido audible más bajo.
¿QUÉ ES NUEVO? (AMPLIFICADOR) Consola programación y monitorización incorporada
• Mejora presentación del driver
» »
LED rojo: Presencia potencia bus DC
PULSOS
LED verde: Placa control alimentada Conexión reactancia DC
ANALÓGICO
»
Conexión al controlador (1CN) Conector encoder (2CN)
Potencia al motor
UL, c-UL, CE (mismo modelo) Control de par, velocidad o posición
» •
TERMINALES RÁPIDA CONEXIÓN / DESCONEXIÓN
PULSO ANALÓGICO (Igual tamaño)
Compatible con la mayoria de los PLC, placas para PC, controladores generales de movimiento, CNC, etc. parámetrización sin necesidad de ningún accesorio o PC
…redución número de modelos
¿QUÉ ES NUEVO? (AMPLIFICADOR) •Más altas prestaciones
Tiempos de ciclo más cortos
Serie U Ancho banda lazo velocidad 250 Hz Ancho banda lazo posición 750 Hz velocidad máxima (rpm) 4500 rpm Precisión posicionado 8192 ppr Microprocesador 16 bit ASIC (encoder y lazo de par) Res.menor
Serie W 400Hz 1 kHz 5000rpm 32768ppr 32 bit Res.mayor
• Avanzados algoritmos incluyendo: ganancia
anticipativa del par, control dampening, y control speed observer •Control anti-vibración (resonancias mecánicas)
¿QUÉ ES NUEVO? (AMPLIFICADOR) • Lazos cerrados con gran velocidad, resolución y precisión • Mejoras en los sensores de corriente:
»
deriva con la temperatura es 10% de la serie U
Lazo de par Serie U Resolución +/- 10 bit Velocidad actualización 250 ls
Serie W +/- 14 bit 62.5 ls
Resistencia Shunt (sensor de corriente)
»
Corriente feedback ASIC
• Amplificador serie W
±2%
• ASIC (70k puertas)
Motor
CPU
Precisión control de par
Control de corriente d - q (2 componentes de la corriente de realimentación: magnetizadora y la que produce el par) » encoder y algunas E/S 32bit Risc CPU con Flash EPROM » 8kHz vs. 4kHz (serie U) » Fácil actualización firmware
¿QUÉ ES NUEVO? (AMPLIFICADOR)
• Nuevos Modulos de potencia inteligentes • Componentes de potencia De-rated y
robusta capacidad de sobrecarga térmica (igual) • Por definición, los sistemas de movimiento de alta funcionalidad operan con altas dinámicas eléctricas y ambientes térmicos.
¿QUÉ ES NUEVO? (AMPLIFICADOR) • Reducción del tamaño del amplificador (frente UT)
Reducción de los requerimientos de espacio en el panel
Tamaño
Modelo Ancho
05 a 10
W
3.54
6.3
UT
4.33
7.46
4.33
6.3
UT
4.33
7.46
W
4.33
9.84
UT
5.31
9.84
15 W 20 a 30
• Nuevo Funcionalidad expandible
»
añadir módulos (futuros buses de campo, etc.)
• Nuevo Añadir regeneración externa • Nuevo Conexión por separado etapa potencia y control
…una plataforma de potencia que es flexible a cualquier
requimiento de expansión del sistema
Alto
ETIQUETA IDENTIFICATIVA Especificaciones de salida
Modelo
Especificaciones de entrada
Número de serie Sello de inspección
SERVOMOTORES 400V 400V,, 3000rpm 3000 rpm 400V IP67 autoventilado (excepto la sección del eje)
149 - 199
45 - 63 100 - 130
4 1 1 8 - 8 6 9
24 - 28
0 3 1 0 0 1
SERVOMOTORES 400V 400V,, 1500rpm
IP67 autoventilado (excepto la sección del eje)
118 - 192
58 - 79
1500 rpm
130 - 180
400V 0 4 8 1 8 9 0 1
19 - 35
0 8 1 0 3 1
SERVOMOTORES 400V 400V,, 6000rpm 6000 rpm 400V IP67 autoventilado (excepto la sección del eje) 149 - 202
45 - 60 116 - 155
4 1 1 8 - 8 6 9
24 - 28
5 5 1 6 1 1
SERVOMOTORES 200V 200V,, 3000rpm 3000 rpm 200V
IP57 autoventilado (excepto la sección del eje)
Existen también la opción de que los servomotores incorporen conectores INTERCONECTRON, con IP67.
SERVOMOTORES 200V, 3000rpm (cubo) 3000 rpm 200V Tipo cubo
IP57 autoventilado (excepto la sección del eje)
Existen también la opción de que los servomotores incorporen conectores INTERCONECTRON, con IP67.
DATOS DE LA ETIQUETA Nombre
OMRON Potencia Par nominal Velocidad Nominal Núm ero d e serie
R88M-
W45015F-S2 Corriente nominal
AC SERVO MOTOR
450 1500 SER. No.
W
2.84
r/min
N·m
1.9
A
CONT. 400V INS.F
9P0622 021 -020
OMRON Corporation
MADE IN JAPAN
Fecha
9909
SERVODRIVERS 400V R88D-WT05HF R88D-WT10HF R88D-WT15HF
R88D-WT20HF R88D-WT30HF 39 mm
160 mm 250 mm
8 mm
180 mm 110 mm
SERVODRIVERS 200V monofásico R88D-WT15HH R88D-WTA3H R88D-WTA5H R88D-WT01H R88D-WT02H
R88D-WT04H
R88D-WT08HH
(W) ASPECTO Conexión bateria encoder absoluto y salidas analógicas
Conector tarjeta opcional
Operador digital
Led alimentación
Led de carga Conexiones alimentación principal Conexiones alimentación control Conexiones resistencia regen.
CN3 - Comunicación ordenador Placa referencia
CN1 - Conector Entradas / Salidas
(Sólo drivers trifásicos)
Conexiones al motor
CN2 - Conector realimentación
(W) ETIQUETA IDENTIFICATIVA Modelo
Especificaciones de salida
Especificaciones de entrada
Número de serie
Sello de inspección
(W) REFERENCIAS SER VOD RIVER S (400VA C tr if ás ic o )
Servodriver
Serie W Entrada analógica o de pulsos
Potencia aplicable 05: 10: 15: 20: 30:
500W 1K0W 1k5W 2k0W 3k0W
Alimentación
HF: 380VAC R88D-WT05HF R88D-WT10HF R88D-WT15HF R88D-WT20HF R88D-WT30HF
(W) REFERENCIAS SERVO MO TORES (400VA C tr if ás ic o )
Potencia
Servomotor
Serie W
450: 850: 1k0: 1k3: 1k5: 1k8: 2k0: 2k9: 3k0:
450W 850W 1000W 1300W 1500W 1800W 2000W 2900W 3000W
Freno
Velocidad nominal 15: 30: 60:
1500 rpm 3000 rpm 6000 rpm
--: B:
Especificaciones F: Encoder incremental 17 bits C: Encoder absoluto 17 bits
Sin freno Freno 24VDC
Eje Chavetero y roscado
(W) REFERENCIAS CA B L E D E ENCO DER (400VA C tr ifás ic o ) B:
Accesorios servos Serie W, cable encoder
55100-0600 (soldar) 55102-0600 (crimpar) MOLEX JAPAN.Co.
Longitud (metros): 003, 005, 010, 020
CONECTOR UT ENCODER (17)-V1
CONECTOR-W ENCODER-V1
tipo servomotor
MS3106B20-29S (recto) MS3108B20-29S (codo) DAIICHI DENSHI KOGYO (DDK)
R88A-CRWB003N-E R88A-CRWB005N-E R88A-CRWB010N-E R88A-CRWB020N-E
(W) REFERENCIAS CA B L E DE POTENC IA (400VA C tr if ás ic o ) C: servomotor 1k5w y 2k0w (3000rpm) D: servomotor >1k5
Accesorios servos Serie W, cable potencia
CONECTOR UT POT 13 (4) -V1 MS3106B18-10S CONECTOR UT POT 44 (4) -V1 MS3106B22-22S DAIICHI DENSHI KOGYO (DDK)
Longitud (metros): 003, 005, 010, 020 R88A-CAWC003S-E R88A-CAWC005S-E R88A-CAWC010S-E R88A-CAWC020S-E R88A-CAWD003S-E R88A-CAWD005S-E R88A-CAWD010S-E R88A-CAWD020S-E
(W) REFERENCIAS
450W (1500rpm) 850W (1500rpm) 1k0W (3000rpm) 1k0W (6000rpm) 1k3W (1500rpm) 1k5W (3000rpm) 1k5W (6000rpm) 2k0W (3000rpm)
1k8W (1500rpm) 2k9W (1500rpm) 3k0W (3000rpm) 3k0W (6000rpm)
(W) REFERENCIAS CA B L E DE FRENO (400VA C tr if ás ic o ) Cable de freno
Accesorios servos Serie W, cable potencia
MS3106B10-3S DAIICHI DENSHI KOGYO (DDK)
Longitud (metros): 003, 005, 010, 020
CONECTOR UT-55 FRENO V1
Si el servomotor 400VAC tiene freno, necesitar obligatoriamente este cable además del de encoder y potencia
(W) REFERENCIAS SERVO DRIVER S (200VA C m o n o fás ic o )
Servodriver
Serie W Entrada analógica o de pulsos
Potencia aplicable A3: A5: 01: 02: 04: 08: 15:
30W 50W 100W 200W 400W 750W 1k5W
Alimentación
200VACmonofásico H: HH:
< 750W 750W y 1500W
R88D-WTA3H R88D-WT04H R88D-WTA5H R88D-WT08HH R88D-WT01H R88D-WT15HH R88D-WT02H
(W) REFERENCIAS SERVO MO TORES (200VA C m o n o fás ic o )
Potencia
Servomotor
Serie W W: modelo cilindro WP: modelo cubo
030: 050: 100: 200: 400: 750: 1k5:
30W 50W 100W 200W 400W 750W 1500W
Velocidad nominal 30:
3000 rpm
Especificaciones
Freno --: B:
Sin freno Freno 24VDC
H: Encoder incremental 13 bits T: Encoder absoluto 16 bits
Eje
Chavetero y roscado
(W) REFERENCIAS CA B L E DE ENCODER (220VA C m o n o fás ic o ) A:
Accesorios servos Serie W, cable encoder
Driver
55100-0600 (soldar) 55102-0600 (crimpar) MOLEX JAPAN.Co. CONECTOR-W ENCODER-V1
tipo servomotor
Longitud (metros): 003, 005, 010, 020
Motor
(W) REFERENCIAS CA B L E DE POTENCIA (220VA C m o n o fás ic o ) A: servomotor 750w B: servomotor 1k5W
S: Sin freno B: Con freno Accesorios servos Serie W, cable potencia
Driver
Motor Cable para motor sin freno
Cable para motor con freno
Longitud (metros): 003, 005, 010, 020 R88A-CAWA0xxS-E R88A-CAWA0xxB-E R88A-CAWB0xxS-E R88A-CAWB0xxB-E
(W) REFERENCIAS - Filtros de entrada
- R88A-FIW4006-E (<2kW) - R88A-FIW4010-E (>= 2kW) 400VAC - R88A-FIW104-E (<= 200W) - R88A-FIW107-E (400W) 220VAC monof. - R88A-FIW115-E (750W) - R88A-FIW125-E (1K5W)
- Resistencia de frenado
- R88A-RR22047S
- Consola a distancia
- R88A-PR02W - R88A-CCW002C + R88A-PR02U
- Cables propósito general - R88A-CPWxxxS - Cable a MC (2 ejes) - Cable a MC (1 eje)
- R88A-CPWxxxM2 - R88A-CPWxxxM1
(W) INSTALACIÓN 400V s ic o A C tr if á
Molded-case Circuit Breaker (MCCB)
Filtro de ruido
MCCB Protege la línea abriendo el circuito cuando se detecta una sobrecorriente.
Contactor m ag n é tic o
ALIMENTACIÓN
24V 0V
MN50-CF (Mitsubishi Co.)
Filtro de ruido
DRIVER SERIE W
Elimina ruido de la línea y el conducido generado por el driver
Contac tor Da y quita alimentación al servo. Instalar un supresor de picos en la bobina de excitación
SERVOMOTOR SERIE W
(W) INSTALACIÓN • Siempre instalar los drivers
verticales sobre una superificie sólida plana. Es necesario para propiciar la conducción del calor. suficiente espacio • Dejar alrededor de los amplificadores para el flujo del aire. Reglas para el espaciado se muestran en el dibujo. • Los ventiladores deben de dimensionarse según las pérdidas totales de los equipos de la cabina
(W) CONECTIVIDAD
CONTROLADOR
CABLE CPU
Resistencia regenerativa Reactancia contínua Consola a distancia SERVOMOTOR
CABLE POTENCIA CAB LE ENCODER
SERVODRIVER
(W) CONECTIVIDAD L1 Alimentación 220VAC (principal) L2 +1 Reactancia DC (cortocircuito) +2 Negativo bus DC L1C L2C Alimentación 220VAC (control) B1 B2 Resistencia regeneración U V Servomotor W GND
L1 Alimentación (principal) L2 400VAC L3 +1 Reactancia DC (cortocto) +2 Negativo bus DC L1C 24VDC (control) L2C B1 Resistencia B2 regeneración B3 U V Servomotor W GND
(W) CARACTERÍSTICAS
- OPERATION SUAVE - El rizado de la velocidad se ha reducido substancialmente gracias al control speed observer. - La operación se ha suavizado a bajas velocidades. - ALTA VEL OCIDA D, A LTA PREC ISIÓN
- Aumento de la velocidad hasta 6000 rpm. - Mayor precisión posicionado gracias a encoder serie de alta resoluci ón (16/17bits, 16384 /32768 ppr). - Mejora de la precisión del control de par (de 5% a 2%) gracias al control vectorial de la corriente d-q. - REDUCC IÓN TIEMP O D E PO SICIONA DO (1/3 U)
- Reducción del tiempo de operación de la CPU (1/2 U) y la mejora de los algoritmos de control han mejorado la supresión de vibración pudiendo reducir el tiempo de establecimiento del posicionado
(W) CARACTERÍSTICAS
- A UTOTUNING ONL INE - Automáticamente mide las características de la máquina y ajusta las ganacias necesarias del servo. Rápida parametrización incluso para primeros usuarios .
- DISCRIMINA CIÓN AUTOM ÁTICA DEL M OTOR - El servodriver automáticamente determina la capacidad y el ti po del motor y establece los parámetros relacionados.
- TERM INAL ES DE CONE XIÓN DE LA R ESISTENCIA REG ENERATIVA externa.
- Estandarización del terminal de conexión de la resistencia regenerativa
- CONECTORES DE USO EUROPEO INCLUIDOS - Conectores tipo bloque de terminales de facil conexión .
W-mon - SOFTWA RE DE MO NITORIZACIÓN Y PRO GRA MA CIÓN - Software para ejecutar tareas de setup del sistema, parametrización y monitorización.
(W) CARACTERÍSTICAS
- A MPL IA L ÍNEA DE M OTOR ES - Amplia variedad de modelos que permiten elegir el motor más adecuado para cada aplicación.
- COMPATIBL E CON CAB LES DE MAYOR L ONGITUD - Cables de potencia y encoder de hasta 50m pueden usarse.
- TODOS EN UNO - En el mismo diseño se pueden utilizar el control de par, posición, y velocidad sin más que cambiar un parámetro .
- TA RJ ETA S OPCIONA L ES DE EXPA NSIÓN
En desarrollo
- Posibilidad de tarjetas opcionales como: buses de campo.
(W) CARACTERÍSTICAS
- NORMAS INTERNACIONAL ES - Los servodrivers y motores pueden exportarse sin ningún problema ya que cumplen los estándares CE, UL y cUL.
- CONTRA MEDIDA CONTRA LO S ARMÓNICOS - Incorpora un terminal de conexión para una reactancia DC.
- RESISTENCIA AMB IENTA L - Poseen un grado de protección IP67 excepto en la zona del eje por lo que estos motores son ideales para aplicaciones a prueba de agua.
(W) CARACTERÍSTICAS
- OPERADO R DIGITA L INCORPORADO - Acceso directo a los parámetros desde el propio servodriver.
- A LIMENTA CIÓN PRINCIPA L Y DE CO NTROL SEPA RA DA S - Las fuentes de alimentación para los circuitos de potencia y de c ontrol han sido separados para un más fácil mantenimiento. Si ocurre una alarma, se puede apagar la alimentación de la etapa de potencia mientras se lee y corrige la alarma.
- REDUCCIÓN DEL CA B LEA DO - Cuando se usa un encoder serie, el número de señales de encoder se reduce a la mitad. Incremental de 9 a 5 hilos. S E S N A O R I T C O N U F
- MONITORIZACIÓN DEL FACTOR CARGA - MONITORIZACIÓN DEL FACTOR DE CARGA DE REGENERACIÓN El valor efectivo de carga y el factor de regeneración se pueden monitorizar en todo momento.
- CONTRASEÑA (PASSWORD): Evita los cambios no autorizados de los parámetros - JOGGING: Realiza posicionados
(W) FUNCIONES Controlador configurable • Configurar la resolución de la realimentación de la posición (Pn201)
» »
Hacer coincidir la resolución de la realimentación y/o las posibilidades de frecuencia de respuesta del controlador El rango de ajuste varia con el encoder usado desde 16 a 2048 o 16,384
• Nuevo …Pn002.2 cambia la salida de encoder absoluto a encoder incremental para el controlador de posición.
(W) FUNCIONES Reconocimiento automático del motor • Nuevo Con el encoder serie, el amplificador reconoce el tipo motor, capacidad, y juego de parámetros del motor de acuerdo a:
6000 rpm
»
1500 rpm
Plug & Play: Reduce el tiempo de instalación
» »
Servo W automáticamente establece los correctos niveles de protección de sobrecarga. Optimiza la ejecución del lazo de par por la impedancia del bobinado del motor conectado. tipo de encoder, resolución, etc.
• Único código de alarma (A05) para errores de combinación
(W) FUNCIONES Mapeado configurable de E/S • Nuevo ... La localización de las E/S del
CN1 pueden distribuirse libremente entre los terminales disponibles • 3 terminales de salida se pueden usar para cualquiera de las 9 funciones diferentes (Salidas indicando: posicionado completo, velocidad coincidente, límite de par alcanzado, detección de rotación´, códigos de alarma, etc.) • 7 terminales de entrada pueden usarse por cualquiera de las 14 funciones Seleccionar 3 tipo de las 9 posibles diferentes • Por defecto: Las señales E/S del CN1 son iguales a los UT
(W) FUNCIONES Alimentación del circuito principal y de control • Nuevo Entrada de alimentación principal y de control
»
Alimentación potencia
Se puede apagar sólo la alimentación principal en el caso de una alarma de servo
• Nuevo Entrada opcional de alimentación del bus DC via los terminales + y • Detección de la pérdida de alimentación
»
Alimentación de control
El valor de fábrica de recuperación ante pérdida es de < 20ms. Se puede establecer (Pn509) hasta 1 s.
• Alarma AF1 de detección de pérdida de
fase • Alarmas A40 y A41 de detección de Over voltage y under voltage
(W) FUNCIONES Funciones de monitorización • Nuevo …Visualizador •
• • Reduce el tiempo de set-up
•
incorporado Nuevo... Visualiza el tipo de motor, capacidad, resolución del encoder y versión del software Nuevo Muestra la versión del software del driver y la modificación Y Nuevo establecer parámetros por defecto incorporados Nuevo diagnóstico de alarma y reset desde el panel frontal
(W) FUNCIONES Funciones para el set-up de la máquina •
Jogging (Fn002)…Ejecuta una
simple comprobación del cableado
»
Útil durante el proceso de instalación y diagnóstico de la máquina
• Nuevo Función de búsqueda de origen (Fn003)
»
»
Para alinear el pulso Z del encoder del motor con la posición de origen de máquina Sin el acoplamiento conectado, elige movimiento forward o reverse a 60rpm, la rutina automáticamente para en el pulso Z y se fija
Alineando el eje del motor con la máquina
(W) FUNCIONES Funciones de monitorización • Nuevo ...Usar el servo W para visualizar
» » »
Par RMS (Un009) (par efectivo en 10 ciclos) Potencia regeneración (Un00A) (par efectivo en 10 ciclos) Útil durante el desarrollo de la máquina para optimizar el tamaño del servo
• Usar el servo W para visualizar Reduce el tiempo de instalación y diagnostico
» » »
velocidad referencia de par % indicador del estado E/S
(W) FUNCIONES Contraseña de protección • Nuevo Acceso no autorizado a los parámetros y algunas funciones (Fn010) • Nuevo Reset de los parámetros a valores por defecto (Fn005)
»
excepción: cuando los parámetros están protegidos por Fn010
• Unidad de mano portable con cable al conector CN3
(W) FUNCIONES Técnicas de ajuste avanzado • Nuevo Autotuning On line » Las características de la máquina se
Reduce el tiempo de set-up
comprueban (usando el servo W para calcular la inercia de la máquina) automáticamente para un ajuste óptimo » (1) Valor por defecto (Pn110.0) a ejecutarse sólo cuando se alimenta. » (2) Para aplicaciones con cambios de inercia de carga, Pn110.0 puede seleccionarse en autoajuste contínuo mientras el sistema está en operación » (3) Puede deshabilitarse completamente • Los resultados dependen de la construcción mecánica/rigidez del sistema
(W) FUNCIONES Autotuning On-line • CUANDO NO USAR AUTOTUNING
» »
modo de control de par cuando se usen otras técnicas de ajuste avanzado
• CUANDO NO USAR AUTOTUNING CONTINUO
» » »
cuando la inercia de la carga cambia en 200ms o menos (cuando la carga cambia rápidamente) cuando la velocidad de aceleración o deceleración es lenta (habilitada la función de arranque suave (soft start)) cuando la rigidez del sistema mecánico es extremadamente baja
(W) FUNCIONES Control Speed Observer • El uso del control speed observer proporciona
»
) m p r (
Tiempo reducido de posicionado
d a d i c o l e V
»
movimiento suave a bajas velocidades Tiempos de posicionado más cortos cuando los sistemas de movimiento tienen una rigidez mecánica baja
• Ripple(rizos) de la velocidad a 10 rpm
Tiempo (t)
» »
Serie W ~5% pp Serie U ~10%pp
(W) OPERADOR DIGITAL • El operador digital incorporado da acceso a todos los parámetros,
funciones auxiliares y datos de monitorización para configurar y diagnosticar el amplificador. • Podemos usar una consola a distancia o un software por el puerto CN3 para realizar las mismas funciones. Estado
Funciones Auxiliares
OMRON R88D-WT05HF
AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
OMRON R88D-WT05HF
AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
Parámetros OMRON R88D-WT05HF
AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
MODE / SET
0.45kW
DATA/
Monitor OMRON R88D-WT05HF
AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
(W) MODO DE ESTADO • El modo Estado se visualiza
por defecto tras la alimentación. OMRON R88D-WT05HF • Muestra el estado del driver 400V 0.45kW (base block, run, overtravel). • Si ocurre una alarma, automáticamente será mostrado su código. • Los dos primeros dígitos del display se usan para mostrar bits importantes como estado de la entrada de referencia, velocidad coincidente, etc. Bit de datos Código AC SERVODRIVER
MODE/SET
DATA/
estado
(W) MODO DE ESTADO Posicionado completo (rango Pn500) Velocidad alcanzada (rango Pn503)
Detección de velocidad de rotación (rango Pn502) Comando de entrada de pulsos Comando de entrada velocidad Señal reset contador de Error Comando de entrada par >10% par nominal
Baseblock (motor no alimentado)
Alimentación Alimentació n c. control c. principal NOTA: Posición/Velocidad y par
bb run Pot not A02
Baseblock En operación Prohibido girar directo Prohibido girar reverso Alarma 02
(W) FUNCIONES AUXILIARES • Existen varias funciones auxiliares
incluidas en el driver para asistir a la configuración y puesta a punto del equipo.
OMRON R88D-WT05HF AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
(W) FUNCIONES AUXILIARES • Fn000 - Histórico de alarmas (10 últimas)
»
Visualiza las diez últimas alarmas producidas.
• Fn001 - Rigidez para el autotuning online
»
Define la stiffness (rigidez) de la máquina para el autotuning.
• Fn002 - Operación JOG
»
Poner en marcha el motor sin comando externo.
• Fn003 - Modo búsqueda origen
»
Encuentra el pulso Z (origen) y mantiene la posición (para alinear el motor y la máquina).
• Fn005 - Inicialización de parámetros
»
Pone todos los parámetros al valor de fábrica.
• Fn006 - Limpiar el histórico de alarmas
»
Limpia los datos del histórico de alarmas (Fn000).
(W) FUNCIONES AUXILIARES • Fn007 - Almacenar el dato de inercia obtenido en el autotunning
»
Escribe la inercia calculada en Pn-103.
• Fn008 - Setup del encoder absoluto
»
Inicialización del encoder absoluto.
• Fn009 - Ajuste automático del offset de la referencia analógica (velocidad / par)
» Automáticamente
establece los niveles de velocidad-cero y par-cero (elimina la deriva).
• Fn00A - Ajuste manual del offset de la referencia analógica de velocidad
» Ajusta el nivel de velocidad-cero.
• Fn00b - Ajuste manual del offset de la referencia analógica de par
» Ajusta el nivel de par-cero.
(W) FUNCIONES AUXILIARES • Fn00C - Ajuste manual del cero de la salida analógica (monitor)
» Ajusta el nivel de cero (desviación) de la salida analógica.
• Fn00d - Ajuste manual de la ganancia de la salida analógica (monitor)
» Ajusta el escalado (ganancia) de la salida analógica.
• Fn00E - Ajuste automático del offset de la
señal de corriente del motor • Fn00F - Ajuste manual del offset de la señal de corriente del motor
» Ajuste del nivel de la corriente del transformador (feedback de la corriente). NO TOCAR.
(W) FUNCIONES AUXILIARES • Fn010 - Función Password
» Cambio entre operaciones de lectura /
• • •
•
escritura o sólo lectura. Fn011 - Chequeo del modelo del motor » Visualiza el motor conectado. Fn012 - Versión del software » Visualiza la versión del firmware en el driver. Fn013 - Límite multí-vuelta del encoder absoluto » Escribe el parámetro de límite multivuelta (Pn205) en el encoder (Un fallo aquí produce alarma A.CC) Fn014 - NO USAR
(W) FUNCIONES AUXILIARES Prácticas Fn005 Fn005 Fn000 Fn000 Fn002 Fn002
Inicialización de constantes DATA/SHIFT
P.InIt
MODE/SET
P.InIt donE
parpadea
Histórico de alarmas DATA/SHIFT
0-A.04
Jog (movimiento manual) DATA/SHIFT
JOG
MODE/SET
CPF00 CPF01
No se almacenan
0-A.--
Sin alarmas
Servo ON / OFF Sentido de giro Velocidad Pn304 = 500 rpm
(W) FUNCIONES AUXILIARES Prácticas Fn003 Fn003 Fn010 Fn010 Fn011 Fn011
Búsqueda de origen -..CSr
DATA/SHIFT
..CSr MODE/SET
Servo ON/OFF parpadea
Password DATA/SHIFT
P.0000
Modelo motor DATA/SHIFT
P.0001 donE
MODE/SET
F.020F
Voltage y modelo motor 00 100VAC 01 200VAC 02 400VAC
MODE/SET
P.0045 Potencia x10W
MODE/SET
E.0013
Y.0010
Encoder
Especificación
00 INC 13 13bits 01 ABS 16 16bits 17 17bits
(W) MODO MONITOR • Los parámetros de monitorización hacen un seguimiento de la velocidad, par o el estado de las E/S.
• Los datos monitor se designan como “Un”, por ejemplo Un001. • Hay dos tipos de parámetros en modo monitor:
» »
Numéricos, como parámetros de velocidad, par o error de posición. Estado de bit, que determinan si un punto de E/S está ON/OFF; como /RUN o /ALM.
OMRON R88D-WT05HF
AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
(W) MODO MONITOR • Un000 - Velocidad actual del motor (rpm) • Un001 - Referencia de velocidad (rpm)
»
Sólo disponible en modo control de velocidad.
• Un002 - Referencia de par (% nominal)
»
Sólo disponible en modo control de par.
• Un003 - Ángulo de rotación 1 (pulsos)
»
Nº de pulsos desde el origen. (x4)
• Un004 - Ángulo de rotación 2 (grados)
» Ángulo eléctrico.
• Un005 - Señales de entrada
»
Estado ON/OFFde todas las entradas.
• Un006 - Señales de salida
»
Estado ON/OFF de todas las salidas.
(W) MODO MONITOR • Un007 - Velocidad de los pulsos de entrada (rpm)
»
Velocidad comandada por la entrada de pulsos (proporcional a la frecuencia de los pulsos)
• Un008 - Valor contador de error (unidad ref.)
»
Error entre el comando de pulsos y la posición actual del motor.
• Un009 - Factor de carga acumulado (% par nominal)
»
Muestra el par RMS efectivo cada 10 ciclos
• Un00A - Factor de carga regenerativa (% potencia regenerativa máxima o (Pn600))
»
Potencia media disipada por la resistencia de regeneración.
• Un00b - Potencia consumida por la resistencia DB (% corriente nominal)
»
Potencia media consumida por el freno dinámico (DB)
(W) MODO MONITOR • Un00C - Contador de pulsos de la entrada de referencia (pulsos)
»
Número de pulsos recibidos en el driver. Sólo disponible en control de posición.
• Un00D - Contador de pulsos de realimentación (pulsos)
»
Número de pulsos de realimentación recibidos en el driver (x4).
(W) MODO MONITOR Un005
Señales de entrada
OFF ON
87 65 43 21
Un006
Señales de salida
OFF ON
7 65 43 21
(W) MODO MONITOR Prácticas Un000
Velocidad real del motor (rpm)
Un003
Ángulo de rotación 1 (pulsos)
Un004
00000 - 65535 (por revolución) Ángulo de rotación 2 (grados)
Un00d Un00d Un005 Un006
00000 - 00360 (4 veces por revolución) Contador de error (realimentación) DATA/SHIFT
H.0000
Señales de entrada SeÑales de salida
L.0000 Según cuadro anterior
(W) PARÁMETROS USUARIO • Parámetros son lugares de almacenaje electrónico para datos que el amplificador necesita para operar.
• •
Lós parámetros también son llamados “constantes”. Los parámetros o constantes empiezan con las letras “Pn”, como en
Pn001. • Hay dos tipos de parámetros:
» »
Constantes de tipo selección Constantes de tipo ajuste
OMRON R88D-WT05HF AC SERVODRIVER
400V
MODE/SET
0.45kW
DATA/
(W) PARÁMETROS USUARIO Constantes de tipo selección • Las constantes de usuario de tipo selección simulan electrónicamente dip-switches. • Hay cuatro dígitos por constante, cada uno de ellos puede ser programado con valores de 0 a F. • Cada dígito selecciona la forma de trabajar de un parámetro.
F
4
7
(W) PARÁMETROS USUARIO Constantes de tipo ajuste • Los parámetros de usuario de tipo ajuste simulan electrónicamente potenciómetros • En estos parámetros se puede seleccionar cualquier valor entero dentro del rango permitido.
»
Vease el manual de usuario para los rangos de los parámetros individuales.
• El uso típico son parámetros de ganancia, resolución de encoder, velocidad de jog, etc.
Mínimo
Medio
Máximo
(W) PARÁMETROS USUARIO Juego de parámetros de usuario Pn000 - Pn005:
Constantes de configuración
Pn100 - Pn123:
Constantes relacionadas con ganancias
Pn200 - Pn208:
Constantes relacionadas con posición
Pn300 - Pn308:
Constantes relacionadas con velocidad
Pn400 - Pn409:
Constantes relacionadas con par
Pn500 - Pn512:
Constantes relacionadas con secuencia E/S
Pn600 - Pn601:
Otras constantes
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros de configuración Pn-000:
Selecciones básicas
Pn-000.0: Selección dirección rotación Pn-000.1: Selección método de control Pn-000.2: Dirección del eje (nº esclavo) Pn-000.3: ----
Pn-001:
Selecciones de la aplicación (1)
Pn-001.0: Modo de parada ante Servo OFF o Alarma Pn-001.1: Modo de parada ante Overtravel (POT /NOT) Pn-001.2: Alimentación AC o DC Pn-001.3: Selección salida código Warning (sobrecargas A91/92)
Pn-002:
Selecciones de la aplicación (2)
Pn-002.0: Selección entrada analógica (TREF / CN1-9,10) Pn-002-1: Selección entrada analógica (VREF / CN1-5,6) Pn-002-2: Encoder absoluto Pn-002-3: ----
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros de configuración Pn-003:
Selecciones de la aplicación (3)
Pn-003.0: Selección salida analógica de monitor 1 Pn-003.1: Selección salida analógica de monitor 2 Pn-003.2: ---Pn-003.3: ----
Pn-004: Pn-005:
-------
(W) PARÁMETROS USUARIO. (Pn000.0) Pn000.0: Dirección de rotación El cambio de giro directo / inverso se puede realizar a través de un comando de entrada seleccionable por parámetro, sin necesidad de cambiar cables
Sentido giro:
Visto desde el eje del motor
(W) PARÁMETROS USUARIO. (Pn000.1) Pn000.1: Modos de control 0: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: A: B:
Control de velocidad (entrada analógica +/-10V) Control de posición (entrada tren de pulsos) Control de par (entrada analógica +/-10V) Velocidades internas Velocidades internas + control de velocidad Velocidades internas + control de posición Velocidades internas + control de par Control de posición + control de velocidad Control de posición + control de par Control de par + control de velocidad Control de velocidad + función zero clamp Control de posición + control de posición (inhibit)
(W) PARÁMETROS USUARIO. (Pn001.0/1) Pn001.0/1: Métodos de parada Pn001.0: Pn001.1:
Método de parada ante Servo-off o Alarma (freno dinámico ON, OFF, parada libre) Parada ante overtravel (POT / NOT) (Pn001.0, par Pn406 servo ON,OFF) Mé to d o d e p ar ad a Pn001.1 Pn001.0
Overtravel (POT/NOT)
0
Estado tras parada Pn001.0 0
0ó1
DB STOP
2
Motor libre
1ó2
Emergencia (par Pn406)
DB hold
1 2
DB off
1
Servo OFF
2
Servo ON
Pn001.1
(W) COMANDO
Entrada analógica
Entrada de pulsos
(W) ENTRADAS Y SALIDAS
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de entrada • Los servos W tienen 7 entradas programables y 1 fija . • Las entradas programables se llaman SI0-SI6. • Cualquier señal puede ser invertida. Igualmente pueden programarse permanentemente a ON o OFF. • Para reasignar las entradas, primero Pn50A.0=1
Pn50A.1 Selección de la señal /S-ON
0: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7:
Entrada SI0 (CN1-40) Entrada SI1 (CN1-41) Entrada SI2 (CN1-42) Entrada SI3 (CN1-43) Entrada SI4 (CN1-44) Entrada SI5 (CN1-45) Entrada SI6 (CN1-46) Siempre ON
8: 9: A: B: C: D: E: F:
Siempre OFF Entrada invertida SI0 (CN1-40) Entrada invertida SI1 (CN1-41) Entrada invertida SI2 (CN1-42) Entrada invertida SI3 (CN1-43) Entrada invertida SI4 (CN1-44) Entrada invertida SI5 (CN1-45) Entrada invertida SI6 (CN1-46)
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de entrada • Algunos nombres de señales tienen una línea sobre ellos o van
precedidos por una barra oblicua (slash) (como RUN o /RUN). Son señales “activas en baja”. Esto significa que por defecto, se necesita un señal “baja” (por ejemplo ejemplo masa) para activar la señal. A esto se le
llama entrada negada. • Todas las entradas pueden ser invertidas (activas en alta) mediante la programación adecuada. 24V
+24V
“Off”
“Off”
“Alta”
“Alta”
S-ON “On”
0V
“Baja”
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de entrada • Habilitar el servo (/RUN)
» »
Usada para alimentar los transistores y proveer corriente al motor. motor. Cuando esta entrada no está activa (a masa), el amplificador está en modo “Base Block).
• Límites recorrido en sentido forward/reverse (P-OT y N-OT)
»
»
Usadas como entradas hardware para switches de límite. Estas señales son “activas en alta”. Por defecto, el driver busca estas señales pero se pueden deshabilitar.
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de entrada • Control proporcional (/MING)
»
Usada para cambiar entre control PI y control P.
• Reset de alarma (/RESET)
»
Usada para resetear el servodriver después de que ocurra una alarma. Esto también se puede hacer mediante un ciclo de alimentación (apagando y encendiendo) o usando el operador digital o el software. sof tware.
• Límite de par forward/reverse (/P-CL y /N-CL)
»
Usada para activar y desactivar el límite lí mite externo de par. par.
OFF
ON
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de entrada • Dirección del control de velocidad (/RDIR)
»
Selecciona la dirección de rotación en el modo de control de velocidades v elocidades internas.
• Selección de velocidad del control de velocidad (/SPD1 y /SPD2)
»
Selecciona la velocidad en el modo de control de velocidades internas
• Selección del modo de control (/TV-SEL)
»
Cambia entre dos modos de control programados en Pn000.1
• Función zero-clamp (/P-LOCK)
»
Habilita o deshabilita la función zero-clamp (P-LOCK)
• Reference Pulse Inhibit (/IPG)
»
Ignora tren pulsos entrada en modo control posición (INHIBIT)
• Seleción de ganancia (/G-SEL)
»
Cambia entre dos juegos de ganancias
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de salida • Los servos W tienen tres salidas programables y 4 salidas fijas. • Las salidas programables se llaman SO1-SO3. • Cualquier salidas puede invertirse usando Pn512.
Pn50E.0 Selección señal /INP1
Pn512.0 Señal SO1 Inversa
0: 1: 2: 3:
Deshabilitado Salida SO1 (CN1-25, 26) Salida SO2 (CN1-27, 28) Salida SO3 (CN1-29, 30)
0: Salida SO1 no es inversa 1: Salida SO1 inversa
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de salida • Alarma (/ALM)
»
Indica un fallo en el servodriver. Se lee un código de error en el operador digital o el software.
• Coincidencia de posición (/INP1) Sólo en control de posición
» »
Indica que la posición actual del motor está dentro de un rango de la posición comandada ( indicador “in position”).
La variación permisible entre las posiciones actual y comandada se programa en una constante de usuario (Pn500: Rango de posicionado completo).
• Coincidencia de velocidad (/V-CMP) Sólo en control de velocidad
» »
Indica que la velocidad actual del motor está dentro de un rango de la velocidad comandada (indicador “en velocidad”).
La variación permisible entre las velocidades actual y comandada se programa en la constante de usuario (Pn-503: Rango de coincidencia de velocidad).
• Detección de rotación (/TGON)
»
Indica que el motor está en operación rotando a una velocidad inferior a la programada en una constante (Pn502: Nivel de detección de rotación).
(W) ENTRADAS Y SALIDAS Señales de salida • Servo preparado (/READY)
»
Indica que no hay alarmas en el servo, está alimentado el circuito de potencia, ha recibido la señal de /RUN y está preparado para recibir una señal de comando.
• Límite de corriente (/CLIMT)
» Activada cuando se alcanza un límite de par (corriente).
• Límite de velocidad (/VLIMT)
» Activada cuando se alcanza un límite de velocidad.
• Bloqueo del freno (/BKIR)
»
Usada para controlar el relé que controla la sujección del freno.
• Aviso (Warning) (/WARN)
» Activa cuando la corriente de salida se acerca la nivel de sobrecarga, es decir, ocurre una indicación de sobrecarga (A.91) o de sobrecarga regenerativa (A.92)
• Posición cercana (/INP2)
» Activa cuando la posición actual se acerca a la posición comandada (Pn504: Ancho de la señal /INP2). » El ancho de la señal /INP2 es mayor que el de posicionado completo /INP1
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros secuencia entradas / salidas Pn-500: Pn-501: Pn-502: Pn-503: Pn-504: Pn-505: Pn-506: Pn-507: Pn-508: Pn-509:
Ancho de posicionado completo Nivel de zero-clamp (P-LOCK) Nivel de detección de velocidad Ancho salida señal de coincidencia Ancho de la señal INP2 Nivel de overflow contador error Tiempo de frenado 1 Nivel de velocidad salida de freno Tiempo de frenado 2 Momentary hold Time (tiempo sin alarmas ante fallo alimentación)
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros secuencia entradas / salidas Pn-50A:
Seleccion de señales de entrada
Pn-50A.0: Asignación de señales de entrada Pn-50A.1: Señal /RUN Pn-50A.2: Señal /MING Pn-50A.3: Señal P-OT
Pn-50B
Selección señales de entrada
Pn-50B.0: Pn-50B.1: Pn-50B.2: Pn-50B.3:
Señal N-OT Señal /RESET Señal /P-CL Señal /N-CL
Pn-50C:
Selección señales de entrada
Pn-50C.0: Pn-50C.1: Pn-50C.2: Pn-50C.3:
Señal /RDIR Señal /SPD1 Señal /SPD2 Señal /TV-SEL
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros secuencia entradas / salidas Pn-50D:
Seleccion de señales de entrada
Pn-50D.0: Pn-50D.1: Pn-50D.2: Pn-50D.3:
Señal /P-LOCK Señal /IPG Señal /G-SEL ----
Pn-50E:
Selección señales de salida
Pn-50E.0: Pn-50E.1: Pn-50E.2: Pn-50E.3:
Señal /INP1 Señal /V-CMP Señal /T-GON Señal /READY
Pn-50F:
Selección señales de salida
Pn-50F.0: Pn-50F.1: Pn-50F.2: Pn-50F.3:
Señal /CLIMT Señal /VLIMT Señal /BKIR Señal /WARN
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros secuencia entradas / salidas Pn-510:
Seleccion de señales de salida
Pn-510.0: Pn-510.1: Pn-510.2: Pn-510.3:
Señal /INP2 ----------
Pn-511: ---Pn-512:
Inversión salidas
Pn-512.0: Pn-512.1: Pn-512.2: Pn-512.3:
Salida S01 (CN1-25 y 26) Salida S02 (CN1-27 y 28) Salida S03 (CN1-29 y 30) ----
Pn-600:
Capacidad resistencia regenerativa
(W) PARÁMETROS US. (Pn506/507/508) Freno mecánico de sujección • Los frenos de sujección son
dispositivos mecánicos que se usan para mantener la posición cuando el motor no tiene energía. • Más frecuentemente se pueden encuentran en ejes verticales, donde la carga puede caer si no se usa un freno. • El freno se libera cuando se le aplica una tensión de alimentación de 24VDC. • Los drivers W pueden controlar el relé de freno mediante la señal /BKIR (Brake Interlock).
(W) PARÁMETROS US. (Pn506/507/508) • Si se dehabilita el motor y se activa la señal /BKIR al mismo tiempo, el
motor podría caer una pequeña cantidad. Esto es debido al tiempo de actuación mecánica del freno. • Esto se rectifica usando Pn506 (tiempo demora del freno) para mantener el motor con energía un poco más de tiempo para dar tiempo al freno mecánico a actuar. Entrada /RUN Salida /BKIR Estado del motor
Servo ON Freno liberado “Run”
Servo OFF Freno aplicado “Base Block”
Pn506 Tiempo demora freno
(W) PARÁMETROS US. (Pn506/507/508) • Si se pierde alimentación mientras el motor está girando, las constantes Pn507 y Pn508 se usan para determinar cuando aplicar el freno.
» »
Pn508 es el tiempo máximo desde la pérdida de alimentación hasta la actuación del freno. Pn507 es la velocidad de actuación del freno. Si la velocidad cae por debajo de esta velocidad, se aplica el freno.
• Si se pierde la alimentación, lo primero que ocurra (tiempo mayor de
Pn508 o velocidad menor de Pn507) causará la activación del freno. Entrada /RUN o ALM
Servo ON
Servo OFF Parada motor por DB o parada libre
Velocidad del motorPn507 Nivel velocidad Salida /BK Freno liberado
Freno aplicado Pn508 tiempo demora freno La salida /BKIR es forzada a “ON”
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Parámetros secuencia entradas / salidas Práctica: Cablear las señales 41, 42 y 43 del CN1
24V
CN1-41 CN1-42 CN1-43 CN1-47 (+24VIN)
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Parámetros secuencia entradas / salidas Práctica: Mapear las siguientes entradas /RUN CN1-43 POT CN1-42 NOT (invertido) CN1-41
Pn50A.0 = 1 Pn50A.1 = 3 Pn50A.3 = 2 Pn50B.2 = A
Habilitar cambio E/S Señal Run Señal POT Señal NOT
El resto de las entradas las desactivamos poniéndolas siempre a OFF
Pn50A = 2831 Pn50B = 888A Activando y desactivando estas entradas, veremos que el display muestra el estado: (funcion POT activa) Pot (función NOT activa) Not (función RUN activa y POT/NOT desactiva) run (función POT y función NOT activa) Pot / Not
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de par • En modo control de par el amplificador recibe un comando de par
analógico, ±12V, de un controlador. • El amplificador es responsable de asegurar que el motor proporcione la adecuada cantidad de par. (El lazo de par se cierra en el amplificador) • El controlador cierra los lazos de velocidad y posición. • El controlador es muy inteligente y el amplificador es muy simple. Controlador Lazo de posición Lazo de velocidad
Amplificador Lazo de par PWM
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de par EJEMPLOS: CONTROL DE TENSIÓN CONTROL DE PRESIÓN
200V SERVOPACK SGDH
Controlador
comando par ±12V
Realimentación del encoder
CN1-9
Referencia de par
Filtro
T-REF
A/D
CN1-10 CN1-5
Filtro
Límite de velocidad V-REF CN1-6
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn400) Pn400: Escalado comando par • El comando de referencia puede escalarse usando Pn400: Ganancia de la referencia de par (Tensión para el par nominal).
• Por defecto, 3.0V de comando provocan que el motor gire con el par nominal, y 9.0V de comando hacen que gire con par de pico. Par
Pn400=30
300% Par
Pn400=50
100% Par 3V
5V
Voltios
La ganancia de la referencia de par está en unidades de 0.1V/100% par . Ejemplo: Si Pn400 = 30: 30•(0.1V) = 3.0V referencia = 100% par
Par de pico = 300% par nominal = 9.0V
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn400) Pequeño test • Si Pn400=50, ¿cuántos voltios de comando darán el 50% del par nominal?
• Si el controlador tiene un rango de comando de ±6V, ¿qué se escribirá en Pn400 para dar una capacidad de par completa con la mejor resolución?
• Se tiene un controlador con ±10V, pero es seguro que nunca se usará más del 167% del par. ¿Qué debería ponerse en Pn400?
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn400) Pequeño test • Si Pn400=50, ¿cuántos voltios de comando darán el 50% del par nominal? Pn400=50, así 5V entrega el par nominal. Por lo que 2.5V dan 50% par.
• Si el controlador tiene un rango de comando de ±6V, ¿qué se escribirá en Pn400 para dar una capacidad de par completa con la mejor resolución? Si 6V=par de pico, entonces 2V=par nominal. Poner Pn400 a 20.
• Se tiene un controlador con ±10V, pero es seguro que nunca se usará más del 167% del par. ¿Qué debería ponerse en Pn400?
10 V 167 %
?V 100%
?=6V. Poner Pn400 a 60.
(W) PARÁMETROS USUARIO Límite de velocidad • En el modo de control de par, el motor gira a cualquier velocidad que el
par permita. Bajo condiciones de no carga, se necesita muy poquito par para ir a máxima velocidad. • Un límite de velocidad se puede establecer de dos formas:
» »
Se puede usar el valor de un parámetro (Pn407) como un límite de velocidad preestablecido. Se usa un límite de velocidad analógico (entrada V-REF) como limite de velocidad analógica. • El escalado se hace con Pn300 (Ganancia de referencia de velocidad).
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros relacionados con el PAR Pn-400: Pn-401: Pn-402: Pn-403: Pn-404: Pn-405: Pn-406: Pn-407: Pn-408:
Ganancia referencia de par Cte de tiempo del filtro de la referencia de par Límite de par sentido forward Límite de par sentido reverse Límite de par externo sentido forward Límite de par externo sentido reverse Par parada de emergencia (P-OT, N-OT) Límite de velocidad en control de par Activación filtro NOTCH
Pn-408.0 : (Activar/desactivar el filtro NOTCH)
Pn-409:
Frecuencia del filtro NOTCH
(W) PARÁMETROS USUARIO Filtro Notch • Si una máquina vibra a una frecuencia más baja que la respuesta requerida por la máquina, usar el filtro de referencia de par o deshacer el ajuste del sistema no funcionará. En estos casos, un filtro Notch puede ser apropiado. • Un filtro notch es una combinación de un filtro paso alto y un filtro paso bajo que debilita eficazmente la respuesta en la frecuencia problemática. • La más precisa manera de determinar las frecuencia problemáticas de la máquina, es usar un acelerómetro para medir la vibración, entonces aplicar un filtro FFT para vere donde la mágnitud de la vibración es mayor.
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de velocidad • En el modo de control de velocidad, el amplificador recibe un comando analógico de velocidad, ±12V, de un controlador de nivel superior. • El amplificador es responsable de asegurar que el motor gire a a la velocidad apropiada, para lo cuál debe también aplicar la cantidad apropiada de par. (Los lazos de par y velocidad ser cierran en el amplificador). • El controlador cierra el lazo de posición. • Ambos, el controlador y el amplificador usan un nivel medio de sofisticación. Controladores típicos son: CNC, o tarjetas Motion control
Controlador Lazo de posición
Amplificador Lazo de velocidad
Lazo de par PWM
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de velocidad 200V
Controlador
MC221 MC421 MC402 NC222
comando velocidad ±12V
SERVOPACK SGDH
Realimentación del encoder
CN1-5
Filtro
V-REF
Referencia velocidad
A/D
CN1-6 CN1-9
Límite de par
Filtro
T-REF CN1-10
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn300) Pn300: Escalado comando velocidad • Por defecto, 6V del comando provocan que el motor gire a velocidad nominal. • El comando puede escalarse usando
Pn300 : Ganancia referencia velocidad (Voltios a 100% velocidad nominal) rpm
Pn300=600
Velocidad nominal Pn300=
6 Voltios
Voltage del comando 7 Voltios La ganancia de la referencia de velocidad está en unidades de 0.01V/velocidad nominal. nominal. Ejemplo: Si Ejemplo: Si Pn300 = 600, 600• 0.01V = 6V causará que el motor rote a
velocidad nominal.
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn300) Pequeño test • Un cliente tiene un CNC que da un rango de comando de ±6V. Quiere conseguir un rango de velocidad completo en un motor de 1500rpm nominales y 3000rpm máximas. ¿Qué debería escribirse en Pn300?
• ¿Cuál es la velocidad más rápida a la que puede rotar un motor de 3000 rpm nominales, 5000 rpm máximo si el amplificador está en modo de control de velocidad y Pn300=900? (entrada tensión +/- 12V)
•
En un motor de 1500rpm nominales, el controlador está causando que el motor gir e a 1000rpm. Con el mismo comando se quiere girar a 750rpm speed. El valor actual de Pn300 es 600. ¿A qué valor se debería cambiar?
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn300) Pequeño test • Un cliente tiene un CNC que da un rango de comando de ±6V. Quiere conseguir un rango de velocidad completo en un motor de 1500rpm nominales y 3000rpm máximas. ¿Qué debería escribirse en Pn300? 6V / 3000 rpm = 3 V / velocidad nominal nominal = Pn300=300 Pn300=300
• ¿Cuál es la velocidad más rápida a la que puede rotar un motor de 3000 rpm nominales, 5000 rpm máximo si el amplificador está en modo de control de velocidad y Pn300=900? (entrada tensión +/- 12V) Pn300 = 900 significa 9 V = velocidad nominal (3000 rpm). Por lo tanto, 3V = 1000rpm, y el comando máximo de 12V hará que el motor rote a 4000 rpm.
•
En un motor de 1500rpm nominales, el controlador está causando que el motor gir e a 1000rpm. Con el mismo comando se quiere girar a 750rpm speed. El valor actual de Pn300 es 600. ¿A qué valor se debería cambiar?
Si Pn300 = 600 entonces 6V = 1500rpm, así 4V=1000 rpm. Los mismos 4 voltios DEBERÍAN causar causar 750 rpm. Si 4V = 750rpm, 750rpm, entonces 8V = 1500rpm 1500rpm (velocidad nominal). Escribir Pn300=800.
(W) PARÁMETROS USUARIO Límite de par • En el modo de control de velocidad, el motor usará todo el par
disponible para rotar a la velocidad comandada. • Hay tres formas de limitra la cantidad de par que el motor puede producir:
» » »
Límites de par internos Límites de par externos Límite de par analógico
(W) PARÁMETROS USUARIO Límite de par interno • Un límite de par interno es aquel que siempre está activo. • El valor del límite de par se establece en una constante de usuario y
se almacena como un porcentaje del par nominal. • Si se ha establecido un valor como límite de par interno, entonces el motor nunca será capaz de aplicar mas par que el seleccionado. • Los límites de par forward y reverse se establecen por separado. ) M P R ( D A D I C O L E V
Usar un límite de par interno es como cortar la parte de par alto de la curva velocidad/par. PA R (N-m)
(W) PARÁMETROS USUARIO Límite de par externo • Un límite de par externo se activa mediante una entrada externa. • El valor del límite de par se establece como una constante de
usuario y se almacena como un porcentaje del par nominal. • Si la entrada de límite de corriente (/P-CL o /N- CL) se activa “ON”, entonces el límite queda habilitado. Si la entrada se desactiva “OFF”
el límite se inhibe. • Los límites de par forward y reverse se establecen por separado. ) M P R ( D A D I C O L E V
/P -C L y /N - CL “OFF”
PA R (N-m)
) M P R ( D A D I C O L E V
/P -C L o /N - CL “ON”
PA R (N-m)
(W) PARÁMETROS USUARIO Límite de par analógico • Un límite de par analógico usa la entrada de referencia de par
(T-REF) como límite. • El factor de escalado está en la constante Pn400 (Ganancia de la entrada de referencia de par). • El voltage de la referencia actua como límite en ambas direcciones.
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros relacionados con VELOCIDAD Pn-300: Pn-301: Pn-302: Pn-303: Pn-304: Pn-305: Pn-306: Pn-307: Pn-308:
Ganancia referencia de velocidad Velocidad 1 Velocidad 2 Velocidad 3 Velocidad de Jog Tiempo de aceleración Tiempo de deceleración Cte tiempo del filtro referencia velocidad Cte tiempo del filtro ganancia feedforward de velocidad
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Práctica: Límites de par Con la señal /RUN activa comprobamos que el par en ambos sentidos es del 300% del par nominal. Al intentar girar el eje del motor con la mano, no nos es posible debido al alto par de giro.
Práctica: Límite de par interno en sentido forward al 10% Pn402 = 10
Al intentar girar el eje del motor con la mano, NO es posible en sentido reverse (300%) mientras que en sentido forward, SI (10%). 3000 1500
REVERSE
R88M-W45015F-S2 8.92
2.84
) M P R ( D A D I FORWARD C O L E V
0.3 2.84
3000 1500
8.92 PA R (N-m)
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Práctica: Límites de par Práctica:Límite de par externo en sentido reverse al 10% Pn50b.3 = 2 Pn50A = 8831 – Asignamos la señal /NCL al pin CN1-42 Pn50A.3 = 8 – Deshabilitamos la señal Pot Pn50b = 288A – Definimos el límite de par externo en sentido reverso activo por la señal NCL
Pn405 = 10 /N CL = ON 3000 1500
REVERSE
8.92
2.84
) M P R ( D A D I FORWARD C O L E V
0.3 2.84
/N CL = OFF 3000
3000
1500
1500
REVERSE
8.92 PA R (N-m) 8.92
2.84 0.3
) M P R ( D A D I FORWARD C O L E V
0.3 2.84
8.92
3000 1500
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de velocidades internas • El control de velocidades internas utiliza velocidades predefinidas
(hasta 3 más la velocidad cero) en lugar de un comando analógico. • Cuando se usa el control de velocidades internas, el lazo de posición no se cierra. • La posición se puede mantener a velocidad cero usando la función “Zero-Clamp” (P-lock). Controlador Lazo de posición
Amplificador Lazo de velocidad
Lazo de par PWM
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de velocidades internas Entradas digitales
Controlador
Comando de velocidad y dirección 200V SERVOPACK SGDH
PLCs
No necesita realimentación
Velocidades Dirección
+24VIN SPD1 SPD2 RDIR
CN1-47 CN1-40 a CN1-46 CN1-40 a CN1-46
CN1-40 a CN1-46
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de velocidad • El control de velocidades internas reasigna las entradas /SPD1, /SPD2, y /R-DIR como señales de selección de velocidad y dirección. 200V SERVOPACK SGDH
SPEED 1 Pn301
SPEED 2 Pn302
SPEED 3 Pn303
Normal
/SPD1
/SPD2
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
OFF
OFF
/R-DIR se usa como una señal de cambio de dirección
/SPD1 /SPD2 /R-DIR
• Cuando ambas señales /SPD1 y /SPD2 están “OFF”, el amplificador puede
funcionar como: • Par analógico • Velocidad analógica • Entrada pulsos posición • Velocidad cero
(Pn000.1 = 6) (Pn000.1 = 4) (Pn000.1 = 5) (Pn000.1 = 3)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn305/306) Pn305/306: Tiempos de aceleración • Los servos W pueden dar tiempos de aceleración y deceleración cuando se usan “escalones” de tensión como comando de referencia.
»
Esta característica puede usarse también en modo de control de velocidades internas.
• Las constantes se definen en unidades de ms, pero el tiempo debe ser referenciado a la velocidad máxima. N Max Velocidad máxima
N Max • t D Pn305 = DN D
N D Velocidad deseada
DN D
t D Tiempo aceleración deseado
t A
Pn305 tiempo aceleración
La deceleración (Pn306) se define siguiendo el mismo proceso
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn305/306) Pequeño test • Se esta usando el control de velocidades internas en un motor de 1500rpm nominales (3000rpm máx.). Se quiere acelerar a 2000 rpm en ½ segundo y decelerar a 0 rpm en 1 segundo. ¿Qué parámetros son necesarios programar y a qué valores?
• Un motor de 3000rpm nominales (5000rpm máx.). Se esta girando a 1000rpm y es necesario acelerar hasta 2500rpm en 0.75 segundos. ¿Qué parámetros son necesarios programar y a qué valores?
• ¿Cuál es el tiempo mayor que un motor de 3000rpm (5000rpm máx), puede usar (Pn305) para acelerar desde 0 a 900rpm ?
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn305/306) Pequeño test • Se esta usando el control de velocidades internas en un motor de 1500rpm nominales (3000rpm máx.). Se quiere acelerar a 2000 rpm en ½ segundo y decelerar a 0 rpm en 1 segundo. ¿Qué parámetros son necesarios programar y a qué valores? Pn305 =
3000 • 500
2000
Pn305 = 750 Pn306 = Pn305 • 2 = 1500
• Un motor de 3000rpm nominales (5000rpm máx.). Se esta girando a 1000rpm y es necesario acelerar hasta 2500rpm en 0.75 segundos. ¿Qué parámetros son necesarios programar y a qué valores? Pn305 =
5000 • 750
1500
Pn305 = 2500
• ¿Cuál es el tiempo mayor que un motor de 3000rpm (5000rpm máx), puede usar (Pn305) para acelerar desde 0 a 900rpm ? 5000 • t MAX El valor máximo en 10000 = Pn305 es 10000 ms. 900
t MAX =
10000 • 900
5000
El tiempo de aceleración de 0 a 900rpm es 1800 ms
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Práctica: Velocidades internas Práctica: Velocidades internas (250, 750, 1250 rpm) - Mapear las siguientes entradas
/SPD1 /SPD2 /RDIR
CN1-41 CN1-42 CN1-43
Pn50A.0 = 1 Pn50C.1 = 1 Pn50C.2 = 2 Pn50C.0 = 3
Habilitar cambio E/S Señal SPD1 Señal SPD2 Señal RDIR
- No olvidar activar siempre la función /RUN y desactivar el resto de las funciones (sobretodo POT y NOT)
/RUN POT NOT
Siempre activado Siempre inhibido Siempre inhibido
Pn50A = 8871
Pn50A.1 = 7 Pn50A.3 = 8 Pn50B.0 = 8
Pn50B = 8888
Señal Run Señal POT Señal NOT
Pn50C = 8213
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Práctica: Velocidades internas Práctica: Velocidades internas (250, 750, 1250 rpm) - Definir la velocidades
Pn301 = 0250 Pn302 = 0750 Pn303 = 1250
rpm
- Definir los tiempos de acceleración y deceleración
Pn305 = 10000 ms Pn306 = 00000 - DEFINIR EL MODO DE OPERA CIÓN DE VELOCIDA DES INTERNAS
Pn000.1 = 3
(W) PARÁMETROS USUA. (PRACTICA) Práctica: Velocidades internas
/SPD1
/SPD2 200V SERVOPACK SGDH
SPEED 1 Pn301
SPEED 2 Pn302
SPEED 3 Pn303
Normal
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
OFF
OFF
/R-DIR se usa como una señal de cambio de dirección
/SPD1 /SPD2 /R-DIR
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de posición • En el modo de control de posición, el amplificador recibe un tren de pulsos
digital, p.ej. Pulsos/dirección, desde el controlador de nivel superior. • Para un control preciso de posición del motor, el amplificador debe controlar la velocidad y el par del motor. (Los lazos de posición, velocidad y par se cierran en el amplificador). • El controlador no cierra ningún lazo, pero puede monitorizar la realimentación . • El controlador es bajo en sofisticación del movimiento y el amplificador muy complejo. Controladores típicos son PLC’s tarjetas, posicionadoras o salida de
pulsos.
Amplificador Lazo de posición Desde el controlador Feedback opcional
Lazo velocidad
Lazo de par PWM
(W) PARÁMETROS USUARIO Control de posición Controlador 200V
Comando tren de pulsos
SERVOPACK SGDH
PLCs CQM1-CPU43
NC112 NCx13
No necesita realimentación
Ref. 1 Line-driver Colector abierto +5V Colector abierto +12V
CN1-7
PULS Ref. 2
CN1-8 CN1-11
SIGN
CN1-12
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn200.0) Formatos de trenes de pulsos • Hay tres tipos de trenes de pulsos que el amplificador acepta como comando de posición.
» » »
Pulsos / Dirección Adelante / atrás (CW + CCW) Diferencia de fase (A-phase + B-phase)
• Cada tipo de referencia usa dos entradas de referencia ( y su señal complementaria) para dar un comando de posición y dirección.
» »
Primera entrada de referencia (PULS) Segunda entrada de referencia (SIGN)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn200.0) Formato PULSO / DIRECCIÓN
Sentido Forward
Sentido Reverse
Primera entrada de referencia Segunda entrada de referencia
Pn200.0 = 0 (lógica positiva) Pn200.0 = 5 (lógica negativa)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn200.0) Formato Adelante / Atrás (CW / CCW)
Sentido Forward
Sentido Reverse
Primera entrada de referencia Segunda entrada de referencia
Pn200.0 = 1 (lógica positiva) Pn200.0 = 6 (lógica negativa)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn200.0) Formato diferencia de fase (A / B)
Sentido Forward
Sentido Reverse
Primera entrada de referencia Segunda entrada de referencia “B delante de A”
“A delante de B”
Pn200.0 = 2, 3, 4 (lógica positiva) Pn200.0 = 7, 8, 9 (lógica negativa)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn200.0) Diferencia de fase (A / B) •
»
Las referencia de pulsos fase A + fase B tienen un multiplicador que determina cómo son contados los pulsos.
Multiplicación x1, cuenta sólo el flanco ascendente de fase A. Ref. 1
»
1
2
3
4
Ref. 2 Multiplicación x2, cuenta el flanco ascendente y descendente de fase A. Ref. 1
1 2 3 4 5 6 7 8
Ref. 2
»
Pn200.0 = 2 (lógica positiva) Pn200.0 = 7 (lógica negativa) Pn200.0 = 3 (lógica positiva) Pn200.0 = 8 (lógica negativa)
Multiplicación x4, cuenta los flancos de subida y bajada de fase A y fase B. Ref. 1 1 3 5 7 9 11 13 15 Ref. 2
2 4 6 8 10 12 14 16
Pn200.0 = 4 (lógica positiva) Pn200.0 = 9 (lógica negativa)
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn202/203) Pn202/203: Escalado comando pulsos • Los comandos de referencia de pulsos se escalan usando la función Electronic Gear Ratio (leva electrónica) del amplificador. • Los factores de escalado se definen como una relación, con Pn202 como numerador y Pn203 como denominador.
Electro nic Gear
1000 pulsos
Pn202 Pn203
= 4096 1000
4096 pulsos
Referenc ia x Electo nic Gear = Com ando ejecutar
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn202/203) Pn202/203: Escalado comando pulsos • Sin electronic gearing (ratio 1:1), entonces: Comando pulsos (para 1 revolución) = Nºpulsos encoder x 4
• Cuando se define una relación, el comando de pulsos se multiplica por el factor de escalado (relación Pn202 / Pn203).
»
Si Pn202 > Pn203, el motor girará más rápido y lejos que con relación 1:1.
Gear Ratio =
Pn202 = Puls os d e enc od er por rev oluc ión x 4 Pn203 Comando c ontado por rev oluc ión
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn202/203) Pequeño test • Un motor con encoder incremental de 8192 pulsos/rev está acoplado a un
tornillo sin fín de 20mm de paso (20mm/rev). El controlador se programa para producir 100000 pulsos por metro. ¿A qué valor hay que programar las constantes de la relación de reducción?
• Un motor (2048 pulsos/rev) está acoplado a una reductora 5:1 que mueve una cinta transportadora con recorrido de 4 pulgadas/rev. El usuario quiere parametrizar el amplificador para que un pulso sea 0.001 pulgadas de la cinta. ¿Qué valores debería asignar a la relación de la electronic gear?
(W) PARÁMETROS USUARIO (Pn202/203) Pequeño test • Un motor con encoder incremental de 8192 pulsos/rev está acoplado a un
tornillo sin fín de 20mm de paso (20mm/rev). El controlador se programa para producir 100000 pulsos por metro. ¿A qué valor hay que programar las constantes de la relación de reducción? 100000 pulsos/m = 100 pulsos/mm, así que 1 revolución requiere 2000 pulsos. Pn202 = Pulsos de encoder por rev x =4 32768 Pn203 Comando contado por rev 2000
• Un motor (2048 pulsos/rev) está acoplado a una reductora 5:1 que mueve una cinta transportadora con recorrido de 4 pulgadas/rev. El usuario quiere parametrizar el amplificador para que un pulso sea 0.001 pulgadas de la cinta. ¿Qué valores debería asignar a la relación de la electronic gear?
Comando deseado es 1000 pulsos/pulgada. Para encontrar lpulsos encoder por pulgada: 1 rev gbox 5 rev motor 2048 pulsos 2560 pulsos x x = 4” cinta 1 rev gbox 1 rev motor 1” cinta Pn202 = Pulsos del encoder por pulgada x 4 = 10240 Pn203 Comando desesado por pulgada 1000
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros relacionados con POSICIÓN Pn-200: Pn-200.0: Pn-200.1: Pn-200.2: Pn-200.3:
Pn-201: Pn-202: Pn-203: Pn-204: Pn-205: Pn-206: Pn-207: Pn-207.0: Pn-207.1: Pn-207.2: Pn-207.3:
Pn-208:
Selección de referencia Formato de los pulsos de referencia Formato señal CLR (reset contador de error) Operación CLR Selección filtro(line-driver, colector abierto)
PG divider (Pulsos de salida) Relación de la electronic gear (numerador) Relación de la electronic gear (denominador) Cte aceleración/deceleración referencia posición Límite multivuelta del encoder --- (Reservado. No cambiar) Funciones de control de posición Selección filtro referencia de posición (Pn204 ó Pn208) Opción de control de posición(habilitar función feedforward) ---
Filtro movimiento medio
(W) PARÁMETROS USUARIO Modo Zero-Clamp •
La función zero-clamp se usa en sistemas donde no hay lazo de posición. Es decir, se usa para parar y fijar el servomotor incluso cuando la tensión de entrada de la referencia de velocidad no es 0V.
•
Se forma temporalmente un lazo interno de posición para fijar el servomotor en un rango de un pulso cuando se activa esta función.
Serie U/UT: Función P-lock
(W) PARÁMETROS USUARIO Modo Zero-Clamp • Para usar la función zero-clamp, deben ocurrir tres cosas:
» El driver debe estar en un modo que utilice la función zero-clamp » »
(sólo disponible con modo control de velocidad o velocidades internas). La señal de entrada /ZCLAMP debe estar activa. El comando al motor debe estar por debajo del nivel de zero-clamp (Pn501) Velocidad
Nivel Zero-clamp en rpm (Pn501)
Pendiente de la línea Pn300
Voltaje del Comando
(W) PARÁMETROS USUARIO Modo Pulse Inhibit • La función Pulse inhibit se usa para ignorar los pulsos de
referencia. • Inhibe al driver de contar los pulsos de referencia en la entrada durante un control de posición. El servomotor permanece fijado.
Entrada /INHIBIT
“On”
“Off”
Pulsos de referencia 0.5ms
Los pulsos de referencia son ignorados
“On”
¿PORQUE ES NECESARIO EL AJUSTE? • Si el sistema tuviera un amplificador ideal, sería capaz de controlar la salida para hacerla coincider exactamente con la entrada.
• En el mundo real, existe el rozamiento, tiempos de adquisición, pérdidas, backlash, y otras “imperfecciones” que hacen que la salida
ande arrastras detrás de la entrada.
• Un sistema ajustado adecuadamente tendrá un rápido tiempo de posicionado mientras permanezca estable.
» »
Si un sistema se ajusta en defecto, la carga tardará más en posicionarse. Si un sistema se ajusta por exceso, el sistema se hará inestable y oscilará. El perfil deseado El perfil real
¿QUÉ GRÁFICO ES MEJOR? Respuesta poco amortiguada La respuesta poco amortiguada excede (overshoot) la velocidad y también la posición. Si es una aplicación de corte de metal, entonces ¡la pieza ha quedado inutilizada!
Respuesta muy amortiguada
La respuesta muy amortiguada no excede (overshoot), pero tarda más tiempo en posicionar. Si el objetivo es llegar al punto B tan rápido como sea posible, entonces ¡la otra gráfica es mejor!
¿QUÉ ES AUTO-TUNING? • Auto-tuning es un proceso que el amplificador usa para determinar qué ganancias conseguirán del sistema la mejor ejecución.
• Sólo los parámetros más básicos de ajuste se ajustan con auto-tuning:
» » » »
Pn100 - Ganancia del lazo de velocidad Pn101 - Constante de tiempo integral del lazo de velocidad Pn102 - Ganancia del lazo de posición Pn401 - Constante de tiempo del filtro de consigna de par
• Los servosW tienen tres opciones para el auto-tuning (en Pn110.0):
» » »
Auto-tuning OFF - deshabilita el auto-tuning cuando el sistema se ha ajustado manualmente. Auto-tuning sólo al alimentar - para usar cuando la inercia de la carga no cambia durante la operación. On-line auto-tuning - para usar cuando la carga cambia de manera significativa durante la operación.
AUTO-TUNING • Usar auto-tuning es muy sencillo:
1 2 3
Establecer nivel de rigidez para el auto-tuning usando Fn001 (10 niveles). Habilitar el auto-tuning (bien una vez u on-line) usando Pn110.0. Guardar resultados del auto-tuning con Fn007. Esto permite al amplificador arrancar con el correcto nivel de inercia de carga la próxima vez.
• Aunque auto-tuning funciona correctamente en la mayoria de las aplicaciones, algunas tienen que usar un ajuste manual.
• No realizar auto-tuning cuando se use:
» Modo control de par. » La función feed-forward de par. » Cambio de ganancias mediante la entrada /G-SEL. » Ajuste manual
AJUSTE EN CONTROL DE PAR • El amplificador sólo cierra el lazo de par, que no requiere ningún ajuste.
• El controlador cierra los lazos de posición y de velocidad.
Normalmente existen varias ganancias en el controlador que deberán definirse para ajustar el sistema. ¡A jus te no r equerid o!
Controlador Lazo de posición Lazo de velocidad
Amplificador Lazo de par PWM
AJUSTE EN CONTROL DE VELOCIDAD • El amplificador cierra los lazos de velocidad y par. El ajuste debe hacerse en el lazo de velocidad ya que el de par no lo necesita.
• El controlador cierra sólo el lazo de posición. Normalmente existen algunas ganancias a definir en el controlador. Controlador Lazo de posición
Amplificador Lazo de velocidad
Lazo de par PWM
PARÁMETRO RELACIÓN DE INERCIAS • La relación de inercias se introduce en Pn103.
• Esta relación se puede calcular mediante la fórmula:
J L Pn103 = × 100% J M • Este parámetro se calcula en el dimensiado del servomotor, o automáticamente se establece en el auto-tuning.
• Establecer este parámetro permite un ajuste más fácil si la inercia cambia.
JM
JL
GANANCIAS DEL LAZO DE VELOCIDAD • El lazo de velocidad tiene dos ganancias, la ganancia
proporcional y la integral. Estas afectan a la señal de error de diferentes formas para intentar eliminar cualquier en el lazo de velocidad. Ganancia Integral
Comando
+
Error -
Ganancia Proportional
Realimentación
Comando resultante
Lazo de velocidad
GANANCIAS DEL LAZO DE VELOCIDAD Ganancia proporcional • La ganancia proporcional en el amplificador se define en Pn100, ganancia del lazo de velocidad. • El efecto de esta ganancia es directamente proporcional a Pn100. • Esta ganancia mira la cantidad total de error de velocidad y aplica una cantidad de corrección directamente proporcional a este error. • La ganancia proporcional ayuda a reducir el error cuando hay mucho error, como ocurre durante la aceleración. Ganancia Integral
Comando
+
Error -
Ganancia Proporcional
Realimentación
Comando resultante Lazo de velocidad
GANANCIAS DEL LAZO DE VELOCIDAD Ganancia proporcional Una lenta respuesta de velocidad es causada por un valor bajo de la ganancia del lazo de velocidad
) Movimiento mcomandado p r ( d a d i c o l e V
Movimiento real
Tiempo (t)
Un valor demasiado alto de ganancia de velocidad causa que el sistema se haga inestable
) Movimiento mcomandado p r ( d a d i c o l e V
Tiempo (t)
Movimiento real
GANANCIAS DEL LAZO DE VELOCIDAD Ganancia integral • La ganancia integral en el amplificador se establece en Pn101, constante de tiempo de integración. • El efecto de esta ganancia es inversamente proporcional a Pn101 • Esta ganancia mira la integral del error de velocidad y aplica una cantidad de correción directamente proporcional a esta rate. • La ganancia integral ayuda cuando hay poco error, como durante una operación de velocidad constante. Ganancia Integral
Comando
+
Error -
Ganancia proporcional
Realimentación
Comando resultante Lazo de velocidad
GANANCIAS DEL LAZO DE VELOCIDAD Ganancia integral Un valor m u y b a jo de la constante de tiempo de integración ( Ti ) causa oscilación y excesos (overshoot). Bajo T i = Alta ganancia integral.
) m p r ( d a d i c o l e V
Movimiento comandado Movimiento real
Tiempo (t)
Un valor alto de la constante de tiempo de integración = baja ganancia integral Si T i es demasiado alto, la velocidad real nunca alcanza la velocidad comandada.
) m p r ( d a d i c o l e V
Movimiento comandado Movimiento real
Tiempo (t)
AJUSTE EN CONTROL DE POSICIÓN • El amplificador cierra los lazos de posición, de velocidad y de posición. Es necesario ajustar todas las ganancias en el amplificador.
• El controlador no cierra ningún lazo, asi que no es necesario ningún ajuste en el controlador.
Amplificador Lazo de posición Desde el controlador Feedback opcional
Lazo velocidad
Lazo de par PWM
GANANCIAS DEL LAZO DE POSICIÓN Ganancia proporcional • Si el lazo de posición se cierra en el amplificador, entonces las
ganancias para el lazo de posición deben definirse. • En el amplificador, el lazo de posición tiene sólo una ganancia, la ganancia proporcional. • Si el amplificador no está en modo control de posición, la(s) ganancia(s) del lazo de posición se establecerá normalmente en el controlador de nivel superior. Consultar el manual del controlador. Comando
+
Error -
Ganancia proporcional
Realimentación
Comando resultante
Lazo de posición
GANANCIAS DEL LAZO DE POSICIÓN Ganancia proporcional • La ganancia proporcional del lazo de posición se define en
Pn102, ganancia del lazo de posición. • El efecto de esta ganancia es directamente proporcional al valor en Pn102. • Esta ganancia mira la cantidad total de error de posición y aplica una cantidad de corrección directamente proporcional a este error.
Comando
+
Error -
Ganancia proporcional
Realimentación
Comando resultante
Lazo de posición
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros de ajuste del sistema Pn-100: Pn-101: Pn-102: Pn-103: Pn-104: Pn-105: Pn-106: Pn-107: Pn-108: Pn-109: Pn-10A:
Ganancia lazo de velocidad Tiempo integral del lazo de velocidad Ganancia del lazo de posición Relación de inercia Ganancia lazo de velocidad (2º juego) Tiempo integral del lazo de velocidad (2º juego) Ganancia del lazo de posición (2º juego) BIAS Ancho adicional para el Bias Feed-forward Cte de tiempo del filtro feed-forward
(W) PARÁMETROS USUARIO Parámetros de ajuste del sistema Pn-10B:
Switches para la aplicación de la ganancia
Pn-10B.0: Modo de cambio control PI a P Pn-10B.1: Método del control del lazo de velocidad (PI / IP) Pn-10B.2: -Pn-10B.3: --
Pn-10C: Pn-10D: Pn-10E: Pn-10F: Pn-110:
Cambio por referencia de par Cambio por referencia de velocidad Cambio por aceleración Cambio por error de pulsos Autotuning online
Pn-110.0: Método autotuning Pn-110.1: Compensación de la realimentación de la velocidad Pn-110.2: Compensación por fricción Pn-110.3: ----
Pn-111: Compensación de la realimentación de la velocidad
GANANCIAS DEL LAZO DE POSICIÓN Ganancia feed-forward • Ganancia feed-forward sólo disponible en modo control de posición. • Esta ganancia mira los pulsos del comando y deriva un comando de velocidad basado en esos pulsos, así se aumenta la velocidad del motor y se reduce el tiempo de posicionado. • Un porcentaje del comando de velocidad (Pn109) es entonces añadido al comando para el lazo de velocidad. Derivada
Comando
+
-
Error
Gananc ia (%) Feed-Forward
Ganancia proporcional
Realimentación
Comando resultante
Lazo posición
GANANCIAS DEL LAZO DE POSICIÓN Ganancia Bias • La ganancia bias está disponible sólo en modo de control de
posición. • Esta ganancia añade un comando de velocidad constante siempre que el motor no esté “in position”.
»
La ventana “in position” se establece en Pn108.
• Esto causa que el motor llegue a la posición más rápido si hay demasiado error.
Derivada
Comando
+
-
Error
Ganancia (%) Feed-Forward
Ganancia proporcional Realimentación
Bias Pn107 ON si el erro r de posic ión excede Pn108
Comando resultante
Lazo de posición
OTROS PARÁMETROS Cambio de control El uso del c ambio d e c ontrol (Mode Switch) reduce los excesos (overshoot) y el tiempo de posicionamiento.
) m p r ( d a d i c o l e V
overshoot
Movimiento comandado
PI --> P El c ambio de c ontrol (Mode Switch) puede usar un nivel de acceleración o par, referencia de velocidad o pulsos de error como punto de cambio.
Movimiento real
Tiempo (t) overshoot
Aceleración o Par
Tiempo de posicionamiento
Tiempo (t)
PI P
PI
P
PI
REMEDIOS ANTE LAS OSCILACIONES • Reducir gradualmente las ganancias de ajuste comenzando por
aquella que se aumentó más recientemente. • Si las ganancias no pueden reducirse debido a la alta respuesta del sistema requerida, habrá que cambiar algo mecánico del sistema para: » Aumentar la rigidez del sistema usando componentes mecánicos más rígidos » Reducir la inercia de la carga
Ki
Kv
Kp
FILTRO DE REFERENCIA DE PAR • Si hay una vibración a alta frecuencia en la máquina, puede ser
apropiado el uso de la constante de tiempo del filtro de referencia de par . • Este parámetro puede ser usado para cambiar la respuesta de frecuencia del amplificador para prevenir esta vibración a alta frecuencia. • Si al aumentar la constante de tiempo del filtro de referencia de par se degrada la ejecución del servo, asegurese de establecer este parámetro al valor más bajo que no cause resonancia.
ENERGÍA REGENERATIVA La energía regenerativa se produce cuando el motor está funcionando como generador, como ocurre en el caso de la deceleración del servomotor (frenado) o cambio de sentido de giro, y es absorbida por los condensadores o resistencias internos del servodriver previniendo un aumento en la tensión del bus DC. Si la energía almacenada en el condensador o resistencia no se libera durante el ciclo de trabajo, se seguirán cargando hasta la saturación, produciéndose un error de SOBRETENSIÓN. Para evitar que se supere la cantidad de energía que pueden absorber los condensadores o resistencias: Disminuir la velocidad de rotación. Alargar el tiempo de deceleración. Alargar el ciclo de operación. Conectar una resistencia de regeneración.
ABSORCIÓN ENERGÍA REGENERATIVA Velocidad
N1
Par
Eje horizontal: t
-N2 TD1
TD2 Eg2
Eg1
t2 t1
Eg = velocidad rotación x par
T
1 N1·TD1·t1·1.027x10- 2 * [J] 2 1 E g2 N2·TD2·t 2·1.027x10 -2 *[J] 2 Eg1
t
La energía regenerativa se calcula:
N1, N2:
Velocidad de rotación al comienzo de la deceleración [r/min] TD1, TD2: Par de deceleración [Kgf·cm ] t1, t2: Tiempo de deceleración [s ] * Si par en Nm y velocidad en rad/s (eliminar 1.02x10-2 de ecuación)
Pg (E g1 + E g2 )/T [W ]
T: Tiempo del ciclo de trabajo
Si Pg supera el valor regeneración media de potencia de la resistencia interna de regeneración (ver tabla) , añadir una RESISTENCIA EXTERNA REGENERACIÓN
ABSORCIÓN ENERGÍA REGENERATIVA Velocidad
N1
Eje vertical:
Bajada Par
t
Subida
-N2 TD3 TD1 Eg2TD2 Eg3
Eg1
t1
t2 T
t3
La energía regenerativa se calcula:
t
Eg = velocidad rotación x par
1 Eg1 N1·TD1·t1·1.027x10- 2 * [J] 2 1 E g2 N2·TD2·t 2·1.027x10 -2 *[J] 2 1 E g3 N3·TD3·t 3·1.027x10 -2 *[J] 2
* Si par en Nm y velocidad en rad/s (eliminar 1.02x10-2 de ecuación)
Pg (E g1 + E g2 + Eg3)/T [W ]
T: Tiempo del ciclo de trabajo
N1, N2, N3:
Velocidad de rotación al comienzo de la deceleración [r/min] TD1, TD2, TD3: Par de deceleración [Kgf·cm ] t1, t2, t3: Tiempo de deceleración [s ]
Si Pg supera el valor regeneración media de potencia de la resistencia interna de regeneración (ver tabla) , añadir una RESISTENCIA EXTERNA REGENERACIÓN
ENERGÍA ABSORBIDA INTERNAMENTE Energía absorbida internamente (Ec, Pc)
MODELO
Ec
MODELO
Pc
MODELO
Pc
R88D-WTA3H R88D-WTA5H R88D-WT01H R88D-WT02H R88D-WT04H
18.5 J 18.5 J 37.1 J 37.1 J 37.1 J
R88D-WT08HH R88D-WT15HH
12W 28W
R88D-WT05HF R88D-WT10HF R88D-WT15HF R88D-WT20HF R88D-WT30HF
14W 14W 14W 28W 28W
