Qual è la differenza tra un servoazionamento e un controller di movimento?

Nov 01, 2023

A cura dello staff di The Robot Report | 11 luglio 2022

Nel mondo dell'automazione, può esistere una linea sottile tra ciò che è considerato un controller di movimento e ciò che rappresenta un servoazionamento di base. È fondamentale comprendere la funzionalità e l'intelligenza di ciascun dispositivo poiché, in molte applicazioni, per completare il sistema sono necessari sia un controller di movimento che un servoazionamento.

Un servomotore è alimentato da un servoazionamento che fornisce tensione e corrente alle bobine del motore e quindi monitora il feedback per chiudere il servoanello. Nella maggior parte dei casi, il servoazionamento è costituito da tre servoanelli integrati: anello di corrente (o coppia), anello di velocità e anello di posizione, che interagiscono tra loro per creare un movimento di precisione. Il funzionamento previsto del motore determinerà quali circuiti sono necessari.

In un'applicazione di controllo della coppia di un servomotore cc brushless, un "dispositivo" fornisce corrente e tensione a un motore in base a un ingresso comandato misurato rispetto al feedback di corrente. L'apparato che fornisce l'alimentazione al motore è chiamato, in termini propri, servoamplificatore o servoazionamento. Un azionamento di corrente o di coppia è inutile a meno che non riceva un comando specifico che gli dica quale coppia produrre. Il comando può provenire da diverse fonti che essenzialmente fungono da "controller". Il comando può essere semplice quanto una persona, che funziona come un controller, regola manualmente un potenziometro per applicare un segnale di +/- 10 V CC all'azionamento in base alla coppia di uscita desiderata.

In un tipico servosistema cc senza spazzole sono presenti tre circuiti integrati con vari elementi di compensazione e filtraggio. L'anello interno (l'anello di corrente) è controllato dall'anello di velocità, che a sua volta è controllato dall'anello di posizione. L'anello di corrente risiede sempre nell'azionamento, mentre gli anelli di velocità e posizione risiedono nell'azionamento o nel controller. L'anello di corrente utilizza un sensore di corrente del motore per misurare la corrente negli avvolgimenti del motore, mentre l'anello di velocità utilizza un sensore di velocità (tipicamente un encoder) per misurare la velocità del motore, che fornisce anche informazioni sulla posizione per chiudere l'anello di posizione.

I controller di movimento sono dispositivi basati su microprocessore con algoritmi complessi che generano forme d'onda a modulazione di larghezza di impulso (PWM). I transistor di potenza all'interno del servoazionamento trasferiscono le forme d'onda di corrente e tensione per energizzare il motore. Il controller di movimento generalmente elabora le informazioni di feedback dai vari servoanelli. I controller utilizzano le informazioni di feedback per commutare il motore in modo che si comporti esattamente come comandato dal microprocessore. In sostanza, l'intelligenza fornita dal microprocessore funge da controller, mentre l'elettronica associata ai dispositivi di potenza funge da azionamento. Fondamentalmente, un controller è l'elemento che applica un comando specifico a un anello di posizione, velocità o corrente, mentre un azionamento fornisce la tensione e la corrente ai motori come richiesto dal controller.

Il controller è in genere un dispositivo programmabile che memorizza ed esegue il codice fornito dal programmatore. La programmazione è sviluppata in una varietà di linguaggi, come BASIC, C+/C++, VB e linguaggi specificati negli standard IEC 61131-3. I controller dispongono di numerosi elementi di sicurezza per prevenire sovraccarichi o arrestare il movimento in caso di guasti dei componenti. Gli azionamenti, d'altro canto, tendono a concentrarsi sulla ricezione dei comandi di ingresso del controller e sull'accensione e spegnimento dei transistor di potenza. Ciò crea la corrente e la tensione necessarie per soddisfare la coppia e la velocità comandate.

Con i progressi nei microprocessori e nei nuovi dispositivi di commutazione, i controller e gli azionamenti stanno diventando sempre più interconnessi, soprattutto nei sistemi centralizzati in cui tutta l'elettronica è collocata in un unico quadro elettrico. Nelle soluzioni decentralizzate, il controllore di movimento risiede nell'armadio mentre gli azionamenti sono collocati vicino ai motori e comunicano con il controllore di movimento centralizzato tramite un bus di campo di movimento.

Nota dell'editore:Questo articolo è stato scritto da un team di esperti di movimento e automazione di Kollmorgen, tra cui ingegneri, esperti del servizio clienti ed esperti di progettazione.