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A&T Automation & Testing 6-8 aprile 2022 Torino (TO)

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La linea di servomotori brushless AW-Motors è disponibile in cassa quadra da 55 a 264 mm, con potenze da 150 W a 12,8 kW, per coppie di stallo da 0,48 a 400 Nm. La velocità nominale standard è di 3.000 giri/min, disponibile a richiesta fino a 6.000 giri/min e per varie tensioni di avvolgimento. I trasduttori adottati nella serie B sono in gradi di garantire precisione e ripetibilità e rispondono a criteri di affidabilità e robustezza.

Da questo mese, AutomationWare propone una serie di motori e azionamenti con diverse tipologie di fieldbus, a completamento della propria gamma prodotti. La linea AW-Motion è disponibile con potenze fino a 130 kW e motorizzazioni equivalenti.

Azienda leader nello sviluppo di attuatori meccatronici e robotici, in questa fine d’anno, AutomationWare introduce una nuova serie di motori e azionamenti (encoder), con varie tipologie di fieldbus, al fine di completare l’offerta dei propri prodotti. Da dicembre 2020, è infatti possibile acquisire una configurazione d’attuatori completa di motori e azionamenti della nuovissima linea AW-Motion, con potenze fino a 130 kW, e motorizzazioni equivalenti.

Sviluppato per le esigenze della moderna automazione, il servodrive AWD è progettato attorno a una nuova CPU che consente grandi prestazioni e che permette la connettività real-time tramite fieldbus quali EtherCat, ProfiNet, ProfiBus, CanOpen e Modbus. Gli azionamenti AWD si distinguono per la grande flessibilità nel controllo dei motori, siano essi in c.a. o c.c., sincroni o asincroni, rotativi o lineari.

Si tratta – dicono in AutomationWare – dei primi azionamenti con la possibilità di controllo dal ROS, Robot Operating System, attraverso l’applicativo RoboVu™, un software di AutomationWare che consente un semplice collegamento da applicazioni ROS di movimentazione virtuali al bus di campo EtherCat. Ovviamente, per la gestione dell’azionamento è previsto un controllo in real-time al fine di seguire con precisione le cinematiche prodotte da Moveit – applicativo di cinematica ROS –. L’utilizzo del ROS permette la definizione dei robot di vario tipo che possono essere azionabili dalla nuova serie d’azionamenti AW-Motion.

Le numerose funzionalità degli azionamenti AWD Drives assicurano una soluzione per la maggior parte delle applicazioni, siano esse di controllo velocità, coppia, ma anche posizionamento, asse elettrico e controllo di pressione. Il servodrive AWD è dotato di più ingressi per la lettura dei trasduttori di posizione: un ingresso principale di serie, che permette di leggere encoder incrementali e assoluti di tipo SSI; un secondo ingresso, dedicato alla lettura di un secondo encoder incrementale esterno o per l’ingresso di un segnale in frequenza e direzione dal PLC; un terzo ingresso, opzionale, che può essere scelto fra resolver o altri encoder assoluti e da utilizzare sia per il controllo motore sia per l’acquisizione di un segnale di retroazione esterna posta sull’applicazione.

I trasduttori montati sul motore servono per conferire al servodrive l’informazione al fine di controllare con esattezza il moto del motore. Il drive AWD può pilotare sia motori rotativi sia lineari e, pertanto, è predisposto per leggere sia trasduttori per motori rotativi che lineari di diverse tipologie. Il drive AWD permette anche il controllo dei motori rotativi privi di trasduttore, ma tale utilizzo è limitato a una stretta cerchia di applicazioni del motion control che non richiedono esigenze di posizionamento preciso. Nelle maggior parte delle applicazioni di motion control serve invece un controllo accurato dell’asse, facendo affidamento su trasduttori di posizione con elevate caratteristiche di precisione, ripetibilità e robustezza.

La linea di servo drives professionali AW-Drives è progettata per assicurare elevati livelli di qualità ed efficienza. Garantiscono il controllo di motori brushless, in continua e asincroni, e una perfetta connettività in real-time con PLC e CNC, offrendo potenzze fino a 130 kW e pilotaggio sia da analogico che da protocollo EtherCat, ProfiNet, CanOpen e Modbus.

LETTURA DEL RESOLVER GRAZIE AL DRIVE AWD

Il resolver è un dispositivo elettromeccanico utilizzato nelle applicazioni rotative per rilevare la velocità, la direzione e la posizione di un albero rotante. Ruotando solidalmente con l’albero motore, genera un segnale sinusoidale che viene rilevato e convertito in digitale dal servodrive AWD, garantendo una precisione di 16 bit (20 bit in futuro). AWD può generare un segnale di encoder incrementale simulato, con risoluzioni selezionabili di: 256, 1.024, 4.096 e 16.384 ppr (pulse per revolution, impulsi per giro). Il resolver per la sua struttura fisica è sicuramente il trasduttore più adatto agli ambienti di lavoro gravosi e per questo è uno dei preferiti.

Il servodrive AWD nella configurazione base permette la lettura di encoder incrementali con o senza sensori di Hall. L’encoder incrementale è un apparato optoelettronico, applicato al rotore del motore, che produce dei segnali di onda quadra proporzionali allo spostamento angolare del suo asse rotante, che vengono forniti al drive per gestire sia il motore sia l’applicazione. L’encoder fornisce un’informazione di posizione relativa, non assoluta, e pertanto è sempre necessaria una procedura di “homing” per determinare una posizione assoluta del sistema. Il segnale generato viene inviato al drive che ne esegue il conteggio, estrapolandone, in base alla frequenza, i dati di spazio, velocità e accelerazione necessari per il controllo del motore. La risoluzione dipende dal sensore e si misura in ppr, ovvero come sopra detto in “impulsi per giro”. Normalmente i motori AW utilizzano encoder incrementali da 2.500 ppr.

Un encoder assoluto è progettato per fornire l’informazione di posizione assoluta del motore sul singolo giro o nel multigiro; meccanicamente, il principio di funzionamento è simile a un encoder incrementale, il cui disco ha inciso un codice univoco che permette l’identificazione di ciascuna posizione angolare dell’asse. È quindi sempre possibile conoscere esattamente la posizione dell’asse anche da fermo, senza necessità di eseguire una procedura di “homing” per determinarne la posizione assoluta. Il segnale digitale, inviato all’azionamento o al CNC, è un protocollo seriale. SSI è il protocollo seriale aperto gestito dal drive AWD. La risoluzione degli encoder assoluti viene solitamente definita in cpr, “conteggio per giro”.

L’encoder, per le informazioni multigiro, può utilizzare un sistema meccanico, più affidabile e costoso, o può memorizzare il numero dei giri su una memoria alimentata da una batteria. AW utilizza un encoder assoluto SSI di tipo meccanico, con 17 bit di risoluzione (131.072 cpr) nel singolo giro e 12 bit (4.096 giri) per il multigiro.

AutomationWare presenta il primo azionamento al mondo controllabile da ROS, Robot Operating System, con RoboVu™, un applicativo dell’azienda dedicato.

La funzione STO, Safe Torque-Off, del drive AWD è costituita da un circuito elettrico ridondante, progettato per portare un azionamento a uno stato di sicura assenza di coppia. È una funzione utilizzata per prevenire la rotazione inattesa del motore in caso di emergenza, senza l’obbligo di sezionare l’alimentazione di potenza. Quando la funzione STO è attivata, il servodrive e il motore sono in uno stato di sicurezza funzionale, ovvero è impossibile produrre una rotazione attiva dell’albero motore o se l’albero è in moto si arresta per inerzia.

Il circuito di sicurezza implementato nel drive AWD è realizzato e certificato in conformità alla norma IEC EN 61800-5-2, con arresto in categoria 0, e con riferimento alla norma IEC61508 per il livello SIL3. La categoria di arresto 0 è conseguita con lo scollegamento immediato dei componenti elettronici (IGBT) responsabili dell’energizzazione del sistema, che determina un arresto non controllato dell’asse per inerzia. È consuetudine, nelle applicazioni ove non è presente un drive equipaggiato con STO, mettere in sicurezza il sistema sezionando la potenza tramite un teleruttore di adeguata portata. Utilizzando lo STO è possibile eliminare il teleruttore con un beneficio economico, con un risparmio di spazio nel quadro e ottenendo un livello d’integrità di sicurezza maggiore.

Con il nome di “fieldbus” o in italiano “bus di campo” si identificano una serie di protocolli per reti industriali, standardizzati dalle normative IEC 61158, usati per il controllo e la comunicazione in tempo reale di un complesso sistema automatizzato. Un complesso sistema industriale automatizzato, come, ad esempio, una linea automatica di produzione di biscotti, per funzionare deve scambiare informazioni con diversi livelli di priorità e tempistiche tra le varie parti che lo compongono, quali HMI, PLC, sensori e servodrive. Mentre per eseguire un’interpolazione tra più assi è necessario che i drive si sincronizzino con tempistiche inferiori a 1ms, per la gestione di un posizionamento possono bastare tempi di 10 ms, mentre per l’invio di un avvenuto posizionamento da visualizzare su un HMI è possibile attendere anche 100 ms. Ecco che i vari bus di campo implementano regole per garantire il “determinismo” e “l’isocronia”, ovvero, rispettivamente, la capacità di servire una richiesta in un tempo limitato e noto a priori (massima latenza nota) e di garantire un comportamento strettamente ripetitivo nel tempo (basso jitter).

Storicamente, i fieldbus sono nati attorno alla struttura hardware seriale come la RS485. Tra i fieldbus più noti troviamo il ModBus, il CanOpen e il ProfiBus. Ma negli ultimi anni si sono imposti i bus su base Ethernet, come EtherCat e ProfiNet, preferiti per via della maggiore velocità e dei costi limitati dei componenti Ethernet. Il servodrive AWD offre un’ampia gamma di fieldbus, sia seriali che su base Ethernet, quali il Modbus RTU e TCP*, il CanOpen CiA 402, il Profibus DPV0, l’EtherCat CoE e il ProfiNet RT e IRT.

FACILE CALIBRAZIONE DI MOTORE E AZIONAMENTO

Caliper, infine, è lo strumento software progettato per rendere facile la calibrazione di ogni servodrive e motore tramite sistemi operativi Microsoft Windows. Un’apposita interfaccia grafica, estremamente intuitiva, velocizza e rende ancor più semplice l’accesso all’intera serie di funzioni dei servoazionamenti AW. Oltre a selezionare le applicazioni, salvare e caricare i dati, Caliper include un potente oscilloscopio professionale, strumenti di autofasatura, riduzione automatica del cogging, observer per la riduzione delle vibrazioni, fieldbus Analizer e numerose altre applicazioni per aiutare l’operatore a regolare al meglio le proprie applicazioni. La comunicazione avviene tramite una veloce porta Micro USB 2.0 e pertanto non sono necessari speciali cavi o convertitori seriali. ©TECNeLaB

La linea di servomotori brushless AW-Motors, serie AWM-B05, è disponibile con raffreddamento in aria naturale. La meccanica è configurata con flangia in cassa quadra da 55 mm e tre lunghezze di corpo. Coppie in servizio S1 da 0,48 a 1.1 Nm, con alimentazione a 60 V in c.c.

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