Servo sürücüler donanım eksenleriyle etkileşime girer ancak hareketi yapılandırma yöntemleri büyük ölçüde farklılık gösterir. Giriş/Çıkış (G/Ç) sinyalleri, hedef arama ve hareket sınırlarını ayarlama gibi işlevleri kolaylaştırmak için sensörlerin ve anahtarların bağlanmasını sağlar.
Servo motor sürücülerinde yeniyseniz, bunların Değişken Frekanslı Sürücüler (VFD'ler) tarafından çalıştırılan üç-fazlı asenkron motorlardan önemli ölçüde farklı olduğunu keşfedeceksiniz; temel ayrım geri bildirim mekanizmasında yatmaktadır. VFD'ler açık-döngü sistemi içinde çalışır ve tüm geri bildirim kontrolünün gerçekleştirilmesi için harici bir denetleyici gerektirir; servo sistemler ise tam tersine entegre kodlayıcılara sahiptir-bu nedenle tüm sistemin hareket parametreleri işlem başlamadan *önce* tanımlanmalıdır.
Önceki makalelerde donanım ekseni konfigürasyonunun seçilmiş örnekleri ele alınmış ve parametrelerin sürücü yazılımına nasıl girileceği gösterilmiştir (bu eğitimde gösterildiği gibi); ancak artık çeşitli hareket kontrolü görevlerini yürütmek için gerekli olan belirli G/Ç sinyali türlerini daha derinlemesine incelemek gerekiyor.
Spesifik olarak, bir servo sistem içindeki üç giriş sinyali kategorisi özel dikkat gerektirir: limit sinyalleri, hedef arama giriş sinyalleri ve genel-amaçlı giriş sinyalleri.
Limit Anahtarları
Öncelikle terimin tanımını açıklığa kavuşturmak gerekir: limit anahtarı, bir kaldıraca veya makaraya uygulanan fiziksel kuvvetle tetiklenen bir tür donanım anahtarıdır; nesne algılamayı içeren çeşitli senaryolarda kullanılabilir.
Ancak motor kontrolü alanında, hareketli bir nesnenin hareket aralığının sonuna ulaşıp ulaşmadığını tespit etmek için kullanılan çeşitli anahtarlar mevcuttur; bu anahtarlara aynı zamanda "limit" anahtarları da denir. Çoğu hareket ekseni için, sırasıyla pozitif limit anahtarı ve negatif limit anahtarı olarak belirlenen hareket aralığının her iki ucuna-bir limit anahtarı takılır.
Hareket eksenlerinde kullanılan limit anahtarları doğası gereği tamamen mekanik değildir; şu anda herhangi bir mekanik direnç oluşturmadan hareket algılamayı gerçekleştirmek için optik veya manyetik özelliklerden yararlanan birçok-temassız anahtar mevcuttur.
Yazılım Sınırları
Limit anahtarlarının kullanılması kesinlikle gerekli midir? Cevap hayır; çoğu durumda donanım sınırlarına güvenmeye gerek yoktur.
Çoğu servo sürücü bir yazılım limit fonksiyonunu destekler: bir kodlayıcı eksenin konumunu gerçek zamanlı olarak sürekli olarak izler ve bu konum önceden belirlenmiş bir eşiği aşarsa kontrolör eksenin daha fazla hareket etmesini engeller.
Ana Konum Anahtarları
Dijital giriş sinyallerinin ikinci kategorisi "homing" giriş sinyallerinden oluşur. Tipik olarak, bir sistem yalnızca bir hedef arama anahtarına ihtiyaç duyar, çünkü hedef arama işlemi-tek bir yönde hareket ederek- yalnızca ekipmana güç verildiğinde veya belirli bir komut alındığında yürütülür. Bir eksen kapatıldığında mevcut konum bilgisi silinir (robot servo sistemlerde yaygın olduğu gibi sistem bir pil yedeğiyle donatılmadığı sürece). Hedef arama sürecinin temel amacı, denetleyicinin sonraki tüm hareketler için-"bilinen bir başlangıç noktasını" yeniden oluşturmasını sağlamaktır.
Sabit-Konum Hedefleme
Hareket kontrolünde çeşitli hedef arama yöntemleri vardır; En yaygın (ve anlaşılması en kolay) yaklaşım şu şekildedir: Hareket platformu, hedef arama anahtarını tetikleyene kadar belirli bir yönde yavaşça hareket eder; bu noktada tetikleme noktası "sıfır konumu" olarak belirlenir.
Bu yöntemin incelikli bir varyasyonu da vardır: Platform önce hedef arama anahtarını tetikler, ardından sensör artık etkinleştirilinceye kadar -son derece düşük bir hızda yavaşça geri çekilerek- yönü tersine çevirir; o kesin andaki konum daha sonra sıfır konumu olarak tanımlanır. Kaldıraç kolları ile donatılmış temaslı-tipi limit anahtarlarının, uzun süreli kullanımdan sonra aşınma ve yıpranma yaşayabileceğini, bunun da hedef arama konumunda küçük kaymalara (belki de milimetrenin yalnızca birkaç onda biri kadar) yol açabileceğini hayal etmek zor değildir-temassız-anahtarların sıklıkla belirgin avantajlar sunmasının nedenlerinden biri budur.
Merkez Pozisyona Dönüş
Başka bir hedef arama yönteminin ardındaki prensip şu şekildedir: Hareketli bileşen ilk önce bir limit anahtarını tetikleyene kadar seçilen bir yönde hareket eder, ardından hedef arama anahtarını tetikleyene kadar yönü tersine çevirir. Bu yöntemin temeli, hedef arama anahtarının hareket aralığının "merkez konumuna" takılması ve-ekipman açıldığında-sistemin başlangıçta hedef arama anahtarına ulaşmak için hareket platformunun hangi yöne hareket etmesi gerektiğini belirleyememesidir. Burada da temassız anahtarların-kullanılması önemle tavsiye edilir, çünkü hareket aşaması hareket aralığının bir ucundan diğerine her geçişinde hedef arama anahtarının üzerinden geçer.
Yazılım Hedefleme
Ayrıca tamamen yazılım mantığına dayanan, hiçbir donanım anahtarı gerektirmeyen, yazılım-tabanlı bir hedef belirleme yöntemi de mevcuttur. Ekipman kapatıldığında hareket aşaması sürekli olarak belirli, bilinen bir konumda durursa sistem, sonraki her başlatmada bu konumu otomatik olarak "sıfır noktası" olarak belirleyecektir. Ancak kritik bir uyarı geçerli: Güç-kapanma anında hareket aşamasının konumu sabit değilse-yani rastgele değişiyorsa-sistem, başlatma sırasında bu rastgele konumu hatalı bir şekilde sıfır noktası olarak belirleyecektir. Böyle bir senaryoda, eksene daha sonra 400 mm konumuna hareket etmesi komutunu verirseniz eksen hareket aralığının sonunu aşabilir ve potansiyel olarak bir sistem arızasıyla sonuçlanabilir.
Güvenli Tork Kapatma (STO) Girişleri
Güvenlik açısından bakıldığında, acil durumlarda hem ekipmanı hem de operatörü koruyacak mekanizmaların mevcut olması gerekir. Bu işlevsellik iki giriş sinyali aracılığıyla uygulanır: Güvenli Tork Kapatma (STO) sinyalleri (STO1 ve STO2). Bu iki sinyalin sürekli olarak bir voltaj girişi alması gerekir; aksi halde tahrik ünitesine kapanma komutu verilecektir. Tipik olarak, bu iki sinyal bir Acil Durdurma (E-durdurma) devresine veya ikili normalde-kapalı kontaklarla donatılmış bir güvenlik rölesine bağlanır.
Genel-Amaçlı Giriş Sinyalleri
Önceki tartışma, servo sürücü giriş sinyalleriyle ilişkili temel işlevlerin çoğunu kapsamıştır; ancak bazı sürücülerin yetenekleri yalnızca bir motoru çalıştırmanın ötesine geçer. Örneğin CMZ Sistemi Elettronici'nin SBD sürücüsünü ele alalım: servo sürücü özelliklerine ek olarak, yapılandırılmış test kodunu yürütebilen entegre bir gömülü PLC'ye sahiptir.
Tüm PLC'lerde olduğu gibi, bu tür entegre sürücüler, sensörlerden gelen proses sinyalleri ve kullanıcı- tarafından çalıştırılan düğmelerden gelen girişler dahil olmak üzere harici sinyalleri almak için bir mekanizma gerektirir. Bu Genel-Amaçlı Giriş/Çıkış sinyalleri (genellikle GPIO olarak kısaltılır), herhangi bir sabit, önceden tanımlanmış işlev atanmadan-standart PLC'lerdekilere benzer şekilde-her türlü sinyali iletmek için kullanılabilir. Ancak tüm servo sürücülerin GPIO arayüzleriyle donatılmadığına dikkat edilmelidir.
Servo Hareket Kontrolü
İnkar edilemez ki, bir servo sistemin yapılandırılması, değişken frekanslı sürücünün (VFD) yapılandırılmasından çok daha büyük bir zorluk teşkil etmektedir. Ancak aynı zamanda, konfigürasyon sürecini kolaylaştırmaya ve girişteki teknik engelleri azaltmaya yardımcı olacak çok çeşitli devreye alma araçları artık mevcuttur. Servo sistemler alanına henüz girmemiş profesyoneller için öğrenmeye başlamak asla geç değildir!