Synchronizacja silników krokowych i silników serwo jest niezbędna do osiągnięcia precyzyjnego sterowania ruchem. Synchronizacja silników oznacza skoordynowane sterowanie wieloma silnikami w celu utrzymania spójnego i dokładnego ruchu. Ta funkcjonalność ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach automatyzacyjnych, takich jak robotyka i obrabiarki CNC.
Poniżej przedstawiono kilka powszechnych metod synchronizacji silników.
1. Synchronizacja impulsowa
Synchronizacja impulsowa steruje skoordynowanym ruchem wielu silników poprzez wysyłanie zsynchronizowanych sygnałów impulsowych. Ta metoda jest szeroko stosowana zarówno w silnikach krokowych, jak i silnikach serwo.
Mechanizm synchronizacji
Sterownik wysyła sygnały impulsowe do wielu silników jednocześnie, zapewniając, że częstotliwość impulsów odbieranych przez każdy silnik jest identyczna, co pozwala osiągnąć ruch synchroniczny.
W przypadku silników krokowych istnieją dwie powszechne konfiguracje okablowania:
- Jeden sterownik napędzający dwa silniki. Na przykład sterownik DM456AI może napędzać dwa silniki jednocześnie, utrzymując synchronizację.
- Jeden sterownik podający sygnał do dwóch identycznych sterowników silników krokowych, z których każdy jest podłączony do identycznego silnika. Wadą tego podejścia jest większe zapotrzebowanie na przestrzeń montażową.
Charakterystyka
- Prosta implementacja; odpowiednia do zastosowań niskoobrotowych i małowymiarowych. Synchronizacja impulsowa jest skuteczna dla szerokości synchronizacji do 1,5 m.
- Odchylenie pozycyjne jest zazwyczaj stosunkowo duże, co sprawia, że metoda ta lepiej nadaje się do elastycznych zastosowań bramowych, które tolerują pewną wartość odchylenia.
2. Synchronizacja przez wyjście z dzieleniem częstotliwości
Niektóre silniki serwo zapewniają funkcję wyjścia z dzieleniem częstotliwości, którą można wykorzystać do synchronizacji. Ta metoda jest szczególnie przydatna, gdy sterownik nie może zapewnić dwóch niezależnych wyjść impulsowych.
Na przykład podłączenie wyjścia enkodera z dzieleniem częstotliwości CN1 (A+, A−, B+, B−) jednego napędu serwo A6 do wejścia impulsowego innego napędu serwo A6 spowoduje, że oba urządzenia będą pracować synchronicznie.
Charakterystyka
- Zasada działania jest taka sama jak w przypadku synchronizacji impulsowej: prosta implementacja i odpowiednia do zastosowań niskoobrotowych i małowymiarowych.
- Odchylenie pozycyjne jest zazwyczaj stosunkowo duże, co sprawia, że metoda ta lepiej nadaje się do elastycznych zastosowań bramowych, które tolerują pewną wartość odchylenia.
3. CANopen i inne protokoły magistrali polowej
Magistrala CAN (Controller Area Network) jest szeroko stosowanym protokołem komunikacyjnym, szczególnie odpowiednim do zastosowań sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym. Wykorzystanie magistrali polowej opartej na CAN do synchronizacji silników serwo jest zarówno wydajne, jak i niezawodne.
Projektowanie systemu
- Dobór sterownika: Wybierz napęd serwo obsługujący komunikację po magistrali CAN, aby zapewnić możliwość przetwarzania poleceń synchronizacji i danych zwrotnych.
- Topologia sieci: Zaprojektuj odpowiednią topologię sieci — taką jak topologia liniowa (magistrala) lub gwiazdowa — aby zapewnić stabilną transmisję sygnałów.
Strategie synchronizacji
- Synchronizacja podstawowa: Sterownik nadrzędny wysyła polecenie synchronizacji, a każdy silnik serwo rozpoczyna ruch jednocześnie po otrzymaniu polecenia. To podejście jest odpowiednie dla prostych wymagań synchronizacyjnych.
- Synchronizacja precyzyjna: Wykorzystując dane zwrotne w czasie rzeczywistym, sterownik nadrzędny ciągle koryguje stan pracy każdego silnika, aby kompensować zmiany obciążenia i warunki dynamiczne, zapewniając wysoką precyzję sterowania synchronicznego.
4. Zaawansowane pakiety serwo z wbudowaną synchronizacją bramową
Niektóre zaawansowane pakiety silników serwo zawierają wbudowaną funkcję synchronizacji bramowej. Należy zauważyć, że StepperOnline obecnie nie oferuje produktów z tą funkcją.