Bộ truyền động servo tương tác với các trục phần cứng, tuy nhiên các phương pháp cấu hình chuyển động rất khác nhau. Tín hiệu Đầu vào/Đầu ra (I/O) cho phép kết nối các cảm biến và công tắc để hỗ trợ các chức năng như dẫn đường và cài đặt giới hạn hành trình.
Nếu mới sử dụng bộ truyền động mô tơ servo, bạn sẽ phát hiện ra rằng chúng khác biệt đáng kể so với các động cơ không đồng bộ ba pha- được điều khiển bởi Bộ truyền động tần số thay đổi (VFD); sự khác biệt cơ bản nằm ở cơ chế phản hồi. VFD hoạt động trong một hệ thống-vòng mở, yêu cầu bộ điều khiển bên ngoài xử lý tất cả điều khiển phản hồi; ngược lại, hệ thống servo có bộ mã hóa tích hợp-do đó, các tham số chuyển động cho toàn bộ hệ thống phải được xác định *trước khi* hoạt động bắt đầu.
Các bài viết trước đã đề cập đến các ví dụ chọn lọc về cấu hình trục phần cứng và trình bày cách nhập tham số vào phần mềm ổ đĩa (như minh họa trong hướng dẫn này); tuy nhiên, bây giờ cần phải nghiên cứu sâu hơn về các loại tín hiệu I/O cụ thể cần thiết để thực hiện các tác vụ điều khiển chuyển động khác nhau.
Cụ thể, ba loại tín hiệu đầu vào trong hệ thống servo cần được đặc biệt chú ý: tín hiệu giới hạn, tín hiệu đầu vào dẫn đường và tín hiệu đầu vào cho mục đích chung.
Công tắc giới hạn
Đầu tiên, cần làm rõ định nghĩa của thuật ngữ: công tắc hành trình là loại công tắc phần cứng được kích hoạt bởi lực vật lý tác dụng lên đòn bẩy hoặc con lăn; nó có thể được sử dụng trong các tình huống khác nhau liên quan đến phát hiện đối tượng.
Tuy nhiên, trong lĩnh vực điều khiển động cơ, tồn tại nhiều loại công tắc được sử dụng để phát hiện xem một vật thể chuyển động đã đạt đến hết phạm vi di chuyển của nó hay chưa; những công tắc này còn được gọi là công tắc "giới hạn". Đối với hầu hết các trục chuyển động, công tắc giới hạn thường được lắp ở mỗi đầu của phạm vi di chuyển-được chỉ định lần lượt là công tắc giới hạn dương và công tắc giới hạn âm.
Các công tắc giới hạn được sử dụng trên các trục chuyển động không chỉ có bản chất cơ học; hiện tại, có nhiều công tắc không tiếp xúc-sử dụng các đặc tính quang học hoặc từ tính để thực hiện phát hiện hành trình mà không tạo ra bất kỳ lực cản cơ học nào.
Giới hạn phần mềm
Có nhất thiết phải sử dụng công tắc giới hạn không? Câu trả lời là không; trong nhiều tình huống, không cần phải dựa vào giới hạn phần cứng.
Hầu hết các bộ điều khiển servo đều hỗ trợ chức năng giới hạn phần mềm: bộ mã hóa liên tục theo dõi vị trí của trục trong thời gian thực và nếu vị trí đó vượt quá ngưỡng đặt trước, bộ điều khiển sẽ ngăn trục di chuyển thêm nữa.
Công tắc dẫn đường
Loại tín hiệu đầu vào kỹ thuật số thứ hai bao gồm các tín hiệu đầu vào "homing". Thông thường, hệ thống chỉ yêu cầu một công tắc dẫn đường, vì thao tác dẫn đường chỉ được thực thi-theo một hướng-khi thiết bị được bật nguồn hoặc khi nhận được một lệnh cụ thể. Khi một trục bị tắt nguồn, thông tin vị trí hiện tại của nó sẽ bị xóa (trừ khi hệ thống được trang bị pin dự phòng, như thường thấy trong các hệ thống robot trợ động). Mục đích cơ bản của quá trình dẫn đường là cho phép bộ điều khiển-thiết lập lại "điểm bắt đầu đã biết" cho tất cả các chuyển động tiếp theo.
Đã sửa lỗi-Định hướng vị trí
Có nhiều phương pháp dẫn đường khác nhau trong điều khiển chuyển động; Cách tiếp cận phổ biến nhất (và dễ hiểu nhất) như sau: bệ chuyển động di chuyển chậm theo một hướng cụ thể cho đến khi nó kích hoạt công tắc dẫn đường, tại thời điểm đó điểm kích hoạt được chỉ định là "vị trí 0".
Ngoài ra còn có một biến thể tinh vi của phương pháp này: trước tiên, nền tảng sẽ kích hoạt công tắc dẫn đường, sau đó đảo ngược hướng-rút lại từ từ ở tốc độ cực thấp-cho đến khi cảm biến không còn được kích hoạt; vị trí tại thời điểm chính xác đó được xác định là vị trí số 0. Không khó để tưởng tượng rằng các công tắc giới hạn loại-tiếp điểm được trang bị tay đòn có thể bị hao mòn sau khi sử dụng trong thời gian dài, có khả năng dẫn đến sự dịch chuyển từng phút (có lẽ chỉ vài phần mười milimét) ở vị trí dẫn hướng-đây là một trong những lý do tại sao các công tắc không-tiếp xúc thường mang lại những lợi thế khác biệt.
Trở lại vị trí trung tâm
Nguyên tắc đằng sau một phương pháp dẫn đường khác như sau: bộ phận chuyển động trước tiên di chuyển theo hướng đã chọn cho đến khi kích hoạt công tắc giới hạn, sau đó đảo ngược hướng cho đến khi kích hoạt công tắc dẫn đường. Tiền đề của phương pháp này là công tắc dẫn đường được lắp đặt ở "vị trí trung tâm" của phạm vi di chuyển và-khi bật nguồn thiết bị-hệ thống ban đầu không thể xác định hướng mà bệ chuyển động cần di chuyển để tiếp cận công tắc dẫn đường. Ở đây, bạn cũng nên sử dụng các công tắc không tiếp xúc-vì giai đoạn chuyển động sẽ đi qua công tắc dẫn đường mỗi khi nó đi từ đầu này đến đầu kia của phạm vi di chuyển.
Phần mềm dẫn đường
Ngoài ra còn tồn tại một phương pháp điều hướng dựa trên phần mềm-hoàn toàn dựa trên logic phần mềm, không yêu cầu chuyển đổi phần cứng nào. Nếu giai đoạn chuyển động liên tục dừng lại ở một vị trí cụ thể đã biết bất cứ khi nào thiết bị tắt nguồn thì hệ thống sẽ tự động chỉ định vị trí đó là "điểm 0" vào mỗi lần khởi động tiếp theo. Tuy nhiên, cần lưu ý quan trọng: nếu vị trí của giai đoạn chuyển động tại thời điểm tắt nguồn-không cố định-có nghĩa là nó thay đổi ngẫu nhiên- thì hệ thống sẽ chỉ định nhầm vị trí ngẫu nhiên này là điểm 0 khi khởi động. Trong trường hợp như vậy, nếu sau đó bạn ra lệnh cho trục di chuyển đến vị trí 400 mm thì trục có thể vượt quá mức cuối phạm vi di chuyển của nó, có khả năng dẫn đến lỗi hệ thống.
Đầu vào Tắt mô-men xoắn an toàn (STO)
Từ góc độ an toàn, phải có cơ chế để bảo vệ cả thiết bị và người vận hành trong các tình huống khẩn cấp. Chức năng này được thực hiện thông qua hai tín hiệu đầu vào: tín hiệu Tắt mô-men xoắn an toàn (STO) (STO1 và STO2). Hai tín hiệu này phải liên tục nhận được điện áp đầu vào; nếu không, bộ phận truyền động sẽ được lệnh tắt. Thông thường, hai tín hiệu này được kết nối với mạch Dừng khẩn cấp (E{5}}dừng) hoặc với rơle an toàn được trang bị hai tiếp điểm thường đóng.
Tín hiệu đầu vào có mục đích chung-
Phần thảo luận trước đó đã đề cập đến hầu hết các chức năng cốt lõi liên quan đến tín hiệu đầu vào của bộ truyền động servo; tuy nhiên, khả năng của một số bộ truyền động nhất định không chỉ đơn thuần là lái một động cơ. Lấy ví dụ, ổ SBD của CMZ Sistemi Elettronici: ngoài khả năng điều khiển servo, nó còn có PLC nhúng tích hợp có khả năng thực thi mã kiểm tra có cấu trúc.
Giống như tất cả các PLC, các bộ truyền động tích hợp như vậy yêu cầu cơ chế nhận tín hiệu bên ngoài-bao gồm tín hiệu xử lý từ cảm biến và đầu vào từ các nút-do người dùng vận hành. Các tín hiệu-Đầu vào/Đầu ra có mục đích chung này (thường được viết tắt là GPIO) có thể được sử dụng để truyền bất kỳ loại tín hiệu nào-giống như tín hiệu trong PLC tiêu chuẩn-mà không được chỉ định bất kỳ chức năng cố định,{6}}được xác định trước nào. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải tất cả các bộ truyền động servo đều được trang bị giao diện GPIO.
Điều khiển chuyển động servo
Không thể phủ nhận, việc định cấu hình hệ thống servo đặt ra một thách thức lớn hơn đáng kể so với việc định cấu hình bộ điều khiển tần số thay đổi (VFD). Tuy nhiên, đồng thời, hiện có sẵn một loạt các công cụ vận hành để giúp hợp lý hóa quy trình cấu hình và hạ thấp rào cản kỹ thuật khi gia nhập. Đối với những chuyên gia chưa dấn thân vào lĩnh vực hệ thống servo, không bao giờ là quá muộn để bắt đầu học!