Sterowanie ruchem oparte na zdarzeniach

Elastyczne profile ruchu i integracja sterowania opartego na zdarzeniach pomaga optymalizować systemy automatyki.
Funkcjonalność sterowania opartego na zdarzeniach w systemach napędowych pomaga optymalizować systemy automatyki bardziej niż było to możliwe w tradycyjnych systemach wykorzystujących elektroniczne krzywki lub proste profile ruchu. Tradycyjną strategią sterowania jest do tej pory sterowanie od punktu do punktu i działanie ad hoc. Technologia elastycznych profili ruchu, oferowana przez Bosch Rexroth, ma strukturę pozwalającą na łatwe sterowanie oparte na zdarzeniach.
Serwonapędy zastąpiły wiele tradycyjnych mechanicznych krzywek i stały się niemal standardowym napędem w automatyzacji procesów. Powody są dobrze znane: uproszczenie konstrukcji mechanicznej, łatwa konfiguracja systemu, wyeliminowanie zużywających się części to tylko niektóre z często wymienianych zalet stosowania serwonapędów. Chociaż tradycyjne krzywki stosowane są coraz rzadziej, „myślenie krzywkami” nadal pozostaje w głowach automatyków i jest wykorzystywane przy budowie nowych maszyn, w których stosuje się krzywki elektroniczne. Idea krzywek świetnie się sprawdza w maszynach pakujących, ponieważ wymagają one serii powtarzających się ruchów.
W wielu sytuacjach wykorzystanie dostępnych pomiarowo informacji o procesie może sprawić, że maszyna będzie adaptować się do nowych warunków pracy, a nie tylko powtarzać w kółko te same czynności.
Technologia Flex Profile łączy w sobie zalety sterowania krzywkowego i opartego na zdarzeniach, co pozwala implementować adaptacyjne strategie sterowania. Profil ruchu w poszczególnych blokach może być swobodnie definiowany, a przejścia między blokami uzależnione od zmiennych synchronizacyjnych. Przykład: zadaniem danego bloku może być ruch osi do położenia docelowego przy zadanej prędkości i przyspieszeniu, pod warunkiem że oś master przesunięta jest o kąt np. 360°.
W pionowej maszynie pakującej (VFFS) znajduje się dynamiczny mechanizm uszczelniający. Podczas procesu uszczelniania mechanizm przesuwa się z wraz z folią poruszającą się ku dołowi. Po ukończeniu operacji mechanizm przesuwa się ku górze i rozpoczyna nowy cykl. Elastyczne profile mogą być programowane w dowolny sposób. Jeden z nich może być na przykład zaprogramowany tak, że po wystąpieniu zdarzenia doprowadzi oś do danej pozycji, niezależnie od jej pozycji początkowej, zanim oś master wykona określoną drogę. Inny może dojeżdżać osią na zadaną pozycję, w czasie gdy oś master wykona obrót o 90°. Trajektoria ruchu nie jest programowana przez użytkownika – jego zadaniem jest wyłącznie określenie, co jest wynikiem działania bloku.
Główną cechą Flex Profile jest możliwość kombinacji synchronicznych i czasowo zależnych bloków w jednej strukturze połączonej sterowaniem opartym na zdarzeniach. Elastyczne kroki (Flex Steps) są obliczane w czasie rzeczywistym tak, aby dostosować parametry do wymagań zakończenia bloku. Inne cechy to:

  • wsparcie dla większości znanych praw sterowania ruchem, takich jak poly5, poly7, modyfikowana sinusoida, modyfikowany trapez itd.,
  • łatwa implementacja praw sterowania użytkownika,
  • wsparcie dla tradycyjnych tabeli krzywek,
  • zintegrowane narzędzie diagnostyczno-monitorujące,
  • wykonywanie pojedyncze lub w pętli,
  • automatyczna i konfigurowalna synchronizacja osi slave do osi master.

Technologia Flex Profile jest dostępna we wszystkich urządzeniach z rodziny Rexroth MLC. Elastyczne profile wraz z powiązanymi zdarzeniami mogą być zdefiniowane przy użyciu graficznego interfejsu Rexroth Cam Builder lub przy użyciu tradycyjnego środowiska programistycznego, jeśli wykorzystywane są systemy receptur.
Elastyczne profile nie są lekarstwem na wszystkie problemy programistyczne. Ze względu na swoje szerokie kompleksowe podejście mogą być jednak pomocne w wielu sytuacjach i aplikacjach – włączając w to wcześniej wspomniane aplikacje krzywkowe. Ułatwiają przy tym i przyspieszają programowanie napędów. Integracja sterowania opartego na zdarzeniach i elektronicznych krzywek pozwala spełnić wymagania specyficznych aplikacji napędowych. Właściwość ta połączona z możliwością kombinacji synchronicznych i czasowo zależnych bloków w jednej strukturze jest podstawą do znacznej, w porównaniu do aplikacji programowanych tradycyjnie, optymalizacji systemu.
Oszczędność energii: Adaptacyjne sterowanie skraca trajektorię, oszczędzając energię.
Zredukowane zużycie: Interpolacje wyższego rzędu minimalizują szarpnięcia, wydłużając żywotność elementów mechanicznych.
Zredukowana ilość odpadów: Właściwe sterowanie i przetwarzanie informacji w czasie rzeczywistym zwiększa efektywność sterowania i tym samym jakość produktu.
Większa wydajność: Wyeliminowanie zbędnych ruchów zwiększa szybkość maszyny.
Uproszczone programowanie: Kompleksowe narzędzie programistyczne pozwala tworzyć przejrzysty kod, który można wielokrotnie wykorzystywać. Zamiast tworzyć sekwencje ruchów, programista konfiguruje elastyczne profile i uruchamia je. Uproszczony, nadający się do ponownego wykorzystania kod to także łatwa diagnostyka.
Carl Bostrom jest głównym inżynierem aplikacji w Bosch Rexroth w Hoffman Estates w Stanach Zjednoczonych. www.boschrexroth-us.com
Szczegółowe informacje o elastycznych profilach i sterowaniu opartym na zdarzeniach: http://bit.ly/hT3E5f
Artykuł pod redakcją mgr. inż. Łukasza Urbańskiego, doktoranta w Katedrze Automatyki Przemysłowej i Robotyki Wydziału Elektrycznego Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
CE