Синхронизация – это режим одновременной согласованной работы сервоприводов, обеспечивающий точность и координацию движения нескольких осей.
Согласованное и точное управление множеством сервоприводов является ключевым фактором для оптимизации производительности и качества работы механизмов во многих отраслях. Синхронная работа сервоприводов позволяет достичь этой цели, обеспечивая точность, одновременность и взаимозависимость движений. Такой режим работы находит широкое применение в робототехнике, производственной автоматизации, медицинской технике и других отраслях, где требуется управление множеством приводов для выполнения сложных задач.
Одним из ключевых применений синхронизации сервоприводов является робототехника. Роботы зачастую имеют множество движущихся частей и суставов, и для выполнения сложных задач требуется точное и согласованное управление каждым суставом. Синхронизация сервоприводов позволяет роботам работать более точно и эффективно, обеспечивая согласование движений и предотвращая спотыкания и ошибки.
Еще одним важным применением синхронизации сервоприводов является производственная автоматизация. В производственных линиях, где множество сервоприводов используется для управления конвейерами, манипуляторами и другими механизмами, точность и синхронность движений являются критическими. Синхронизация сервоприводов позволяет системе работать более эффективно, минимизируя временные затраты и улучшая качество производства.
В зависимости от применения, может потребоваться не только простое вращение ведомого сервопривода со скоростью ведущего или со скоростью задающего энкодера. Иногда необходимо организовать движение по определённому закону (заданному таблично или математической функцией) в зависимости от положения других осей. Так, например, работают узлы упаковочных машин. Другие применения предполагают контроль точности поддержания скорости движения рабочего органа на всей протяжённости траектории движения. Так, например, работают оси ангулярных сварочных роботов при укладке сварочных швов на криволинейные поверхности.
Не считая прямое механическое соединение, существует несколько вариантов организации синхронного движения сервоприводов:
- Аналоговая синхронизация
- Импульсная синхронизация
- Сетевая синхронизация
Аналоговая и импульсная синхронизация осей несмотря на низкую помехозащищённость и ограничения точности, ещё недавно использовались повсеместно. Но с развитием электроники появились высокоскоростные промышленные сетевые протоколы связи, а вместе с ними и возможность организовать глубоко согласованное движение.
Рассмотрим синхронизацию сервоприводов на примере системы, состоящей из одного контроллера управления движением серии Q и нескольких сетевых сервоприводов Y7S. Работа программируемых логических контроллеров HCFA серии Q основана на пакете прикладных программ CODESYS 3.5. ПЛК может выполнять функции мастера высокоскоростного протокола EtherCAT. А программное обеспечение включает в себя ряд функциональных библиотек, при помощи которых можно задать синхронное движение любой сложности. Можно, например, просто поставить скорость одного привода в зависимость от скорости другого. А можно собрать несколько осей в виртуальную кинематическую схему и настроить многоосевую интерполяцию.
Для примера рассмотрим простой случай синхронизации по скорости и по положению. Вначале необходимо создать проект с контроллером и добавить в него несколько осей с профилем CiA402, управляемых по EtherCAT. Подробно о том, как это сделать можно прочитать в параграфе 5.11 руководства на программное обеспечение.
Для синхронизации будем использовать широко распространённую библиотеку Motion Control PLC_Open. За режим синхронизации по скорости в этой библиотеке отвечает функциональный блок MC_GearIn:
Здесь входы:
Выходы:
Работа этого блока заключается в том, что при возникновении логической единицы на входе Execute, ось имя которой было подано на вход Slave начинает повторять скорость, с которой двигается ось, имя которой подано на вход Master. При положительном рассогласовании скоростей скорость ведомой оси возрастает с ускорением Acceleration. При отрицательном, ведомая ось замедляется с замедлением Deceleration. Синхронизация по скорости включается сразу вне зависимости от взаимного положения валов.
Если необходимо синхронизовать валы в определённых положениях, то необходимо использовать режим синхронизации по позиции. За такой режим в библиотеке PLC_Open отвечает функциональный блок MC_GearinPos:
Здесь входы:
Выходы:
Работа этого блока несколько сложнее, чем рассмотренного выше. При возникновении единицы на входе Execute, блок начинает считать рассогласование между положениями ведущей и ведомой осей. Как только рассогласование становится меньше указанного в MasterStartDistance, ведомая ось начинает двигаться по определённому закону зависимости от положения ведущей, чтобы безударно выбрать рассогласование. Когда рассогласование выбрано полностью, положение ведомой оси полностью синхронизируется с положением ведущей. Более подробно цикл работы блока можно посмотреть на графике:
Для того, чтобы ведомая ось начинала движение сразу после подачи сигнала Execute, надо указать в MasterStartDistance нулевое или отрицательное значение.
Покажем наглядно действие параметра MasterStartDistance. В примере на видео первая слева ось является ведущей. Все остальные оси – ведомые и синхронизируются с ведущей на половине оборота (180°). Начальное положение всех осей 0°. Вторая слева ось синхронизируется с параметром MasterStartDistance равным нулю (то есть незамедлительно). Третья с параметром MasterStartDistance равным 120°, и далее, у осей справа это параметр последовательно уменьшается на 20° для каждой оси. Соответственно, после начала движения мастер осью, вторая ось начнёт двигаться одновременно, и далее, чем меньше параметр MasterStartDistance, тем позже начнёт ось движение, но при положении 180° все оси будут двигаться синхронно с левой ведущей.
Если появились вопросы по программному обеспечению или оборудованию, то обращайтесь к нам или на наш форум. Следите за новостями в нашем Телеграм-канале и на сайте.
