Seleccione y Controle el Motor Adecuado para su Aplicación

Transcripción

1

2 Seleccione y Controle el Motor Adecuado para su Aplicación Juan Gil Ingeniero de Marketing Técnico

3 Agenda Sistemas de Control de Motores Tipos de Motores Consideraciones al seleccionar un motor Cómo controlar sus motores con NI Softmotion?

4 Áreas de Aplicación para Control de Motores Máquinaria de Alto Rendimiento para: Inspecciones y Pruebas Manufactura Aplicaciones Médicas 4

5 Una Plataforma Completa para Control de Motores Controladores Software Avanzado de Control de Movimiento CompactRIO PXI Interfaces para Drives Drives Motores Single Board RIO A pasos NI 9512 A pasos NI 9501 P7000 A pasos PCI/PXI Servo NI 9514 NI 9516 Servo NI 9505 NI 9502 AKD Servo 5

6 Tipos de Motores Servomotor (Servo) Con Escobillas Sin Escobillas Motor a pasos Microstepping Motores a Pasos Kollmorgen Aunque similares en apariencia la estructura y funcionamiento de estos motores es diferente Servos sin escobillas Kollmorgen 6

7 Teoría de Operación de un Motor Electroimanes Los electrones en el polo negativo (-) de la bateria fluirán libremente a través del cable al lado positivo (+) de la bateria. El flujo de electrones en el cable enrrollado induce magnetismo en el clavo. electrons 7

8 Tipos de Motor: Motor a Pasos La operación básica de un motor a pasos permite que la flecha se mueva un número de grados cada vez que un pulso eléctrico se envía al motor. Dado que la flecha solamente se mueve una cantidad fija de grados por pulso recibido, se puede manipular la cantidad y frecuencia de los pulsos enviados para controlar la posición y velocidad del motor. Puede ser en lazo abierto o lazo cerrado. 8

9 Motor a Pasos : Teoría de Operación El rotor del motor produce un torque por la interacción entre el campo magnético en el estátor y el rotor. La fuerza del campo magnético es proporcional a la cantidad de corriente enviada al estator y el número de vueltas en los embobinados.. Step 1 Step stator 1 A rotor B 2 Step Step One-Phase, Full Step 9

10 Motor a Pasos: Microstepping Se balancea la atracción entre pasos en un motor a pasos para permitir control de más alta resolución. Esto implica un menor torque de resistencia en el motor. 11

11 Error de Seguimiento El error de seguimiento es la diferencia entre el punto deseado y la lectura de posición del codificador (encoder), (setpoint posición de encoder). Trayectoria Deseada Error de Seguimiento Trayectoria Real 12

12 Tipos de Motor: Servomotor con Escobillas Las escobillas se usan para conmutar la corriente Pueden ser alimentados por una fuente de DC. Tienen dos partes: Estátor: La parte exterior, que contiene los imanes del motor. Rotor: Parte giratoria en el centro del motor, hecho con bobinas de material conductor conectadas a un conmutador. Nota: Con un servomotor se necesita retroalimentación de posición para controlar la posición y la velocidad. 13

13 Conmutador y Escobillas en un Motor de DC 14

14 Motor de DC con Escobillas 15

15 Servomotores sin Escobillas La mayoría de los motores sin escobillas necesitan una fuente de AC. En este caso el rotor es un imán permanente y el estátor es el que tiene el embobinado. En posiciones específicas del rotor, se invierte la corriente del circuito Existen motores de DC sin escobillas, tipicamente contienen un circuito electrónico de conmutación internamente. Nota: Muchos drives en el mercado controlan la conmutación del motor. Los drives Kollmorgen AKD que NI ofrece requiere unicamente una señal analógica de +/- 10 volts. 16

16 Operación del Motor: Servo sin Escobillas 17

17 Comparación Motores a Pasos Servos No necesitan retroalimentación Par (Torque) de mantenimiento Menor costo Estándar NEMA Más fáciles de configurar Control de lazo cerrado Mayor velocidad No son ruidosos, menor calentamiento y vibración Mayor variedad de tamaños Menor consumo de energía Los servos con escobillas son más propensos al desgaste y calentamiento, aunque son más baratos. 18

18 Cómo Selecciono el Tamaño del Motor? Tomar en cuenta el peor escenario en mi sistema mecánico y agregar un factor de seguridad. 2x para motores a pasos, menor para servos. De manera general los motores se deben mantener por dejajo de: 1000 RPM para motores a pasos 2000 RPM para servos con escobillas 5000 RPM para servos sin escobillas Tomar en cuenta el balance de inercias entre el motor y la carga 19

19 Kollmorgen Motioneering Tool Kollmorgen proporciona una herramienta gratuita para selección de tamaño y tipo de motor: ign_tools/motioneering.php 20

20 Cómo Controlo mi Sistema? NI SoftMotion NI Softmotion es un módulo de LabVIEW para aplicaciones de control de motores Solución diseñada para sistemas de LabVIEW Real-Time y FPGA Control y Personalización de: Drives de la Serie C Interfaces para Drives EtherCAT 21

21 Configuración de un Sistema de Control de Motores Position Graph Position Graph 22

22 Movimiento en Línea Recta 23

23 Movimientos de Arcos y Contornos 24

24 Encontrar Referencias 25

25 Relaciones de Engranes por Software 26

26 Captura y Comparación de Posición 27

27 Componentes de un Sistema de Movimiento Código de Usuario Interfaz SoftMotion Engine Extensión Hardware 28

28 100Hz - 1 khz Control Supervisorio Interfaz High-Level Commands Movimientos Engranes Levas Capturar Posición Etc. SoftMotion Engine Generación de Trayectoria Extensión Low-Level Commands Referencia Retroalimentación de posición Home & Limites Salida Drive Enable Entrada Drive Status 29

29 Softmotion Engine Monitoreo de límites Detección de Fallas Engranes y Levas Coordinación de movimientos en el plano Encontrar referencias Datos de configuración (settings) Generación de trayectorias 30

30 Motion System Components User Code Interface SoftMotion Engine Extension Hardware 31

31 20 khz 40 Mhz Lazo de Posición FOC Extensión Lazo de Velocidad Hardware E/S Al Motor Comandos de bajo nivel Setpoint Retroalimentación Hogar y Límites Drive Enable Etc. Lazo de Torque PWM Señales de E/S Fase A, B, C A, B, Z Etc. Encoder 32

32 Lazo de Posición FOC Exte Data crio-9512 Translation nsion nsión Lazo de Velocidad Hardware E/S NI 9512 Drive Interface Module Lazo de Torque P70360 Stepper Drive PWM 33

33 Lazo de Posición FOC Exte AKD crio-9512 EtherCAT nsion nsión Lazo de Velocidad Hardware E/S NI AKD 9512 Drive EtherCAT Interface Drive Module Lazo de Torque PWM P70360 Stepper Drive 34

34 Lazo de Posición FOC Exte AKD SolidWorks EtherCAT nsion nsión Lazo de Velocidad Hardware E/S SolidWorks AKD Simulation EtherCAT Drive Lazo de Torque PWM 35

35 Conéctese a Cualquier Hardware 36

36 20 khz 40 Mhz Lazo de Posición FOC Exte Traducción Definida por de Usuario Datos nsión Lazo de de Velocidad Hardware E/S Lazo de Torque PWM 37

37 Código de Usuario SoftMotion Engine Hardware LabVIEW Windows o Real-Time LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA o Caja Negra 38

38 Módulos de Drive NI 950x NI 9501 Motor a Pasos de 3A NI 9502 Servo sin Escobillas NI 9505 Servo con Escobillas Alimentan y controlan directamente el motor Lazos de control personalizados en FPGA Sincronización por hardware con otros módulos de E/S 39

39 Módulos de Interfaz para Drives NI 951x NI 9512 Motor a pasos NI 9514 Servo NI 9516 Servo (Doble retroalimentación) Soporte para RIO Scan Interface, para usarlos directo con el módulo LabVIEW Real-Time Conectividad con cientos de drives E/S auxiliares para control de motores: Interruptores de home y límites E/S digitales 40

40 Drives y Motores P7000 Drives para motores a pasos Motores a pasos CT Drives AKD para servos sin escobillas Servomotores sin escobillas AKM 41

41 Ejemplo 1 EtherCAT PXIe-8133 NI 3110RT RT User Code SoftMotion Engine Código de Usuario SoftMotion Engine AKD Drive EtherCAT Lazo de Posición Lazo de Velocidad Lazo de Torque E/S AKM Servomotor 42

42 Ejemplo 2 crio-9024 Código de Usuario SoftMotion Engine crio-9113 Hardware Lazo de Posición Lazo de Velocidad Lazo de Corriente PWM NI NI Hardware E/S E/S Servomotor Motor a Pasos 43

43 Ejemplo 3 Touch Panel Ethernet crio NI 9501 NI 9505 NI 9512 EtherCAT Motor a pasos Motor a pasos Drive para motores a pasos Servo sin escobillas Drive para Servos sin escobillas Servo con escobillas 44

44 Demostración 45

45 Por qué escoger a NI para control de motores? Diseño Completo Una sola plataforma para: Movimiento, Visión, Medidas, Control, HMI, Comunicación y más. Personalizable Control de motores basado en FPGA Aplicaciones especializadas Implementar sus propios algoritmos Productividad Programación gráfica con LabVIEW Soporte y servicios de primera calidad Alliance Partner Network 46

46 Contáctenos a través de todo México /con tactenos 47

47 Entérese de las Novedades NI Noticias Últimas Noticias Novedades Lanzamientos Próximos Eventos Notas Técnicas Cursos y Capacitación Encuéntrenos en: 48

48 Preguntas? Juan Gil Ingeniero de Marketing Técnico 49

49 Disfrute el Resto del Día 50