Servo drive

Un Servo drive es un amplificador especial electrónico que se usa para alimentar los servomotores eléctricos, en la figura N° 2.6 se muestra los elementos de un servo drive. Un servo drive controla la señal de retroalimentación del servomotor y continuamente ajusta la desviación del comportamiento esperado.

Un Servo drive recibe una señal de mando de un sistema de control, amplifica la señal, y transmite corriente eléctrica a un servo motor con el fin de producir el movimiento proporcional a la señal de mando, típicamente la señal de mando representa una velocidad, pero también puede representar un par deseado o posición. Un sensor conectado al servomotor informa el estado real del motor nuevo a la unidad servo. La unidad de servo a continuación compara el estado

actual del motor con el estado del motor mandado. A continuación, altera la frecuencia de la tensión o la anchura de impulsos al motor así como para corregir cualquier desviación de la condición mandado3.

2.2.1 Elementos de un Servo drive

Figura N° 2. 6

Elementos de un servo drive

Fuente: http://www.infoplc.net/blog4/2010/08/04/elementos-de-un-servo-drive/

Elaborado por: Vinicio Ramírez y Juan Carlos Torres/2012.

2.2.2 Display

Muchos servos incluyen una pantallita o Display para informar del estado del servo así como posibles anomalías.

2.2.3 Entrada potencia

La entrada de potencia (desde la red eléctrica), aporta la energía necesaria al Drive para que posteriormente rectificada y troceada sea entregada al motor.

3

Normalmente existen versiones del servo para monofásico y trifásico. La frontera entre sistemas monofásicos y trifásicos acostumbra a situarse alrededor de 1KW-1.5 KW. Dependerá del fabricante.

La mayoría de los servosistemas tendrán a su vez una entrada adicional de control, que alimentará la lógica del servo drive. Esta entrada acostumbra a ser de 230 V (para sistemas monofásicos) a 24 V (para sistemas trifásicos).

2.2.4 Salida Potencia

La salida de potencia es la que alimenta al motor, es por donde la onda PWM de alta potencia será conducida para hacer girar el motor según velocidad y par comandados.

Por tratarse la señal PWM de una señal de alta frecuencia y alta potencia, existe la posibilidad de que ondas radiadas afecten a otros equipos adyacentes. Para evitar este problema deben seguirse las instrucciones de montaje e instalación del fabricante del equipo.

2.2.5 Comunicaciones Serie

Pese a que hoy en día la mayoría de los servos presentan versiones con Buses de Motion Control Digitales, lo cierto es que existen muchas aplicaciones que se siguen solucionando con consignas analógicas o de pulsos. Para poder configurar dichos servos se acostumbra a dotar al servo de un puerto de comunicaciones serie.

En el pasado estos solían ser RS-232 o 422, pero en la actualidad muchos servos de nueva generación vienen provistos de puertos serie USB, que permiten una comunicación mucho más rápida con el equipo.

2.2.6 Motion BUS

Para sistemas multiejes en los que se requiere acceso a parámetros de muchos ejes y funciones de control de eje en las que varios ejes funcionan sincronizados o coordinados, acostumbran a utilizarse sistemas de Motion BUS digitales.

2.2.7 Seguridad Integrada

La normativa de seguridad europea es muy estricta y cada vez lo va a ser más. Ciertamente las móviles de una máquina son un punto de peligro, es por esto que desde hace algunos años están apareciendo servosistemas con funciones de seguridad integrada, el motivo es claro: aumentan la seguridad (la seguridad está integrada en la electrónica del drive, reduciéndose así el tiempo re reacción), y facilitan el proceso de certificación de la seguridad de la máquina.

2.2.8 Entradas y salidas I/O

Todos los servos necesitan interactuar con su entorno, en función de la naturaleza del servo de la disponibilidad de un bus de control de motion, los servos vendrán provistos de más o menos entradas.

I/O’s típicas en un servo son:

 Enable/Run: Habilitación de la etapa de salida del DC BUS

 Alarm Reset: En caso de fallo, se requerirá de una entrada para borrar la alarma.

 Positive Over Travel (POT): Los límites de carrera positivos indican al servo (p.e. mediante un sensor inductivo) que ha alcanzado una posición física que no debe de ser superada.

 Negative Over Travel (NOT): Análogamente al POT, existen posiciones en sentido negativo de movimiento que no deben de ser superadas.

 TouchProbe (o captura de registro): Se trata de una entrada ultrarrápida que permite al servo memorizar la posición del eje cuando dicha entrada es activada.

Adicionalmente el servo acostumbrará a tener como mínimo las siguientes salidas:

 Alarma indicará que el servo se encuentra en estado de fallo

 Ready todo va bien

 Brake El servo está operando un motor con freno eléctrico que permite detener el servomotor en cualquier instante pudiéndose configurar el tiempo de frenado.

Existen muchas más otras I/O’s configurables, que estarán presentes o no en función del servo y fabricante: P.E. salidas configurables en función del estado del servo: a velocidad, en posición, etc. Entradas adicionales de registro, cambios de ganancias

2.2.9 Realimentación del encoder del motor.

Esta entrada es necesaria para un control preciso del motor, es imprescindible para poder cerrar el lazo de velocidad y, en la mayoría de las aplicaciones también se utilizará para cerrar el lazo de posición.

2.2.10 Realimentación Encoder Auxiliar.

La realimentación del lazo de velocidad nos vendrá dada por el encoder del motor, pero en ocasiones resulta útil poder cerrar el lazo de posición con otro encoder adicional: P.E. cuando la mecánica de la máquina es francamente mal, pueden existir notables holguras entre la posición del eje del motor y la posición de la carga que queremos controlar.

También se da el caso de sistemas que tengan un ‘deslizamiento’ inherente, P.E. una cinta transportadora de papel en la que exista un cierto deslizamiento del papel respecto al eje.4