Entradas y Salidas (E/S) de un servo

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Cateogría del artículo Motion Control
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Los servos disponen de Entradas y Salidas de control para realizar diferentes funciones, aquí os explicamos cuales son y para que se utilizan

Entradas y Salidas (E/S) de un servo

Dependiendo del tipo de servo del que se trata (controlado por pulsos, controlado por consigna analógica, controlado por protocolo de red,…) y por supuesto dependiendo del fabricante, un servo tendrá más o menos Entradas/Salidas de control.

El siguiente esquema muestra un OMRON G5, pero la mayoría de lo aquí explicado será aplicable para servos de cualquier fabricante.

ENTRADAS DIGITALES

Entrada de Habilitado (Enable)

(Enable dependiendo del frabricante…), es una entrada que puede estar presente (o no…., p.e. en servos comandados via red) y sirve para habilitar la etapa de potencia del servo, si esa entrada no está cableada (o activa via red)), el servo no será habilitado (no tendrá potencia) y no podrá moverse.

Los límites de carrera (Overtravel)

(Positive and Negative overtravel…) son dos entradas, una para el límite de carrera positivo y otra para el límite de carrera negativo.

Se cablean a sensores externos al servo: p.e. un inductivo o fotocélula… que servirán para delimitar el area de trabajo del eje. El eje no podrá trabajar fuera del area definida entre los dos sensores cableados, pudiendo este por lo general… entrar en fallo, bloquearse o sólo admitir un sentido de funcionamiento inverso al movimiento que propició la detección del límite de carrera

El uso de estos sensores tiene mucho sentido en ejes que realizan un desplazamiento ‘finito’, por ejemplo un husillo… Por lo general no tendrá sentido definir estas entradas en un eje ‘infinito’ (rotativo), por ejemplo una cizalla rotativa.



Nota.- Con frecuencia se pueden también habilitar límites de carrera por software (no son entradas físicas), por lo general se utilizarán como precaución adicional, o por comodidad (configuración via HMI, etc…).

Entradas de registro

Las entradas de registro (latch, touchpobe, etc… dependiendo del fabricante) son entradas rápidas, que se utilizan para desencadenar un evento en el drive.
Por lo general, este evento será la captura (registro) de la posición del eje, (por ejemplo para utilizarla con posterioridad para una correción de marca, etc…)

Estas entradas son ultrarrápidas, ya que buscan capturar la posición del eje con la mayor precisión posible (¿y quién mejor que el propio eje para realizar esta tarea con la máxima precisión?… estamos hablando de microsegundos!).



Por tratarse de entradas ultra-rápidas acostumbran a no estar filtradas… por lo que no es recomendable cablear elementos como relés mecánicos, pues son demasiado lentos… y una potencial fuente de ruido eléctrico.
Normalmente, un servo tendrá más de una entrada de registro, para poder calcular diferencias de posición (por ejemplo para corregir rodillos de una impresora tipo Offset).

Entrada de proximidad de Origen y Origen (Home)

La entrada de proximidad puede utilizarse opcionalmente en combinación con una ¡entrada de registro’ o la marca ‘Z’ del encoder para definir una secuencia de búsqueda de origen.

La búsqueda de origen acostumbra a realizarse en en dos Fases:
Fase 1: En una primera etapa de aproximación a la entrada de proximidad, el eje se desplaza a una velocidad lenta hasta detectar la entrada de ‘proximidad de Origen’, una vez detectada esta el eje pasará a la Fase 2.

Fase 2: En este estado, el eje se moverá a una velocidad muy lenta esperando detectar una entrada rápida de registro o la marca ‘Z’ del encoder.
La utilización de la entrada de origen, permite un acercamiento a una velocidad más alta hasta la Fase 2, que por lo general se realizará a muy poca velocidad paa garantizar precisión.
Esta secuencia básica, se puede completar (si el controlador o servo lo permiten) incluyendo señales adicionales a la maniobra, p.e. cómo los límites de carrera ,etc..



Entradas de propósito general

Estas entradas acostumbran a ser parametrizables por el servo y, en ocasiones pueden utilizarse como E/S de propósito general para el controlador del servo, p.e. via EtherCAT.

SALIDAS DIGITALES

Alarma

Típicamente el servoamplificador tendrá una salida de alarma que podrá utilizarse para reportar el estado del mismo hacia su controlador (si no se dispone de red de datos), o por ejemplo para deshabilitar el servo en caso de alarma.

Salidas de propósito general

Estas salidas acostumbran a ser configurables (por ejemplo para indicar que el servo está a velocidad, o en posición, etc…) y en algunos casos pueden ser utilizasdas como salidas de propósito general del controlador.

ENTRADAS ANALÓGICAS

Consigna y límites

En caso de servos analógicos o de pulsos, se acostumbran a utilizar entradas analógicas, que en combinación nos darán la consigna de velocidad y el límite de par o la consigna de par y límite de velocidad, acostumbran a ser configurables

SALIDAS ANALÓGICAS

Monitores

Los monitores analógicos son salidas configurables que se utilizan para monitorizar, por ejemplo… velocidad, par, etc…

Resumen

Por norma general un servo tendrá las E/S anteriormente mencionadas, pudiendo diferir estas en función del fabricante…

Estas E/S son propias del servo por lo que por lo general serán mucho más rápidas que otras señales de campo. (p.e. entrada de registro).

Las funciones básicas del servo (excepto en buses de motion) se comandan via combinación de E/S discretas del mismo. (p.e. un servo con posicionamiento incluido o indexer podrá comandarse utilizando esas entradas).

¿E/S en el servo o en el PLC?

Actualmente existen buses de máquina que permiten un refresco muy rápido y síncrono de una red, lo que da pie a la utilización de E/S distribuidas del ‘PLC’ para control de ejes.

Pese a que estos buses de campo son cada vez más rápidos y precisos, con anchos de banda de 100 Mb o más, mecanismos de compensación del jitter (fluctuación del ciclo), y mecanismos de sincronización basados en relojes distribuidos , la mayoría de los servoaccionamientos en red, tienen entradas locales, ya que estas pueden trabajar (sin necesidad de compensaciones) al ciclo del servoaccionador , siendo este generalmente de unos pocos microsegundos.

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Blog dedicado a la introducción en los conceptos de Motion Control (Control de movimiento) en sistemas de automatización