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Teoría general de Control de movimiento en máquinas industriales

Teoría general de Control de movimiento en máquinas industriales. USUARIO. PROGRAMADOR. SISTEMA DE CONTROL DE MOVIMIENTO. EJES (CARGA). SUPERVISIÓN. OTROS SISTEMAS. Motilón control es una tecnología que permite controlar el movimiento de uno o varios ejes.

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Teoría general de Control de movimiento en máquinas industriales

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Presentation Transcript

  1. Teoría general de Control de movimiento en máquinas industriales

  2. USUARIO PROGRAMADOR SISTEMA DE CONTROL DE MOVIMIENTO EJES (CARGA) SUPERVISIÓN OTROS SISTEMAS Motilón control es una tecnología que permite controlar el movimiento de uno o varios ejes ¿Que es Motion Control? MECANICA ELECTRONICA MECA TRON INFORMATICA ICA

  3. PWM Redes Primer sistema motion control neumático CHIP PID Estandarización PID Historia 2000 1800 1850 1900 1950

  4. MáquinasHerramienta Máquinas de Producción Grúas Sistema físico Manejo Funciones Típicas Áreas de aplicación en la industria • Grandes variaciones de carga • Aceleraciones bajas • Sistemas Conservativos • Sistemas Disipativos • Amplio rango velocidad • Secuencia programable (Lenguaje) • Manejo eje a eje • Gruas Robotizadas • Parametrizables según producto • Antipenduleo • Antichoque • Reemplazo de componentes mecánicos • Trayectorias n_dimensionales • Manejo de herramientas

  5. SISTEMA DE CONTROL DE MOVIMIENTO MOTOR MOTOR MOTOR EJE EJE EJE EJE EJE EJE CONCEPTO DE MAQUINA GEARLESS ¿Cuándo se utiliza? MOTOR

  6. ¿por qué usar esta tecnología? Ventajas: • Flexibilidad • Fácil cambio de producto • Concepto de máquina modular • Performance • Mayor Velocidad • Mayor precisión • Menor mantenimiento • Ahorro de energía • En algunos casos implica menor costo

  7. Debobinado Proceso Salida CONVERTING Máquina Modular

  8. SISTEMA DE CONTROL DE MOVIMIENTO CONVERTING Máquina Modular Flexibilidad para realizar cambios y reemplazos

  9. Ventajas: • Flexibilidad • Fácil cambio de producto • Concepto de máquina modular • Performance • Mayor Velocidad • Mayor precisión • Menor mantenimiento • Ahorro de energía • En algunos casos implica menor costo ¿por qué usar esta tecnología? Desventajas: • Tecnología nueva (capacitación) • Propiedades de los componentes mecánicos • En algunos casos implica mayor costo

  10. Vector Control Diagrama en Bloques

  11. Topología Basada en Drive

  12. Topología Basada en Controlador

  13. Topología Basada en PC

  14. Ejemplos de aplicación y Funciones (Vídeo) Movimientos punto a punto: Llenadora Almacén inteligente Corrección al vuelo: Indexado 1 Indexado 2 Seguimiento de trayectorias: Pick and place Robot Sincronismos: Traversing Cortadora transversal

  15. Conformado de la posición Mecánica (reductores) Tipos de ejes: Con módulo Lineales Sin módulo Captador Gen.Tray. Sensor de referencia Conformador Rotativos

  16. Rectangular: Posición Velocidad Aceleración Pulso Triangular: Baja aceleración Posición Velocidad Aceleración Pulso Trapezoidal: Baja velocidad Posición Velocidad Aceleración Pulso Generador de trayectoria Movimientos punto a punto:

  17. Generador de trayectoria Movimientos punto a punto: Trapezoidal redondeada: Pulso finito Velocidad Posición

  18. k M Generador de trayectoria ¿Por que limitar el pulso? • Como veremos en el siguiente ejemplo en general los movimientos con pulso limitado reducen las vibraciones en el sistema

  19. k M Generador de trayectoria ¿Por que limitar el pulso?

  20. Generador de trayectoria ¿Por que limitar el pulso? k=1000 Sin Jerk Limitado Con Jerk Limitado Zoom Zoom Posición masa Posición masa

  21. Lazos de Control Lazo de Torque / Fuerza: Control de Torque / Fuerza Carga Motor Debido a que la dinámica de este lazo no depende de la carga sueles venir ajustado desde el fabricante del drive del actuador en cuestión o se auto ajusta con los datos del actuador

  22. - Fácil de controlar Motor de corriente continua ROTATIVOS - Gran mantenimiento - Económicos Motor paso a paso - Lazo abierto - Amplio rango de velocidad Motor asincrónico jaula de ardilla - Menor dinámica - Máxima Dinámica Motor sincrónico de imán permanente - Costo Motor con núcleo de hierro - Grandes Fuerza LINEALES - Fuerza atractiva y cogg. - Poca fuerza atractiva Motor canal U - Costo y poca fuerza - Poca fuerza atractiva Motor Tubular - Poco recorrido Motor Slotless - Punto medio

  23. Lazos de Control Lazo de Torque / Fuerza: Motor Continua

  24. Motor sincrónico Motor asincrónico Servo Control Vector Control (más cálculos) Lazos de Control Lazo de Torque / Fuerza:

  25. Lazos de Control Lazo de Velocidad: En este caso la carga entra dentro del lazo de control Control de Torque / Fuerza PI Carga Filtros Control de velocidad

  26. Descripción de la respuesta dinámica En tiempo En frecuencia Equación diferencial Descripción por la respuesta en fercuencia Respeuesta al escalon Diagrama de bode Función transferencia Lazos de Control Lazo de Velocidad: Prcedimientos de ajuste de lazo Tener en cuenta las posibles alinealidades: - Rozamiento seco - Juego

  27. x Overshoot max. 20 - 40% Vm d t TOn TOff Lazos de Control Lazo de Velocidad: Ajuste en tiempo Explanation of transition function: • X(t) Step response • TOn Rise time • TOff Recovery time • Vm Overshoot width • d Tolerance band Output (actual value) to slow Increase KP and repeat measurement 1 Set integrator time TN to large value, e.g. 1000 ms 2 Create setpoint step change 3 Manipulated value must not reach the limit Output (actual value) t Output (actual value) 1) KP is optimum 2) Decrease TN now(TN rise time) allow approx. 20-40% overshoot Kp Tn Overshoot approx. 20-40% t Output (actual value) t TOn to dynamic Decrease KP and repeat measurement Example: speed controller t

  28. Lazos de Control Modelo de referencia para la acción integral Sin modelo Ajuste del modelo Con modelo

  29. Lazos de Control Lazo de posición: Control de Posición P Carga Filtros

  30. Lazos de Control Lazo de posición: Ajuste del lazo en tiempo

  31. Lazos de Control Lazo de posición: Precontrol de Velocidad y Torque Generador de trayectoria Carga Red, Procesamiento

  32. Lazos de Control Lazo de posición: Filtro de Balanceo Sin filtro Generador de trayectoria Con filtro Carga

  33. Sincronismo Se dice que existe sincronismo entre dos o más ejes cuando la posición de estos está relacionada Sincronismo tipo engranaje Sincronismo tipo leva Sincronismo tipo trayectoria

  34. Creo un maestro virtual que es el parámetro de la curva (q) Sincronismo maestro-esclavo En el sincronismo maestro esclavo se establece: Cualquiera puede ser maestro y esclavo Eje eje 2 debe ser maestro y el eje 1 escalvo

  35. Sincronismo Tipo de acople: Setpoint o Valor actual Eje maestro Gen. Gen. Carga Carga Eje esclavo

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