Quali sono i componenti di un servosistema AC?

An Servosistema CA è un sofisticato sistema di controllo del movimento rinomato per la sua precisione, velocità e prestazioni dinamiche. A differenza dei più semplici sistemi ad anello aperto, i servosistemi utilizzano un meccanismo di controllo ad anello chiuso, monitorando e regolando costantemente la posizione, la velocità e la coppia del motore per ottenere movimenti altamente accurati e ripetibili. Comprendere i singoli componenti che compongono un sistema di questo tipo è fondamentale per chiunque lavori con l'automazione industriale, la robotica o i macchinari ad alte prestazioni.

I componenti principali di un servosistema CA

Anche se la complessità può variare, un tipico servosistema AC comprende fondamentalmente quattro componenti chiave che lavorano in sinergia:

1. Il servomotore CA

Il Servomotore CA è il muscolo del sistema, responsabile della generazione del movimento meccanico. Si tratta in genere di motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) o motori a induzione progettati per un'elevata risposta dinamica. Le caratteristiche principali includono bassa inerzia, elevata densità di potenza ed eccellente controllo della coppia su un'ampia gamma di velocità. A differenza dei motori a induzione CA standard, i servomotori sono progettati per un controllo preciso, spesso presentano un numero di poli maggiore e avvolgimenti specializzati per ridurre al minimo l'ondulazione della coppia e migliorare il funzionamento regolare. Sono costruiti per gestire accelerazioni rapide, decelerazioni e frequenti cambi di direzione, rendendoli ideali per applicazioni dinamiche.

2. Il servoazionamento CA

Spesso considerato il cervello del sistema, il Servoazionamento CA (noto anche come a servoamplificatore , servocontrollore , o servoinvertitore ) è un dispositivo elettronico che riceve segnali di controllo da un controller esterno e li converte nella potenza precisa richiesta per azionare il servomotore. Funziona come un'interfaccia, gestendo la tensione, la corrente e la frequenza del motore in base al feedback che riceve. Il servoazionamento contiene sofisticati algoritmi di controllo (come i controller PID) che gli consentono di regolare con precisione la posizione, la velocità e la coppia del motore. I moderni servoazionamenti sono altamente intelligenti e offrono funzionalità come l'autotuning, vari protocolli di comunicazione (ad esempio EtherCAT, PROFINET, CANopen) e funzionalità diagnostiche integrate, semplificando la messa in servizio e la risoluzione dei problemi.

3. Il dispositivo di feedback

Il dispositivo di feedback sono gli occhi del sistema, che forniscono informazioni in tempo reale sulla posizione effettiva del motore, sulla velocità o su entrambe. Questa informazione è fondamentale per il controllo a circuito chiuso. I dispositivi di feedback più comuni sono:

• Encoder: Ilse convert angular position into electrical signals.

  • Encoder incrementali: Fornire impulsi per ogni incremento di rotazione, utilizzati per velocità e posizione relativa.

  • Encoder assoluti: Fornire un codice digitale univoco per ciascuna posizione angolare, conservando le informazioni sulla posizione anche dopo l'interruzione dell'alimentazione.

• Risolutori: Robusti dispositivi analogici che forniscono un feedback di posizione assoluto, spesso preferiti in ambienti difficili grazie alla loro resistenza agli urti e alle vibrazioni.

• Sensori ad effetto Hall: A volte utilizzato nei servomotori più semplici per determinare la posizione del rotore per la commutazione.

Il feedback device is directly mounted on the servo motor or the load, transmitting precise data back to the servo drive, which then compares the actual state with the commanded state and adjusts the motor's output accordingly.

4. Il Motion Controller (o PLC con funzionalità di Motion Control)

Il controllore di movimento è il pianificatore strategico del sistema. È l'unità di comando centrale che impartisce istruzioni al servoazionamento. Può trattarsi di un controller di movimento dedicato, un controller logico programmabile (PLC) con moduli di controllo del movimento integrati o persino un sistema di controllo basato su PC. Il controller di movimento memorizza i profili di movimento desiderati (ad esempio posizioni specifiche, velocità, rampe di accelerazione) e invia comandi al servoazionamento. Gestisce complessi movimenti coordinati multiasse, sincronizzazione e sequenza complessiva di operazioni per la macchina o il sistema robotico. La sofisticatezza del controller di movimento determina la complessità e la precisione dei movimenti che il servosistema può ottenere.

Come lavorano insieme

Il synergy between these components is what makes an AC servo system so powerful. The motion controller sends a desired motion command to the Servoazionamento CA . Il servoazionamento quindi calcola la tensione e la corrente necessarie da applicare al Servomotore CA . Mentre il motore si muove, il dispositivo di feedback segnala continuamente la sua posizione e velocità effettive al servoazionamento. Il servoazionamento confronta questo feedback con i valori comandati ed effettua regolazioni istantanee, garantendo che il motore segua accuratamente il percorso desiderato. Questo ciclo di feedback continuo è l'essenza del controllo a circuito chiuso, garantendo elevata precisione, ripetibilità e risposta dinamica, anche in condizioni di carico variabili.

La comprensione di questi componenti fondamentali fornisce una solida base per progettare, implementare e mantenere soluzioni di automazione ad alte prestazioni.