آموزش سرو موتور (مقدمات سیستم های حرکتی)

یکی از کاربردی ترین تجهیزات مورد استفاده در صنعت سرووها هستند و آموزش سرو موتور برای مهندسین بسیار مهم است.

با مطالعه این صفحه و آموزش سرو موتور ، شما با بسیاری از اصطلاحات کلیدی این حوزه آشنا خواهید شد.

تمامی سرفصل ها را بصورت کامل و دقیق مطالعه کنید.

بخش اول: مقدمه

۱٫۱ معرفی آموزش سرو موتور

این دوره برای افرادی طراحی شده است که مایل به دانش افزایی در حوزه‌ی کنترل حرکت هستند.
لذا توصیه‌ی ما این است که برای فهم بهتر مطالب این دوره، دوره‌ی D01 درایو Drive را پشت سر بگذارید.

این دوره شامل مباحث زیر خواهد بود:

  • آموزش مفاهیم مقدماتی کنترل حرکت ، سخت افزار و اصطلاحالت رایج در زمینه motion
  • ساختار و اجزای یک سیستم کنترل حرکت (motion control system)
  • بررسی چند کاربرد مختلف که به motion کنترل نیازمندند.

۱٫۲ مسیر و زمان یادگیری

این دوره به چهار بخش زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

  • کنترل حرکت دستگاه‌ها (Machine Motion Control)
  • قواعد اصلی حرکت (Basic Motion Principles)
  • تکنولوژی و طراحی
  • کاربردهای صنعتی

اوقات خوشی را برای شما آرزومندیم.

مسیر یادگیری

۱٫۳ نتایج حاصل از دوره

براساس اطلاعاتی که در این دوره ارائه می‌شود، آموزندگان آموزش سرو موتور به صورت صحیح می‌توانند که:

  1. اصطلاحات و قواعد کنترل حرکت را با تعاریف و عملکردهای درست آنها معرفی کنند.
  2. عملکرد حداقل ۴ قسمت از سیستم کنترل حرکت (motion) را شناسایی کنند.
  3. تفاوت بین موتور AC و سروو موتورها را تشخیص دهند.
  4. اطالاعات کلیدی و لازم برای کنترل حرکت (motion control)، یک فرآیند اتوماتیک کارخانه را شناسایی کنند.

بخش دوم کنترل حرکت دستگاه‌ها

۲٫۱ معرفی

بخش اول: کنترل حرکت دستگاه‌ها (Machine Motion Control)

تکنولوژی motion (موشن) یکی از کلیدی‌ترین فناوری‌های توانمند در حوزه‌ی اتوماسیون صنعتی و تولیدات امروزی است.
بدون motion control، بسیاری از فرآیندهای صنعتی، بسیار پرهزینه‌تر و زمان‌بر تر خواهد بود.
بسیاری از کارها و فرآیندها بدون سرعت و همزمانی‌ای که کنترل‌کننده‌های حرکت چند محوره تولید می‌کنند، امکان پذیر نیست.
سرچشمه‌ و کاربرد کنترل حرکت (motion control)، از هر آنچه شما فکر می‌کنید، قدیمی‌تر است!

۲٫۲ چشم‌انداز تاریخی

انسان‌ها بیش از ۳۰۰ سال است که به صورت تفریحی به کنترل و تنظیم حرکت ماشین‌ها و دستگاه‌های مختلف می‌پردازند.

در اواسط سال ۱۷۰۰ میلادی آقای پیر جَکت دِروز (Pierre Jaquet-Droz) از فرانسه و بعد از او در سال ۱۸۰۰ میلادی آقای هنری میلاردت (Henri Millardet) از سوئیس، ماشین‌آلاتی را ساختند که قادر به نوشتن و نقاشی کردن بودند.

در تصویر زیر ماشین انسان‌نمای آقای میلاردت را که در موزه‌ی انجمن علمی فرانکلین واقع در فیلادلفیا قرار داده شده است، مشاهده می‌کنید. عروسکی بر روی میزی نشسته و یکی از ۴ تصویر یا یکی از سه شعری که برای او تعریف شده است را ترسیم می‌کند.

حرکت خودکار دست این عروسک با بهره‌مندی از یک برنامه‌ی ذخیره شده، کنترل می‌شود.
البته با فقدانی که در آن زمان نسبت به الکترونیک مدرن امروزی داشتیم، میلاردت حرکت دست این هنرمند عروسکی را در برش‌‌های کامپوننت‌ مکانیکی دخیره سازی می‌کرد.

حرکت این کامپوننت‌ها و دندانه‌های فلزی در کابینت شیشه‌ای که پایین عروسک قرار گرفته است، قابل‌رویت می‌باشد و از طریق حلقه‌ زنجیرهای مکانیکی به بازوی عروسک متصل شده است.

این پیوند، بازوی عروسک را در جهات x , y , z (بالا و پایین، چپ و راست، جلو و عقب) به حرکت در آورده و دست عروسک را به حرکت در می‎‌آورد.

۲٫۳ نیازمندی دنیای امروز به motion controller

پیچیدگی کاربردها

ماشین خودکار میلاردت، فقط به سه محور حرکت (x , y , z) و کشیدن یک تصویر یا نوشتن یک شعر نیازمند بود. اما فرآیندهای مدرن صنعتی معمولا به ۱۰ محور حرکت یا بیشتر نیازمند هستند.

در یک سیستم کنترلی چند محوره‌ی مدرن، جهت (هدایت)، شتاب، سرعت و گشتاور (نیروی چرخشی) همه‌ی محورها به منظور هرچه بهتر انجام شدن یک فرآیند با دیگر محورها هماهنگ می‌شود.

موتورهای قدرتمند و مدارها و بردهای الکترونیکی پیچیده، با استفاده از برنامه‌ی کاربر و دستوراتی که به سیستم‌های پردازنده از جمله موشن کنترلرها ارسال می‌شود، کنترل می‌شوند.

نیازمندی‌های دنیای امروز

بسیاری از برنامه‌های کاربردی امروزی، با توجه به نیازهای تولیدات صنعتی شکل می‌گیرند.

در ادامه، دلایلی که منجر به فراگیر شدن کنترل حرکت (motion control) شده است:

  • بازوهای روبات‌ها برای جوشکاری و نقاشی ماشین‌ها
  • دستگاه‌های بسته بندی کننده‌ی چیپس‌های سرکه‌ای
  • ماشین‌الا برش برای لوله‌کشی‌ها و چوب‌کاری‌ها
  • هواپیماهای بی‌سرنشین و پهبادها که به درستی به مقصد مورد نظر پرواز می‌کنند.

و بسیاری از کاربردهای دیگر. حتی شیشه‌ی ماشین شما و بالا و پایین آوردن آن یکی از شکل‌های کنترل حرکت (motion control) می‌باشد.

آموزش سرو موتور

آموزش سرو موتور

بخش سوم: اصول و قواعد حرکت

۳٫۱ معرفی چند قانون اصلی

در این بخش، قوانین اصلی و پایه‌ای کنترل حرکت را بررسی کرده، با چندین اصطلاح علمی آشنا شده و قسمت‌های اصلی ساختمان یک سیستم کنترل حرکت را شناسایی می‌کنیم.

جابه‎‌جا کردن یک شیء

تصور کنید که می‌خواهید یک قسمت از مبلمان خانه‌تان را از یک طرف اتاق به طرفی دیگر ببرید.
برای بررسی سنگین یا سبک بودن مبل، یک طرف آن را بالا می‌آوریم؛ سپس به مسافتی که بایستی آن را حمل کنیم، نگاهی می‌اندازیم.

سپس با ارزیابی‌هایی که انجام می‌دهیم به این نتیجه می‌رسیم که بایستی تمام روز را برای انتقال مبلمان به طرف دیگر منزل صرف کرده یا اینکه این کار در پنج دقیقه انجام پذیر است.

چرا ارزیابی‌های بالا و بررسی‌های فوق را ابتدا انجام می‌دهیم؟
چون ممکن است به کمک یک نفر دیگر نیاز داشته باشیم.

مشکلات اندازه‌گیری

جرم آن وسیله، فاصله‌ای که بایسیتی آن وسیله را جابه‌جا کنیم و سرعتی که برای انتقال آن وسیله بایستی داشته باشیم، در کنار هم، نیرو و انرژی‌ای که برای انجام این کار نیازمندیم را مشخص می‌کنند.

برای جابه‌جایی یک جسم (بار=load)، به کنترل‌کننده (controller) به منظور تصمیم‌گیری نیازمندیم،
همچنین به یک درایو برای تبدیل تصمیم‌گیری‌ها به یک واکنش و انجام یک کار مشخص نیازمندیم و
به یک سروو موتور یا موتور AC (عضلات) به منظور به کاربردن نیروی لازم و انجام کارها نیازمندیم.

۳٫۲ پارامترهای اصلی

پارامترهای حرکت (Motion Parameters) در آموزش سرو موتور

در کنترل حرکت، تغییرات با ۴ پارامتر اساسی تعریف می‌شوند:

  • موقعیت (Position): مکان یک جسم در هر لحظه
  • سرعت (Velocity): جهت و رنج پیموندن یک مسافت نسبت به زمان
  • شتاب (Acceleration): رنج تغییرات سرعت
  • گشتاور (Torque): نیروی گردشی‌ای که به منظور جابه‌جایی یک شیء نیاز است

سیستم‌های کنترل حرکت به منظور کنترل یکی یا همه‌ی این پارامترها برای هر محور حرکت (مثلا محور x , y , z) برنامه‌ریزی می‌شوند.

مشخصات حرکت (Motion Profiles)

مهندسین به منظور درک، آنالیز و بررسی بهتر یک حرکت، پروفایل حرکت motion profile را طراحی کردند.

یک پروفایل حرکت، با ظاهری گرافیکی، چگونگی تغییر موقعیت، سرعت، شتاب یا گشتاور برنامه را توصیف می‌کند.

در مشخصات حرکت (پروفایل موشن) زیرکه برای سرعت طراحی شده است، مشاهده می‌کنیم که چگونه سرعت با تغییر زمان افزایش یافته (ناحیه A)، سپس ثابت باقی مانده (ناحیه B)، در نهایت کاهش می‌یابد (ناحیه C).

دقت کنید که در اصطلاحات علمی زمانی‌که سرعت افزایش می‌یابد،
می‌گوییم acceleration؛ وقتی سرعت کاهش می‌یابد، می‌گوییم deceleration.
اگرچه در زندگی روزمره و کارهای خود از واژه‌ی شتاب برای هر دوی این‌ها استفاده می‌کنیم.

در مثال زیر به سروو دستور داده می‌شود که علامت روی تسمه را به موقعیت دقیق ۶۰ میلی‌متر انتقال دهد.
موتور تا رسیدن به سرعتی مشخص، شتاب یافته و در زمان مناسب شتاب خود را کاهش داده تا تسمه را دقیقاً در موقعیت ۶۰ میلی‌متر متوقف کند.

۳٫۳ حلقه‌ی کنترل

حلقه‌های کنترل در رسیدن به یک مشخصات کنترلی خاص، بسیار ضروری و بحرانی هستند. مثال زیر را در نظر بگیرید:

کروز کنترل در یک ماشین را در نظر بگیرید. هدف از موشن پروفایل در این زمینه، نگهداری سرعت ماشین در یک مقدار مشخص در هر شرایط جاده‌ای می‌باشد.

وقتی که ماشین از تپه در حال بالا رفتن است، کنترلر، کاهش سرعت را حس کرده و احساس نیاز به گشتاور بیشتری می‌کند.
برای نگهداری سرعت ماشین در یک مقدار ثابت، کنترلر مصرف سوخت موتور را افزایش داده تا با همان سرعت مشخص و ثابت از تپه بالا برویم.

وقتی که در حال پایین آمدن از تپه هستیم، کنترلر، افزایش سرعت را احساس کرده و سوخت موتور را کاهش می‌دهد تا سرعت در همان مقدار ثابت باقی بماند.

D02 کروز کنترل

در مثال فوق، از فیدبک (حلقه‌ای کنترلی به منظور رسیدن به مطلوب) به منظور تشخیص گشتاور و نیروی چرخشی موتور استفاده شده
و با بررسی‌های ریاضی، موتور را به گشتاور مناسب و رسیدن به یک سرعت مناسب هدایت می‌کنیم.

از فیدبک در سیستم‌های سروو درایو به منظور تشخیص وضعیت موتور و قرار گرفتن موتور در سرعت ثابت، استفاده می‌شود.

از فیدبک گشتاور (حلقه‌ای کنترلی به منظور رسیدن به گشتاور مطلوبمان) به منظور نگهداشتن گشتاوری ثابت و از فیدبک موقعیت به منظور نگهداری موقعیت دقیق استفاده می‌شود.

برنامه‌های حرفه‌ای و صنعتی‌ای که برای موشن نوشته می‌شود، معمولاً از ترکیبی از فیدبک‌های بالا طراحی می‌شوند.

۳٫۴ هماهنگی حرکت

یک سیستم کنترل حرکت، ممکن است یک محور حرکتی یا تعداد بیشتری محور داشته باشد.
این محورها را می‌توان مستقل از هم یا هماهنگ باهم به حرکت درآورد.
به روشی که محورها را هماهنگ باهم به حرکت درمی‌آوریم، حرکت هماهنگ شده (coordinated motion) گفته می‌شود.

در یک جابه‌جایی نقطه به نقطه‌ی ساده، با استفاده از یک یا چند محور، یک جسم را به سادگی از نقطه‌ی A به نقطه‌ی B منتقل می‌کنیم.
سرعت هر یک از محورها از دیگر محورها مستقل است. یک محور ممکن است زودتر از محورهای دیگر از حرکت بایستد.

برای نمونه نوار نقاله فقط یک محور دارد و جسم را از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر جابه‌جا می‌کند.

اما تصور کنید که یک مسیر مشخص بایستی دنبال شده و سرعت در طی این مسیر بایستی کنترل شود.(مثلا برای ایجاد یک شکل بر روی چوب).

چند مدل رفتار بایستی ایجاد شود تا این حرکت به صورت هماهنگ انجام شود:

۱- رفتار خطی (Linear Interpolation):
کنترلر، سرعت مورد نیاز برای هر محور را به منظور حرکت دادن یک جسم در یک جهت مستقیم و با سرعت مشخصی را محاسبه کرده و همه‌ی محورها همزمان باهم متوقف می‌شوند.

۲- رفتار سهموی (Circular Interpolation):
مشابه با رفتار خطی، ولیکن مسر حرکت کمانی از یک دایره است و نیاز به محاسبات پیچیده تری توسط کنترل‌کننده ها هست.

با بهره‌مندی از مدل‌های رفتاری دیگر می‌توانیم یک جسم را در فضایی سه بعدی از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر جابه‌جا کنیم! این مدل به محاسبات پیچیده‌تری نیازمند است.

رفتار خطی (Linear Interpolation)

در مثال زیر رفتار خطی یک سیستم را به خوبی بررسی می‌کنیم. فرض کنید می‌خواهیم یک شکل ۴ ضلعی را بر روی یک تکه چوب، برش بزنیم.

حرکت برش زنی با دو سروو موتور کنترل می‌شود؛ یک سروو موتور برای حرکت افقی (محور x) و یک سروو موتور برای حرکت عمودی (محور y).
هماهنگی حرکت این دو محور برای رسیدن به یک حرکت مورب و دقیق برای درست برش زدن از نقطه‌ی شروع تا نقطه‌ی انتها نیاز است.

این مثالی از یک رفتار خطی است. مهندسین از این روش برای برای انتقال نقطه به نقطه‌‌ی یک جسم با سرعتی ثابت، استفاده می‌کنند.

(اگر دقت کنید تغییرات در جهت محورهای x و y، متناسب با یکدیگر است و بر روی صفحه چوب در هر سیکل کاری، دقیقاً یک خط مستقیم را برش می‌زنیم)

رفتار سهموی (Circular Interpolation)

در ادامه آموزش سرو موتور، اکنون می‌خواهیم یک شکل دایره‌ای را بر روی یک تکه چوب برش بزنیم.

در این حالت نیز حرکت برش زنی با دو سروو موتور کنترل می‌شود؛ یکی برای محور x و دیگری برای محور y.

برای هماهنگی بین محورهای x و y بایستی دستگاه برش چوب در مسیری دایره‌ای بین نقطه‌ی شروع و انتها با سرعتی ثابت حرکت کند.

به این حرکت، رفتار سهموی می‌گویند. مهندسین از این روش برای جابه‌جایی یک شیء بر روی مسیری انحنایی و غیر مستقیم استفاده می‌کنند.

بخش چهارم: تکنولوژی و طراحی کنترل‌کننده‌های حرکت

۴٫۱ معرفی و طبقه بندی

معرفی

از سیستم کنترل حرکت به منظور به اجرا درآوردن فرآیندها و تغییرات، متناسب با مشخصات حرکت موردنظرمان (profrile motion)، استفاده می‌شود.

اجزای مختلف یک سیستم چیست؟
چگونه اجزای مختلفی برای رسیدن به هدفی واحد، همزمان باهم کارشان را انجام می‌دهند؟

آموزش سرو موتور و در اینجا هدف هریک و چگونگی متصل شدن این اجزاء به یکدیگر و تشکیل یک سیستم کنترل حرکت را تشریح می‌کنیم.

اجزای یک سیستم سرو موتور

اجزای یک سیستم سرو موتور

اجزای سیستم

سیستم کنترل حرکت، مسئول فرمان‌دهی و ارسال دستورات لازم برای موشن (یا به عبارت دیگر سازماندهی حرکت) هر یک از محورها در عملیات‌های مختلف می‌باشد.

در ساده‌ترین حالت خود، یک سیستم کنترل حرکت از ۶ بخش زیر تشکیل می‌شود:

6 جزو سرو موتور

6 جزو سرو موتور

  1. رابط اپراتور Operator Interface
  2. پردازنده نظارت‌کننده Supervisory Processor
  3. کنترل‌کننده حرکت Motion Controller
  4. تقویت‌کننده‌ی توان یا واحد درایو Power Amplifier or Drive Unit
  5. موتور/اکچوئیتور Motor/Actuator
  6. فیدبک انکودر Feedback Encoder

۴٫۲ رابط و پردازنده

رابط اپراتور، مسیری آسان برای ارسال فرمان شروع (start)، توقف (stop)، تغییر سرعت، تغییر جهت و … به سیستم حرکت را فراهم می‌کند.
در برخی کاربردها ممکن است نیازی به رابط اپراتور نداشته باشیم. شاید واژه‌ی HMI به گوشتان خورده باشد!

یک پردازنده‌ی ناظر به عملکرد سیستم، که اغلب یک PLC است، برنامه‌ای برای محافظت و پشتیبانی کردن از رابط اپراتور و کنترل‌کننده‌ی حرکت، ارائه می‌دهد (رابط HMI و کنترل‌کننده‌ی حرکت).

همچنین ممکن است اطلاعات سنسورهای دیگر را بازخوانی کرده
و تغییراتی در سیستم حرکت اعمال کند یا اینکه وضعیت سنسورها را به سیستم کنترل حرکت ارسال کند.

۴٫۳ کنترل‌کننده حرکت

کنترل‌کننده حرکت، سیگنال‌هایی را از پردازنده دریافت کرده، با تحلیل‌هایی که انجام می‌دهد به نتایجی رسیده
و سیگنال‌هایی را به منظور ایجاد تغییرات در دستگاه‌ها و موتورها به درایو ارسال می‌کند.

به علت پایین بودن سطح توان سیگنال‌های ارسالی از موشن کنترلر، این سیگنال‌ها قدرت لازم برای انجام تغییرات و فرآیندهای فیزیکی را ندارند.
فلذا این سیگنال‌ها به واخد درایو ارسال شده تا تغییرات و فرآیندهای مختلف با قدرت بیشتر از طریق واحد درایو به موتور یا اکچوئیتر فرمان داده شود.

کنترل‌کننده حرکت ممکن است یک ماژول مجزا دربین ماژول‌های PLC باشد،
یا اینکه به عنوان یک واحد مستقل که ترکیبی از کنترل‌کننده حرکت و پردازنده است، مورد استفاده قرار گیرد.

۴٫۴ واحد درایو

سروو درایو (برای یک موتور سروو) و AC درایو (برای یک موتور AC)،
سیگنال‌های کنترل‌کننده‌ی سطح پایین را به توان‌های قوی‌تر و بالاتر تبدیل کرده تا توان مورد نیازِ موتور یا اکچوئیتور برای جابه‌جایی تجهیزات کارخانه را فراهم کنند.

حلقه‌های کنترلی بسیاری به منظور هرچه دقیق‌تر شدن کنترل حرکت، در سیستم درایو اجرا می‌شود.
درایو، فیدبکی از انکودر دریافت کرده و سیگنال موتور را تا رسیدن به مشخصات حرکتی مطلوبمان تغییر می‌دهد.

در برخی از سیستم‌های کنترل حرکت، اکچوئیتور (عملگر) ممکن است نیوماتیکی یا هیدرولیکی باشد اما در اکثر نمونه‌ها، وابسته به موتورهای الکتریکی قدرتمند است.

سروو درایو

سروو درایو

۴٫۵ عملگر و موتور

اکثر عملگرها (Actuator) مبتنی بر یکی از دو نوع موتور زیر هستند:

  • موتور AC
  • سروو موتور

موتوری که برای یک کاربرد و عملیات انتخاب می‌کنیم، متناسب با نیازمندی‌های حرکتی، ماشین‌ها و دستگاه‌های کارخانه، انتخاب می‌کنیم.

در ادامه آموزش سرو موتور ، تفاوت‌های اصلی موتورهای AC و سروو موتورها را بررسی می‌کنیم.

موتور AC

موقعیت، شتاب، سرعت و گشتاور یک موتور AC با تغییرات فرکانس برق AC ای که به سیم‌‎پیچ‌های موتور داده ‌می‌شود، کنترل و تغییر می‌کنند.
یک موشن کنترلر (کنترل‌کننده‌ی حرکت) سیگنال‌هایی که حاوی دستورات است را ایجاد کرده و به درایو AC ارسال می‌کند.

درایو AC، معمولا به عنوان یک درایو تغییردهنده‌ی فرکانس VFD) Variable Frequency Drive) یا اینورتر Inverter، به‌کار برده می‌شود.
البته هر دو کاربرد فوق دارای قواعد کاری مشابهی هستند.

موتورهای AC، به طور کلی در حالت سرعت ثابت در یک بازه‌ی زمان مشخص Velocity/Time کار می‌کنند.
این بدان معناست که برای جا‌به‌جا کردن جسمی با موتور در مسافتی مشخص، کنترلر به درایو فرمان داده،
سپس درایو به موتور دستور می‌دهد که با یک سرعت ثابت برای یک بازه‌ی زمانی مشخص به گردش درآید.

موتورهای AC در فرآیندهای صنعتی‌ای که به رنج‌های بالای RPM (دور در هر دقیقه) نیازمندیم، استفاده می‌شوند.
میکسرها، فن‌ها، اره‌های دوار، برش‌زن‌های دوار، پمپ‌های سانتریفیوژ با سرعت متغیر و نوار نقاله‌ها از جمله کاربردهایی است که برای موتورها و درایوهای AC می‌توان نام ببریم.

از موتورهای AC برای کاربردهایی نظیر موارد زیر نمی‌توانیم استفاده کنیم:

  • موقیعیت‌یابی و جاگیری‌های دقیق (موتورهای AC عموماً فیدبک موقعیت ندارند)
  • حمل‌کردن خیلی سریع بارهای سنگین (موتورهای AC عموماً دارای گشتاور پایینی هستند)
  • حمل‌کردن بارها به صورت عمودی (مستقیماً به بالا و پایین)، یا مواقعی که بایستی در زمان توقف، موقعیت خود را حفظ کرده و هیچ تغییری نکنند.
    (موتورهای AC عموماً قادر به ثابت نگه‌داشتن یک بار در تقابل با نیروهای خارجی نیستند)

سرو موتور AC

سروو موتورهای AC در واقع مدلی از موتورهای DC بدون جاروبک هستند.
برخلاف موتورهای AC از دو جفت سیم‌پیچ و مغناطیس دائمی ساخته شده‌اند.

سرووها با تغییردادن فرکانس برق، جریان برق و فاز برق، موتور را کنترل می‌کنند.
این توانایی که سرووها می‌توانند جریان موتور را کنترل کنند، این امکان را به آنها می‌دهد که گشتاور موتر را تنظیم کرده و موتور را با سرعت مطلوبمان به گردش درآوند.

سرووها فضای کمی را اشغال کرده، سریع بوده و قابل کنترل‌پذیریِ دقیق هستند
و برخلاف موتورهای AC دارای گشتاور راه‌اندازی سریع می‌باشند.
همچنین سرووها قادر به ماندن در یک پوزیشن ثابت در تقابل با نیروهای خارجی هستند.

کاربردهایی که در آنها به دقت، پوزیشن‌یابی دقیق، هماهنگی چند محوره، کنترل دقیق گشتاور و سرعت موتور نیازمندیم، استفاده از سروو موتورها بهترین راه‌حل می‌باشد.

۴٫۶ فیدبک انکودر Feedback Encoder

یک مبحث مهم در آموزش سرو موتور ، یک سروو موتور عموماً به همراه یک وسیله‌ی فیدبک دهنده مثل انکودر، استفاده می‌شود؛
در واقع انکودر و سروو را به صورت جفت استفاده‌ می‌کنیم. انکودر، موقعیت یا سرعت شفت روتور را به سیستم کنترل گزارش می‌دهد.

بهره‌‌مندی از فیدبک انکودر این مزیت را دارد که سیستم موشن از موقعیت و سرعت موتور در هر لحظه‌ای مطلع است.
(که این قابلیت بسیار برای سیستم کنترل حرکت ضروری است)

بهر‌مندی از فیدبک در هر دو مورد موقعیت شفت و جریان کاری موتور، برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالا برای کنترل گشتاور موتور داریم، بسیار ضروری است.

بخش پنجم: کاربردهای صنعتی

۵٫۱ معرفی کاربردهای motion

در این بخش با برخی از کاربردهای رایج کنترل حرکت (motion) آشنا می‌شوییم:

  • جدول موقعیت XY
  • پیچیدن نخ و ریسمان
  • دریل کردن و سوراخ‌زن
  • لیبل و برچسب زدن
  • برش زدن

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از این کاربردها استفاده می‌شود.
برای مثال از جدول موقعیت XY ممکن است به منظور جاگذاری و پوزیشن‌دهی یک قطعه فلز استفاده شود تا دریل بتواند دقیقا سوراخی در محلی که انتخاب می‌کنیم، ایجاد کند.

در طول این آموزش سرو موتور، به بررسی کاربردهای موشن کنترل می‌پردازیم،
سعی کنید ۴ نکته‌ی زیر را در مورد هر کاربر بررسی کرده و آموخته‌های خود را بیازمایید:

  1. چند محور حرکت نیاز است؟
  2. کدام مشخصات حرکت برای هر محور معمول است؟
  3. چه نوع هماهنگی‌ای بین محورها نیاز است؟
  4. چه میزان دقت و سرعت در حرکت نیاز داریم؟

مهندسین کنترل حرکت به اطلاعات بیشتری برای طراحی یک سیستم کنترل حرکت ایمن و مفید نیازمندند؛
اما ۴ مورد فوق در تمامی کاربردها بایستی بررسی شوند.

باهم چند مثال از کاربردهای موشن کنترل در کارخانه‌ها را بررسی می‌کنیم!

۵٫۲ برش زدن در حرکت

تصور کنید که می‌خواهیم یک تکه چوب را در هنگام حرکت بر روی نوار نقاله برش بزنیم!

برش پروازی کاربردی است که ترکیبی از تطبیق سرعت و برش زنی برای دو محور حرکت می‌باشد.

از یک سنسور به منظور تشخیص عبور یک تکه کامل چوب استفاده شده،
همچنین می‌دانیم سرعت حرکت عبور چوب با سرعت نوار نقاله یکی است.
در نتیجه اره سرعت خود را با سرعت چوب هماهنگ کرده و زمانی که سرعت اره به سرعت چوب می‌رسد،
در وضعیتی که هر دو درحال حرکت هستند، برشی را بر روی چوب ایجاد می‌کند.

۵٫۳ جدول موقعیت XY

تصور کنید که می‌خواهیم قرارگرفتن درست قطعات مختلف بر روی یک برد الکتریکی را ارزیابی کنیم!

یک برد الکتریکی، بر روی یک نوار نقاله حرکت کرده تا به موقعیت شروع بازرسی می‌رسد.
سپس بر روی یک نوار نقاله‌ی جدید قرار گرفته، که تمامی این نوار نقاله با تکنولوژی تخته جدول XY، پشتیبانی شده است.
برد الکترونیکی دقیقاً زیر یک دوربین بازرسی بسیار حرفه‌ای با قدرت تشخیص بالای موقعیت‌ که برای این کاربرد بسیار ضروری است قرار می‌گیرد.

در این کاربرد نیاز به سروو درایوی هم برای محور X و هم برای محور Y هستیم. محور X به برد را به چپ و راست می‌برد، در همان زمانی که محور Y، برد را به جلو و عقب می‌برد.

۵٫۴ نخ و ریسمان پیچ

آیا از نزدیک یک گلوله‌ی ریسمان یا یک قرقره‌ی نخ را دیده‌اید!

در فیلم زیر مشاهده می‌کنیم که نخ براساس یک الگوی تکراری به دور یک هسته‌ی استوانه‌ای پیچیده می‌شود.

هسته استوانه‌ای درونی (که معمولا یک قرقره است) به وسیله‌ی یک موتور به گردش در می‌آید
و رشته‌ها (نخ، ریسمان، سیم) به وسیله‌ی جلو و عقب رفتنِ هماهنگِ دستگاه به دور قرقره پیچیده می‌شود.

۵٫۵ دریل و سوراخ‌زن

ایجاد یک حفره و آماده سازی آن حفره برای پیچ کردن آن به قطعات دیگر یا مصارف دیگر، از رایج‌ترین فرآیندهای صنعتی می‌باشد.

ابتدا مواد یا جسمی که بایستی حفره بر روی آن ایجاد شود، دقیقا در پوزیشن مورد نظر قرار گرفته،
سپس متناسب با ماده‌ای که بایستی حفره بر روی آن ایجاد شود و قطر حفره‌ی مطلوبمان، سرعت دریل تنظیم شده و دریل سوراخی را درون آن ماده ایجاد می‌کند.

در انتهای کار به منظور دقیق بودن قطر حفره‌ای که ایجاد کرده‌ایم
ضربات سریعی به دیواره‌ی حفره‌ای که ایجاد کرده‌ایم زده می شود تا دقیقا به قطر مطلوبمان برسیم.

در این کاربرد همواره گشتاور و جهت گردش موتور کنترل می‌شود.

۵٫۶ لیبل و برچسب زدن

برچسب زدن بر روی محصولات یکی از معمول‌ترین کاربردهای صنعتی موشن کنترلر است.
این کار بسیار دشوارتر از آنچه به نظر می‌رسد، می‌باشد.

لیبلی که باید بر روی محصول زده شود به صورت یک رول بسیار بزرگ به تولید کننده داده می‌شود.
برچسب‌ها، ابعادی تقریبا مساوی دارند. محصولات نیز با فواصل نسبتاً مساوی بر روی خط تولید حرکت می‌کنند.
ولیکن این تساوی بودن‌ها حتمی نیست.

فوت و فن نسبتاً پیچیده‌ای برای دقیق زده شدن این برچسب‌ها بر روی محصولات لازم است.

هم به یک جدول موقعیت به منظور قرارگیری محصولات با فاصله‌ی یکسان از یکدیگر و هم به یک سنسور برای تشخیص ابعاد دقیق و مورد نیاز برچسب برای زده شدن بر روی محصول نیاز است.
سیستم کنترل حرکت با همزمان کردن حرکت برچسب با حرکت محصول، برچسب را دقیقاً در قسمت مشخص‌شده‌ی محصول می‌چسباند.

توسط | ۱۳۹۷-۶-۱۲ ۱۶:۴۷:۵۰ +۰۴:۳۰ ۴ تیر ۱۳۹۷|اتوماسیون صنعتی, تکمیل شده دسته بندی ها|برچسب ها:٪ s |بدون ديدگاه

در باره نویسنده :

ما یه هدف مشترک داریم و میخوایم مهارت هایی که توی صنعت لازمه رو به افراد آموزش بدیم تا روزی که کالای ایرانی در دنیا بهترین باشه. اگه شما هم هدفتون همینه، نماتکی بشید. (:

ثبت ديدگاه

در کمتر از 20 ثانیه عضو شوید و بیش از 100 آموزش رایگان در اختیار شماست.
ویدئوها را برایم بفرست
ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی بیزاریم.
Close