Qual é a diferença entre um servo drive e um controlador de movimento?

Nov 01, 2023

Pela Equipe de Relatórios do Robô | 11 de julho de 2022

No mundo da automação, pode haver uma linha tênue entre o que é considerado um controlador de movimento e o que representa um servo drive básico. É fundamental entender a funcionalidade e a inteligência de cada dispositivo, pois, em muitas aplicações, um controlador de movimento e um servo drive são necessários para completar o sistema.

Um servo motor é alimentado por um servo drive que fornece tensão e corrente para as bobinas do motor e, em seguida, monitora o feedback para fechar o circuito do servo. Na maioria dos casos, o servo drive consiste em três loops de servo integrados – o loop de corrente (ou torque), loop de velocidade e loop de posição – que interagem entre si para criar movimento de precisão. A operação esperada do motor determinará quais loops são necessários.

Em uma aplicação de controle de torque de um servo motor CC sem escova, um "dispositivo" fornece corrente e tensão a um motor com base em uma entrada comandada medida em relação ao feedback de corrente. O aparelho que fornece energia ao motor é chamado, propriamente, de servo amplificador ou servo drive. Uma unidade de corrente ou torque é inútil a menos que receba um comando específico para dizer qual torque produzir. O comando pode vir de uma variedade de fontes que atuam essencialmente como o "controlador". O comando pode ser tão simples quanto uma pessoa, funcionando como um controlador, ajustando manualmente um potenciômetro para aplicar um sinal de +/- 10 Vdc ao inversor com base no torque de saída desejado.

Em um sistema servo DC brushless típico, três loops embutidos com vários elementos de compensação e filtragem estão presentes. O loop interno (o loop de corrente) é controlado pelo loop de velocidade, que por sua vez é controlado pelo loop de posição. O loop de corrente sempre reside no inversor, enquanto os loops de velocidade e posição residem no inversor ou no controlador. O loop de corrente usa um sensor de corrente do motor para medir a corrente nos enrolamentos do motor, enquanto o loop de velocidade usa um sensor de velocidade (normalmente um codificador) para medir a velocidade do motor, que também fornece informações de posição para fechar o loop de posição.

Os controladores de movimento são dispositivos baseados em microprocessadores com algoritmos complexos que geram formas de onda moduladas por largura de pulso (PWM). Os transistores de potência dentro do servo drive transferem as formas de onda de corrente e tensão para energizar o motor. O controlador de movimento normalmente processa as informações de feedback dos vários loops servo. Os controladores usam informações de feedback para comutar o motor para se comportar precisamente conforme comandado pelo microprocessador. Em essência, a inteligência fornecida pelo microprocessador atua como o controlador, enquanto a eletrônica associada aos dispositivos de energia atua como o drive. Basicamente, um controlador é o elemento que aplica um comando específico a um loop de posição, velocidade ou corrente, enquanto um drive fornece a tensão e a corrente aos motores conforme solicitado pelo controlador.

O controlador é tipicamente um dispositivo programável que armazena e executa o código fornecido pelo programador. A programação é desenvolvida em uma variedade de linguagens, como BASIC, C+/C++, VB e linguagens especificadas nos padrões IEC 61131-3. Os controladores possuem vários elementos de segurança para evitar sobrecargas ou parar o movimento em caso de falha de componentes. Os drives, por outro lado, tendem a se concentrar em receber os comandos de entrada do controlador e ligar e desligar os transistores de potência. Isso cria a corrente e a tensão necessárias para atender ao torque e à velocidade comandados.

Com os avanços em microprocessadores e novos dispositivos de comutação, controladores e drives estão se tornando cada vez mais interligados – principalmente em sistemas centralizados onde todos os componentes eletrônicos estão localizados em um único gabinete de controle. Em soluções descentralizadas, o controlador de movimento reside no gabinete enquanto os acionamentos são colocados perto dos motores e se comunicam com o controlador de movimento centralizado por meio de um barramento de campo de movimento.

Nota do editor:Este artigo foi escrito por uma equipe de especialistas em movimento e automação da Kollmorgen, incluindo engenheiros, atendimento ao cliente e especialistas em design.