Control de velocidad de un servo-motor.

Dado un perfil de velocidades debemos de conseguir que un servomotor realice las operaciones necesarias para realizarlo. Como se puede ver en la Figura 1 dicho perfil consta de tres velocidades diferentes y dos aceleraciones diferentes.

Figura 1. Perfil de velocidades deseado.

En este caso práctico vamos a utilizar material de la marca ABB. A continuación se detalla el material empleado:

Autómata programable CPU PM571 con módulo de entradas y salidasDC541.

Servo – Driver BSD 0200.

Servo – Motor BSM0200CN00.

Para la programación del autómata se ha utilizado el software CodeSyS 2.3, donde se ha realizado también un SCADA para la visualización en tiempo real del motor y la configuración manual si se desea de otro perfil de velocidades. Para la configuración del servo – driver el software BSDConfig.

Configuración de BSDConfig.

La conexión entre el servo – driver y nuestro pc, en este caso se realizar mediante un conversor Serie – USB, ya que la placa de Ethernet del pc se utiliza para la conexión del PLC que lo tenemos conectado a una red local.

Viendo los datos del perfil de velocidades dado, vemos que las diferentes velocidades a las que tenemos que controlar el motor son 800rpm, 1800rpm y 2800rpm. Por la placa de características del servo – motor vemos que nuestra velocidad nominal va a ser 3000rpm, así que todo correcto.

El servo – driver da la opción de realizar un control de velocidad y de posición o ambas, seleccionando el modo mediante una entrada digital. En este caso como es obvio seleccionamos el control de velocidad. Cuando volquemos la programación veremos que en la pantalla podemos visualizar “PSOF” donde el segundo carácter indicará si es S -> Speed o P -> Position.

En este servo – driver disponemos de 5 entradas digitales las cuales las hemos aprovechado para introducir los datos de giro en un sentido (Reverse), giro en el otro sentido (Forward), dos entradas para la selección de velocidad (X1 y X2) y el último para la configuración de las diferentes aceleraciones, si está activo tendrá una aceleración y sino otra aceleración.

Para poner en modo “RUN” el plc utilizaremos una de las salida que siempre se encuentra activada, sino tendríamos que haber utilizado otra entrada cosa que no es posible con el perfil de velocidades a implementar.

Programación con CodeSys 2.3

Para la programación no deberemos más que primeramente configurar e inicializar los módulos que tenemos instalado. Para ello los activaremos y en el caso correspondiente de las entradas/salidas indicaremos con que nombre de variable vamos a trabajar en nuestra programación.

Figura 2. Pantalla visualizada en el SCADA.

En el SCADA, que se puede visualizar en la Figura 2 se ha realizado una tabla para poder introducir los datos manuales, así como una gráfica en tiempo real. También tenemos unos botones de control, así como unos indicadores de colores que nos dicen en todo momento que selección se está llevando a cabo.

Para el perfil dado activaremos el botón de “PRECARGA” y seguidamente iniciaremos el proceso con el botón de “START/STOP” de esta manera inicializaremos un timer, en donde la salida y mediante unos condicionales dará paso a realizar el perfil de velocidades. En la gráfica de la derecha visualizaremos el tramo en el que nos encontramos. Y en la parte inferior derecha tenemos una gráfica en tiempo real de la velocidad del motor.

Si volvemos a presionar el botón “START/STOP” el motor se para pero el proceso se queda en pausa, de manera que si lo volviésemos a parar el proceso continuaría en el punto que lo hemos parado. Si quisiéramos reiniciar el proceso en esta situación de pausa no tendríamos más que pausar el boton de “RESET”.

Como buen ingeniero también he tenido en cuenta la seguridad y he puesto un botón de emergencia, por si tuviéramos que parar en seco el motor. Este nos reinicia todo el proceso y cuando lo quitamos tendremos que volver a dar al “START” para poder iniciar de nuevo el funcionamiento del motor.

Si intentáramos pulsar el botón de “TABLA” estado en marcha el proceso de “PRECARGA”, el proceso se pararía y nos daría una señal de error. Si solucionamos el problema deberemos volver a pulsar el botón de “START” para volver a poner en marcha el motor.

Como se muestra en la Figura 3 mediante el software BSDConfig podemos realizar la tarea de visualización en tiempo real también y además una vez detenido el proceso nos deja guardar los datos en Excel para poder trabajar con ellos.

Figura 3. Datos obtenidos con el BSDConfig.

Guardando los datos en Excel y posteriormente introduciéndolos en matlab, se gráfica los datos obtenidos con el monitor del BSD Config sobre los del perfil dado, quedando como resultado la gráfica que se puede observar en la Figura 4. Como se ve, coinciden casi perfectamente.

Figura 4. Perfil de velocidad práctico sobre el perfil dado.

A continuación dejo un video sobre el funcionamiento integro de la pantalla SCADA.