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

Pela equipe do Robot Report | 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 servoacionamento básico. É fundamental compreender a funcionalidade e a inteligência de cada dispositivo, pois, em muitas aplicações, são necessários um controlador de movimento e um servoacionamento para completar o sistema.

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

Em uma aplicação de controle de torque de um servo motor CC sem escovas, 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 denominado, em termos próprios, servo amplificador ou servo acionamento. Um acionador de corrente ou torque é inútil, a menos que receba um comando específico para informar 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 Vcc ao inversor com base no torque de saída desejado.

Em um típico sistema servo CC sem escovas, três loops incorporados com vários elementos de compensação e filtragem estão presentes. O loop interno (loop de corrente) é controlado pelo loop de velocidade, que por sua vez é controlado pelo loop de posição. A malha de corrente sempre reside no inversor, enquanto as malhas de velocidade e posição residem no inversor ou no controlador. O circuito de corrente utiliza um sensor de corrente do motor para medir a corrente nos enrolamentos do motor, enquanto o circuito de velocidade utiliza um sensor de velocidade (normalmente um codificador) para medir a velocidade do motor, que também fornece informações de posição para fechar o circuito 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 servoconversor 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 circuitos 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 controlador, enquanto a eletrônica associada aos dispositivos de potência atua como drive. Basicamente, um controlador é o elemento que aplica um comando específico a uma malha de posição, velocidade ou corrente, enquanto um inversor fornece a tensão e a corrente aos motores conforme exigido pelo controlador.

O controlador é normalmente um dispositivo programável que armazena e executa código fornecido pelo programador. A programação é desenvolvida em diversas 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 nos microprocessadores e nos novos dispositivos de comutação, os controladores e drives estão 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 drives são colocados próximos aos motores e se comunicam com o controlador de movimento centralizado através 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.