AJUSTE DE LA TARJETA MCW151
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1.2. 151 intercambia varias se ales con el servodriver Principalmente la tarjeta MCW151 env a una referencia de velocidad desde el generador de perfiles si el par metro SERVO del eje est a ON desde el DAC en caso que el par metro SERVO est a OFF al driver y recibe una posici n medida desde el driver encoder Estas se ales sirven para cerrar el lazo de posici n en la tarjeta MCW 151 En este documento encontraremos informaci n sobre Ajustes Previos lazo de Velocidad del servo driver serie W Ajustes del lazo de Posici n P GAIN y VFF_GAIN de la tarjeta MCW 151 Ajuste de la tarjeta MCW 151 1 AJUSTES PREVIOS 1 0 Introducci n El objetivo de este documento es explicar c mo ajustar la tarjeta MCW 151 pero antes se debe hacer un ajuste previo en el servodriver Se debe ajustar el lazo de velocidad del servodriver 1 1 Ajuste del lazo de Velocidad Si se quiere una buena respuesta del sistema antes de ajustar el lazo de posici n en la tarjeta MCW 151 se tiene que ajustar el lazo de velocidad en el servodriver serie W Este lazo tiene que ajustarse para la din mica m s r pida que requiera la aplicaci n para asegurar que el sistema responder bien al comando de velocidad que le llegue desde el lazo de posici n MCW 151 Por lo tanto se deben ajustar el servodriver para la peor de las condiciones con las que va a trabajar de esta forma no nos deberemos preocupar por la respuesta del lazo de velocid
3. Ajuste de la tarjeta MCW 151 UNIDAD DE APLICACIONES OMRON 0 Ajuste de la tarjeta MCW 151 NDI CE INTRODUCCION 1 AJUSTES PREVIOS 10 INTRODUCCI N 11 AJ USTE DEL LAZO DE VELOCIDAD 12 EJEMPLO DE AJUSTE LAZO DE POSICI N 2 0 INTRODUCCI N 2 1 GENERADOR DE PERFILES 2 2 DESCRIPCI N DE GANANCIAS 2 2 1 GANANCIA PROPORCIONAL 2 2 2 GANANACIA INTEGRAL 2 2 3 GANANCIA FEEDFORWARD DE VELOCIDAD 2 2 4 GANANCIA DERI VATI VA 2 2 5 GANANCIA DE SALIDA DE VELOCIDAD 2 3 AJ USTE DE GANANCIAS 2 3 1 INTRODUCCI ON 2 3 2 USTE DEP GAIN 2 3 2 1 INTRODUCCI N 2 3 2 2 EJ EMPLOS 2 3 3 AJ USTE DE LA VFF GAIN 2 3 3 1 INTRODUCCI N 2 3 3 2 EJ EMPLO 2 3 4 AJ USTE FINAL PPF F Pb uu UJ PF PFF EP ETA EB Dr EON D UJ UI UI Ajuste de la tarjeta MCW 151 0 INTRODUCCION El presente documento es una gu a de ayuda para el ajuste de la tarjeta MCW 151 Como complemento a este documento est el manual de usuario de la tarjeta Para comenzar nos debemos dar cuenta que el interface entre la tarjeta y el driver serie W se realiza a trav s del Dual Port RAM DPRAM En el siguiente gr fico se muestra la relaci n entre Driver y tarjeta atrav s del Dual Port RAM Referencia Referencia anal gica de anal gica de velocidad par D P Prop sit general Ho usada de perfiles Programs BASIC Tarea 1 Tarea 2 Tarea 3 Comunicaciones MCW151 Se puede ver que la tarjeta
4. GAIN 2 Las se ales mostradas son rojo feedback de velocidad azul referencia de velocidad y verde error de seguimiento P_GAIN 0 1 OUT fo ero ve SPEED o 5 Am Ajuste de la tarjeta MCW 151 P_GAIN 1 aca fo x Peron 38 ve sPEED 4x Jo l Jon A 4 8 FE fo SONET Moe Fa ba TA pom AN EE Tiago Options psi E Ajuste de la tarjeta MCW 151 2 3 3 Ajuste de VFF GAIN 2 3 3 1 Introducci n MCW151 W SERVO Generador de Perfiles Enc _Resoluci n El objetivo es tener la misma relaci n entre los puntos 1 y 5 Se pueden hacer los c lculos de diferentes formas Para hacer un ejemplo num rico daremos por hecho que los ajustes en el servo W son los de defecto para usar con un variador o con otro ajuste se deber n cambiar los valores necesarios Se quiere en el punto 0 un perfil con una velocidad SPEED flancos s el lazo del servo siempre trabaja en flancos de encoder independientemente del valor del par metro UNITS y se quiere recibir esa misma velocidad desde el motor en el punto 1 Vamos a ver que valor de V_FF cumple esta condici n Si en el punto 1 queremos SPEED flancos s en el punto 2 como referencia de velocidad en el servodriver tenemos en revoluciones por segundo y considerando la resoluci n del encoder en flancos por revoluci n SPE
5. ED flancos lrevoluci n 5 Enc _ resoluci n Y en el punto 3 tenemos la referencia de velocidad en revoluciones por minuto r p m SPEED flancos 1revoluci n 605 5 Enc _ resoluci n lmin Ajuste de la tarjeta MCW 151 En el punto 4 se obtiene la magnitud de la salida del lazo de posicion La relaci n entre este valor y la referencia de velocidad en r p m depende del motor y esta determinado por el parametro S RATE flan cos lrevoluci n 60s 1 5 Enc _ resoluci n ancos lmin rev f 5 RATE min En el punto 5 se deben considerar los efectos de la ganancia V_ff Este punto 5 es la velocidad que saca el generador de perfiles SPEED flancos lrevoluci n 605 1 1 5 Enc _ resoluci n _ flancos lmin S_ RATE G V_ ff m n Y todo esto tiene que ser igual a la velocidad deseada en flancos s SPEED flancos 1 1 SPEED flancos 5 Enc _ resoluci n _ flancos lmin RATE V_ Ff 5 min Por tanto Irevolucion 605 1 60 Enc _ resoluci n _ flancos lmin S_ RATE Enc _ resoluci n S RATE min Pero si lo hacemos en la pr ctica nos daremos cuenta que el valor adecuado es mucho mayor que el calculado La diferencia es el valor del servoperiodo SERVO PERI OD Los c lculos han sido hechos en segundos por lo tanto el valor que se debe aplicar es VFF GAIN ka as 106 SERVO _ PERIOD Si se configura esta ganancia correctamente el error de posici n ser muy peque o
6. ad La siguiente gr fica muestra un buen ajuste del lazo de velocidad Se observa como la se al de Feedback de velocidad en amarillo sigue con precisi n la referencia de Velocidad St eed Referenco e min 1 0 000 175 000 350 000 Time ms Ajuste de la tarjeta MCW 151 Los lazos de Par y Velocidad deben ser transparentes esto significa que se debe garantizar que la referencia de velocidad sea casi exactamente la velocidad real del motor Nota En la base de datos de Mechatronics Technical Information se encuentra un documento relativo al ajuste del servo serie W donde se puede encontrar toda la inf ormaci n necesaria para ajustar el lazo de velocidad El servodriver tiene que ser ajustado para control de velocidad o de par por lo tanto se debe configurar el parametro Pn000 1a06a9 1 2 Ejemplo de ajuste Cinta Dentada Cinta Dentada Poleas Dentadas Se debe ajustar la rigidez mas alta que se pueda antes de que el sistema empiece a oscilar porque cuanto mas altas sean las ganancias mejores seran las respuesta En este caso la rigidez se configur a 7 por lo tanto la ganancia del lazo de velocidad Pn100 ser 120 Hz la constante de tiempo integral Pn101 ser 800 x 0 01ms y la constante de tiempo del filtro del comando de par Pn401 ser 30 x 0 01ms Todo esto para una referencia de velocidad de 1100 r p m y unas rampas de aceleraci n y deceleraci n de 50 milisegundos El a
7. cercano a cero e independiente de la velocidad del movimiento Ajuste de la tarjeta MCW 151 2 3 3 2 Ejemplo Calculo de la ganancia VFF GAIN para una tarjeta MCW 151 conectada a un Servodriver serie W con un motor R88M W40030T S 8192 flancos por revoluci n y un S_RATE de 0 3667 El SERVO_PERIOD en la MCW151 est configurado a 500us Se obtiene VFF _ GAIN E LOJ 39 9467 8192 0 3667 500 Las siguientes gr ficas muestran las respuestas del sistema con diferentes valores de VFF_GAIN La mejor respuesta tiene que ser para el valor calculado de VFF_GAIN 39 95 Las se ales mostradas son rojo feedback de velocidad azul referencia de velocidad y verde error de seguimiento VFF_GAIN 20 pac gt ur a o ml VP EPEEO o ENEN FE x Ax p fnone px sie JA Pom Jun ALI 3 9 Trigger Options EH VFF_GAIN 38 5 xl LE P SPEED a o NET E 0 hoe 21 Ta Ete JA EA ibe dd yal Trigger Options LE JEE Eje a Ajuste de la tarjeta MCW 151 GAIN 39 95 OUT as o EEE 3 Jueerezo an o y EmN FE la o x EEU me J TI ll Jee INIS Ma Trigger Optiors g si VFF_GAIN 40 5 ayas BENATI Fa Pal NE SE po El i Aa Trigger Dptiors FE PURE 2 3 4 Ajuste Final
8. cia Proporcional La ganancia proporcional Kp crea una salida proporcional al error de seguimiento FE Todos los sistemas de control usan ganancia proporcional de hecho en muchos de ellos es suficiente con ajustar esta ganancia para obtener un control ptimo Esta ganancia es llamada 6 P_GAIN K FE 2 2 2 Ganancia Integral La ganancia integral Ki crea una salida que es proporcional a la suma de los errores de seguimiento FE que han ocurrido durante la operaci n La ganancia integral puede causar overshoot y normalmente se usa solo en sistemas que trabajan a velocidad constante o con aceleraciones muy suaves Esta ganancia es llamada GAIN GAIN K FE 2 2 3 Ganancia Feed forward de Velocidad La ganancia feed forward de velocidad Kvff crea una salida que es proporcional a los cambios en la posicion demandada DPOS e independiza el error de seguimiento de la velocidad consigue disminuir el error de seguimiento independientemente de la velocidad a la que trabaje la maquina Esto permite reducir el error proporcional de velocidad Este parametro puede configurarse para minimizar el error de seguimiento a velocidad constante despu s de haber configurado otras ganancias Esta ganancia se llama VFF GAIN VFF _ GAIN K ADPOS 2 2 4 Ganancia Derivativa La ganancia derivativa Kd crea una salida que es proporcional al cambio en el error de seguimiento FE y aumenta la respuesta ante
9. esos cambios manteniendo la misma estabilidad Puede crear una respuesta m s suave pero valores altos pueden producir oscilaciones Esta ganancia es llamada D GAIN D GAIN K AFE 2 2 5 Ganancia de Salida de Velocidad La ganancia de salida de velocidad Kov crea una salida que es proporcional a los cambios en la posici n medida MPOS y aumenta la suavidad del sistema Puede ser muy til para suavizar movimientos pero genera altos errores de seguimiento Esta ganancia es llamada OV_GAIN OV_GAIN K AP Ajuste de la tarjeta MCW 151 2 3 Ajuste de Ganancias 2 3 1 Introducci n Normalmente un sistema bien dise ado mecanica dimensionado del motor etc solo necesita P_ GAIN yVFF GAIN El resto de ganancias ayudan a ajustar sistemas con problemas de dise o 2 3 2 Ajuste de P GAIN 2 3 2 1 Introducci n P_GAIN es inversamente proporcional al error de seguimiento La siguiente f rmula muestra esta relaci n S RATE ENC RESOL P GAIN FE es tambien proporcional a la velocidad como muestra la formula Disminuyendo P GAIN se pierde din mica a mayor P GAIN mayor din mica Pero atenci n aumentar P GAIN por encima del limite provocara oscilaciones en la maquina Ver las siguiente graficas 2 3 2 2 Ejemplos Las siguientes graficas muestran la respuesta del sistema con diferentes valores de GAIN La mejor respuesta sera la que se utilice el valor mas alto de P GAIN antes de tener oscilaciones En este caso
10. juste de la inercia del sistema se hace por medio de la funci n autotuning Ver par metro Pn103 Ajuste de la tarjeta MCW 151 2 LAZO DE POSICI N 2 0 Introducci n El lazo de control de la MCW 151 detecta el movimiento de la m quina por medio de la rotaci n del servomotor y reduce el error por medio del feedback realimentaci n El siguiente diagrama muestra los bloques b sicos de control de la tarjeta dDPOS dt Generador de Perfiles Se al de Salida La MCW151 realiza el control de posici n seg n la posici n demandada DPOS La variable principal del controlador es el error de seguimiento FE que es calculado como la diferencia entre la posici n demandada DPOS y la posici n actual medida por el encoder MPOS La se al de salida es la referencia de velocidad requerida que controla la velocidad rotacional del servomotor Nota La posici n medida MPOS es la se al de realimentaci n generada por el encoder 2 1 Generador de Perfiles El generador de perfiles es el bloque matem tico responsable de calcular la consigna de posici n DPOS de cada eje en cada servo ciclo El perfil de posici n se genera seg n las instrucciones BASI C de movimiento comandadas desde los programas Las instrucciones de movimiento se almacenan en un buffer temporal hasta que son ejecutadas Posici n Tiempo Ajuste de la tarjeta MCW 151 2 2 Descripci n de las Ganancias 2 2 1 Ganan
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