Guía de aplicación y selección de servoaccionamientos en automatización industrial

Los servoaccionamientos son un componente fundamental en los sistemas de automatización industrial, que se utilizan para controlar con precisión la velocidad, la posición y el par de los motores. Su excelente rendimiento hace que se utilicen ampliamente en equipos de automatización como robots móviles AGV/AMR, robots industriales, máquinas herramienta CNC, etc. En este artículo se explorarán las funciones principales y las características técnicas de los servoaccionamientos, se compararán con otros accionamientos, se analizarán en detalle las consideraciones de selección de los servoaccionamientos, se presentarán sus aplicaciones en diferentes industrias y escenarios de aplicación, y se anticiparán las tendencias de desarrollo futuras.

Funciones básicas de los servoaccionamientos

El servoaccionamiento utiliza un sistema de control de bucle cerrado para ajustar con precisión la salida y lograr un control preciso del motor. Tiene las siguientes funciones:

1. Posicionamiento de alta precisión : a través de dispositivos de retroalimentación como codificadores, se puede lograr una precisión de posicionamiento extremadamente alta, adecuada para aplicaciones que requieren alta precisión.
2. Capacidad de respuesta dinámica : responda rápidamente a los cambios de carga para garantizar un funcionamiento estable del sistema.
3. Programabilidad : Tiene capacidades de programación flexibles y puede adaptarse a una variedad de escenarios de aplicación.
4. Función de protección : sobrecarga integrada, sobrecalentamiento, cortocircuito y otras funciones de protección para garantizar el funcionamiento seguro del equipo.

Comparación con otros controladores

Características técnicas del servoaccionamiento

Las características técnicas de los servoaccionamientos se reflejan en su eficiente sistema de retroalimentación, control multimodo y ahorro de energía de alta eficiencia.

1. Sistema de retroalimentación : utilizando un codificador de alta resolución, la precisión de la posición puede alcanzar ±0,01° y el tiempo de respuesta suele estar entre 1 y 2 ms.
2. Control multimodo : admite control de velocidad, posición y torque, y puede realizar más de 10,000 procesos de retroalimentación por segundo.
3. Alta eficiencia y bajo ruido : la eficiencia puede alcanzar más del 90% y el ruido de funcionamiento es inferior a 50 dB, lo que es adecuado para ocasiones con requisitos estrictos de ruido.

Escenarios de aplicación e industrias de los servoaccionamientos

Las aplicaciones específicas de los servoaccionamientos en diferentes campos incluyen:

• Industria de fabricación y ensamblaje : se utiliza en máquinas herramienta CNC, equipos de perforación y líneas de ensamblaje automatizadas para proporcionar un control preciso y una operación eficiente para satisfacer las necesidades de procesamiento de piezas de alta precisión.
• Logística y almacenamiento : en vehículos guiados automáticamente (AGV) y sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación, los servoaccionamientos ayudan a lograr un movimiento y posicionamiento rápidos y precisos, mejorando la eficiencia de la operación de almacenamiento.
• Embalaje e impresión : Los servoaccionamientos se utilizan para el control preciso del movimiento de equipos de embalaje, el transporte de papel y el posicionamiento de prensas de impresión, lo que garantiza la consistencia y la calidad del procesamiento del producto.
• Fabricación de automóviles : se aplica a robots de pulverización, brazos robóticos de soldadura y líneas de montaje en la producción de automóviles para mejorar la velocidad de fabricación y la precisión del producto.
• Equipo médico : se utiliza en equipos de automatización médica, como camas de exploración por TC y equipos de transporte automático, para proporcionar movimiento y posicionamiento precisos.
• Fabricación de semiconductores : la alta precisión y la operación a alta velocidad son particularmente importantes en la producción de semiconductores. Los servoaccionamientos se utilizan en equipos como máquinas de procesamiento de obleas y de litografía.

Consideraciones para la selección de servoaccionamientos

A la hora de seleccionar un modelo, preste atención a los siguientes puntos:

1. Capacidad de potencia y corriente
   • Potencia del motor compatible : seleccione un variador que coincida con la potencia nominal del motor para garantizar un funcionamiento adecuado.
   • Corriente de arranque y pico : considere la corriente pico que puede proporcionar el variador, generalmente 3 veces la corriente nominal, para manejar cambios de carga a corto plazo.
   • Corriente continua y máxima : seleccione un controlador que satisfaga las necesidades de funcionamiento estable a largo plazo y evite la sobrecarga.
2. Control de precisión
   • Resolución del sistema de retroalimentación : Los codificadores de alta resolución (por ejemplo, de 24 bits o más) pueden mejorar la precisión del control y son adecuados para aplicaciones que requieren precisión a nivel de micrones.
   • Tasa de fluctuación de velocidad : seleccione un controlador con una tasa de fluctuación de velocidad inferior al 0,1 % para garantizar una velocidad estable.
3. Protocolos e interfaces de comunicación
   • Compatibilidad de protocolo : admite protocolos industriales comunes (como CANopen, EtherCAT) para garantizar una comunicación fluida con otros dispositivos.
   • Control sincrónico multieje : se utiliza para sistemas multieje que requieren funcionamiento sincrónico.
   • Interfaz de E/S : elija una unidad con suficientes puertos de entrada/salida para una fácil integración.
4. Adaptabilidad ambiental​
   • Temperatura y humedad : asegúrese de que la unidad pueda funcionar de manera estable dentro del rango adecuado de temperatura y humedad ambiente.
   • Nivel de protección : cuando se utiliza en un entorno industrial, seleccione un controlador con un nivel de protección IP65 o superior.
   • Antivibración y golpes : elija productos con diseño de estructura antivibración en lugares donde la vibración es frecuente.
5. Integración y compatibilidad
   • Voltaje de suministro : Asegúrese de que el nivel de voltaje coincida con los requisitos de la aplicación.
   • Tamaño y espacio de instalación : seleccione una unidad de tamaño apropiado según el espacio del equipo.
   • Capacidad de integración del sistema : seleccione controladores que puedan conectarse sin problemas a los PLC y sistemas de control existentes.
6. Otras características
   • Funciones de seguridad : como la función de apagado de par seguro (STO), mejoran la seguridad operativa.
   • Ajuste automático : configure parámetros de forma rápida y sencilla y optimice el rendimiento.
   • Diagnóstico y monitoreo : admite monitoreo y diagnóstico en tiempo real para reducir el tiempo de inactividad.

Tendencias futuras de desarrollo

La tendencia de desarrollo futuro de los servoaccionamientos se centra en los siguientes aspectos:

1. Control inteligente y adaptativo : integre tecnología de IA para lograr autoaprendizaje y control adaptativo, analizar datos del sistema y ajustar automáticamente los parámetros para optimizar el rendimiento y reducir la intervención manual.
2. Diseño de alta eficiencia y ahorro de energía : se utilizarán ampliamente una mayor relación de eficiencia energética y tecnología de retroalimentación de energía para reducir el consumo de energía y satisfacer las necesidades de protección ambiental.
3. Miniaturización e integración : las unidades futuras serán más compactas y el diseño integrado reducirá la dificultad del cableado y el mantenimiento del sistema.
4. Control de alta velocidad y alta precisión : la velocidad de respuesta más rápida y el ancho de banda admiten un rendimiento dinámico más alto para cumplir con los requisitos de precisión en la fabricación y el procesamiento.
5. Conectividad en red e Internet de las cosas (IoT) : en línea con la Industria 4.0, las unidades futuras estarán más conectadas en red, lo que permitirá la monitorización remota y el diagnóstico de fallas, y logrará una gestión de producción más eficiente.
6. Sincronización multieje y control coordinado : satisface los requisitos de sincronización de aplicaciones complejas y mejora la coordinación del sistema y la eficiencia de producción.
7. Funciones de seguridad mejoradas : Las funciones de seguridad más completas incorporadas, como el apagado de torque seguro y la velocidad limitada segura, garantizan la seguridad del funcionamiento del equipo.

Conclusión

Los servoaccionamientos desempeñan un papel fundamental en la automatización industrial gracias a su control multifuncional y de alta precisión. Una selección razonable y la optimización de la aplicación pueden mejorar la eficiencia de la producción, reducir el consumo de energía y mejorar la competitividad corporativa. Con el avance de la tecnología, los servoaccionamientos se utilizarán más ampliamente y desempeñarán un papel importante en la promoción del desarrollo de la Industria 4.0.