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Quelle est la différence entre un servovariateur et un contrôleur de mouvement ?

02 Nov 2021
Experts Kollmorgen

Dans le monde de l'automatisation, la frontière peut être mince entre ce qui est considéré comme un contrôleur de mouvement et ce qui représente un servovariateur de base. Il est essentiel de comprendre la fonctionnalité et l'intelligence de chaque dispositif car, dans de nombreuses applications, un contrôleur de mouvement et un servovariateur sont nécessaires pour compléter le système.

Le système d'asservissement

Un servomoteur est alimenté par un servovariateur qui fournit une tension et un courant aux bobines du moteur, puis contrôle le retour d'information pour fermer la boucle d'asservissement. Dans la plupart des cas, le servovariateur se compose de trois boucles d'asservissement intégrées – la boucle de courant (ou de couple), la boucle de vitesse et la boucle de position – qui interagissent les unes avec les autres pour créer un mouvement de précision. Le fonctionnement prévu du moteur déterminera quelles boucles sont nécessaires.

  • Dans une application de contrôle de couple, qui nécessite un couple spécifique, seule une boucle de courant est nécessaire. Le couple étant directement proportionnel au courant, il est régulé par un capteur qui fournit une rétroaction de courant au servovariateur.
  • Dans les applications de contrôle de la vitesse, il est courant de trouver à la fois des boucles de courant et de vitesse. La boucle de vitesse surveille un capteur qui fournit des informations sur la vitesse au servovariateur, puis utilise ces données pour ajuster la boucle de courant afin d'augmenter ou de diminuer le couple.
  • Enfin, une application de boucle de position utilise un capteur d'asservissement couplé au moteur qui envoie des informations de position au servovariateur ou au contrôleur de mouvement, qui à son tour signale à la boucle de vitesse d'augmenter ou de diminuer la vitesse, qui relaie ensuite les informations à la boucle de courant pour réguler le couple.

Définition des rôles du variateur et du contrôleur

Dans une application de commande de couple d'un servomoteur CC sans balai, un « dispositif » fournit un courant et une tension à un moteur sur la base d'une entrée commandée mesurée par rapport à la rétroaction de courant. L'appareil qui fournit la puissance au moteur est appelé, en termes appropriés, un variateur ou servovariateur. Un variateur de courant ou de couple est inutile s'il ne reçoit pas une commande spécifique lui indiquant le couple à produire. La commande peut provenir de diverses sources qui jouent essentiellement le rôle de « contrôleur ». La commande peut être aussi simple qu'une personne, fonctionnant comme un contrôleur, ajustant manuellement un potentiomètre pour appliquer un signal de +/- 10 Vcc au variateur en fonction du couple de sortie souhaité.Graphique du contrôleur de mouvement

Dans un système d'asservissement CC sans balai typique, trois boucles intégrées avec divers éléments de compensation et de filtrage sont présentes. La boucle interne (la boucle de courant) est contrôlée par la boucle de vitesse, qui à son tour est contrôlée par la boucle de position. La boucle de courant se trouve toujours dans le variateur, tandis que les boucles de vitesse et de position se trouvent soit dans le variateur, soit dans le contrôleur. La boucle de courant utilise un capteur de courant moteur pour mesurer le courant dans les enroulements du moteur, tandis que la boucle de vitesse utilise un capteur de vitesse (généralement un codeur) pour mesurer la vitesse du moteur, qui fournit également des informations de position pour fermer la boucle de position. 

Les contrôleurs de mouvement sont des dispositifs à microprocesseur dotés d'algorithmes complexes qui génèrent des formes d'onde à modulation de largeur d'impulsion (PWM). Les transistors de puissance à l'intérieur du servovariateur transfèrent les formes d'onde de courant et de tension pour alimenter le moteur. Le contrôleur de mouvement traite généralement les informations provenant des différentes boucles d'asservissement. Les contrôleurs utilisent les informations d'asservissement pour commuter le moteur afin qu'il se comporte exactement comme le microprocesseur l'a ordonné. En substance, l'intelligence fournie par le microprocesseur fait office de contrôleur, tandis que l'électronique associée aux dispositifs de puissance fait office de variateur. Fondamentalement, un contrôleur est l'élément qui applique une commande spécifique à une boucle de position, de vitesse ou de courant, tandis qu'un variateur fournit la tension et le courant aux moteurs en fonction des demandes du contrôleur. 

Le contrôleur est généralement un dispositif programmable qui stocke et exécute le code fourni par le programmeur. La programmation est développée dans de nombreux langages, tels que BASIC, C+/C++, VB, et les langages spécifiés dans les normes IEC 61131-3. Les contrôleurs disposent de nombreux éléments de sécurité pour éviter les surcharges ou arrêter le mouvement en cas de défaillance d'un composant. Les variateurs, quant à eux, ont tendance à se concentrer sur la réception des commandes d'entrée du contrôleur et sur la mise en marche et l'arrêt des transistors de puissance. Cela crée le courant et la tension nécessaires pour satisfaire le couple et la vitesse commandés.

Grâce aux progrès des microprocesseurs et aux nouveaux dispositifs de commutation, les contrôleurs et les variateurs sont de plus en plus imbriqués, le plus souvent dans des systèmes centralisés où toute l'électronique se trouve dans une seule armoire de commande. Dans les solutions décentralisées, le contrôleur de mouvement réside dans l'armoire, tandis que les variateurs sont installés près des moteurs et communiquent avec le contrôleur de mouvement centralisé par le biais d'un bus de champ de mouvement. 

À propos de l'auteur

Experts Kollmorgen

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Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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