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Qual é a diferença entre um servodrive e um controlador de motion?

No mundo da automação, pode haver uma linha tênue entre o que é considerado um controlador de motion e o que representa um servodrive básico.  É fundamental entender a funcionalidade e a inteligência de cada dispositivo, já que, em muitas aplicações, tanto um controlador de motion quanto um servodrive são necessários para completar o sistema.

O sistema servo

Um servomotor é acionado por um servodrive que fornece tensão e corrente às bobinas do motor e então monitora o feedback para fechar a malha de controle.  Na maioria dos casos, o servodrive consiste em três malhas de controle integradas, o circuito de corrente (ou torque), o circuito de velocidade e o circuito de posição, que interagem entre si para criar um motion de precisão.  A operação esperada do motor determinará quais malhas de controle são necessárias.

  • Em uma aplicação de controle de torque, que exige um torque específico, apenas um circuito de corrente é necessário.  Considerando que o torque é diretamente proporcional à corrente, o torque é regulado por um sensor que fornece feedback de corrente ao servodrive.
  • Com aplicações de controle de velocidade, é comum encontrar tanto circuitos de corrente quanto de velocidade. O circuito de velocidade monitora um sensor que fornece informações de velocidade ao servodrive e então usa esses dados para ajustar o circuito de corrente para aumentar ou reduzir o torque.
  • Por fim, uma aplicação de circuito de posição utiliza um sensor de feedback acoplado ao motor que envia informações de posição ao servodrive ou controlador de motion, que, por sua vez, sinaliza o circuito de velocidade para aumentar ou diminuir a velocidade e então retransmite as informações ao circuito de corrente para regular o torque.

Definição das funções do drive e do controlador

Em uma aplicação de controle de torque de um servomotor DC sem escova, um "dispositivo" fornece corrente e tensão a um motor com base em uma entrada comandada medida com relação ao feedback de corrente.  O aparelho que fornece energia ao motor é chamado, em termos adequados, de amplificador servo ou servodrive.  Um drive de torque ou corrente será inútil se não receber um comando específico que lhe informe que torque produzir.  O comando pode vir de diversas fontes, que essencialmente atuam como o "controlador".  O comando pode ser simples, como uma pessoa, atuando como um controlador, ajustando manualmente um potenciômetro para aplicar um sinal de +/- 10 VDC ao drive com base no torque de saída solicitado.Gráfico do controlador de motion

Em um típico sistema servo DC sem escova, há três circuitos integrados com vários elementos de compensação e filtragem.  O circuito interno (de corrente) é controlado pelo circuito de velocidade, que, por sua vez, é controlado pelo circuito de posição.  O circuito de corrente sempre reside no drive, enquanto os circuitos de velocidade e loops de posição residem no drive ou no controlador.  O circuito de corrente usa um sensor de corrente do motor para medir a corrente nos enrolamentos do motor, enquanto o circuito de velocidade usa um sensor de velocidade (geralmente um encoder) para medir a velocidade do motor, que também fornece informações de posição para fechar o circuito de posição. 

Controladores de motion são dispositivos baseados em microprocessador com algoritmos complexos que geram formas de onda com modulação por largura de pulso (PWM). Transistores de potência no servodrive transferem as formas de onda de corrente e tensão para energizar o motor. O controlador de movimento tipicamente processa as informações de feedback das várias malhas de controle.  Os controladores usam informações de feedback para comutar o motor para que ele se comporte exatamente conforme comandado pelo microprocessador.  Em resumo, a inteligência fornecida pelo microprocessador atua como o controlador, enquanto os componentes eletrônicos associados aos dispositivos de potência atuam como o drive. Basicamente, um controlador é o elemento que aplica um comando específico a um circuito de posição, velocidade ou corrente, enquanto um drive fornece a tensão e a corrente aos motores conforme exigido pelo controlador. 

O controlador é tipicamente um dispositivo programável que armazena e executa código fornecido pelo programador.  A programação é desenvolvida em várias linguagens, como BASIC, C+/C++, VB e linguagens especificadas em padrões IEC 61131-3.  Os controladores têm vários elementos de segurança para evitar sobrecargas ou movimento parado no caso de falhas do componente.  Os drives, por outro lado, tendem a focar o recebimento de comandos de entrada do controlador e ligar e desligar os transistores de potência. Isso cria a corrente e a tensão necessárias para atingir o torque e a velocidade comandados.

Com os avanços em microprocessadores e novos dispositivos de comutação, os controladores e os drives estão ficando cada vez mais interligados, principalmente em sistemas centralizados em que os componentes eletrônicos ficam juntos em um só gabinete de controle.  Em soluções descentralizadas, o controlador de motion reside no gabinete em que os drives estão perto dos motores e se comunicam com o controlador de motion centralizado por meio de um barramento de comunicação de motion. 

Sobre o Autor

Especialistas Kollmorgen

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Esse blog foi um esforço colaborativo do time de motion e dos experts em automação na Kollmorgen, incluindo especialistas da engenharia, atendimento ao cliente e de desenvolvimento de projetos. Sempre que você começar um projeto, estamos aqui para ajudá-lo.

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