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Configurando a Entrada Analógica no Drive AKD

A entrada analógica dos drives AKD pode ser usada em diversas aplicações: como comando de corrente (torque), comando de velocidade, comando de posição, velocidade alvo da tarefa de movimento e para monitoração de limites de tensão do usuário.

Pinagem do Conector X8

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Figura 1 - Localização do conector X8 (direita).

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Figura 2 - Pinagem do conector X8, ressaltando pinos da entrada analógica.

Tela de Configuração

Para acessar a tela de configuração da entrada analógica, o usuário deve abrir o WorkBench (para esse tutorial, será usada a versão em português do software). Ao abrir o WorkBench, o usuário deve se conectar ao AKD que será configurado e clicar no item “Entrada Analógica” do menu lateral do drive, conforme ilustrado na Figura 3.

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Figura 3 - Tela de Configuração da entrada analógica.

Ao acessar essa tela, pode-se observar as configurações básicas da entrada analógica. Em seguida, deve-se clicar no botão “Mais >>” para poder ter acesso a todas as configurações disponíveis.

Modos da Entrada Analógica

A primeira configuração disponível é o modo de entrada analógica (abreviada para “Modo Entr. Analóg.:” na tela de configuração). Os modos disponíveis são os seguintes:

  1. Monitor;
  2. Fonte de Comando;
  3. Velocidade Alvo Tarefa de Mov.;
  4. Monitoração de Limites do Usuário.

0. Monitor

Faz apenas a leitura do valor analógico – o valor lido pode ser utilizado como uma variável no caso do drive estar sendo controlado por um PLC (PDMM).

1. Fonte de Comando

O modo “Fonte de Comando” só funciona quando o parâmetro DRV.CMDSOURCE está definido como 3 (analógico). A tensão medida será configurada para a escala desejada pelo usuário utilizando os seguintes parâmetros:

  • AIN.ISCALE (caso se deseje utilizar a entrada como comando de torque);
  • AIN.VSCALE (caso se deseje utilizar a entrada como comando de velocidade;
  • AIN.PSCALE (caso se deseje utilizar a entrada como comando de posição).

As configurações para cada um dos tipos de comando são muito semelhantes e possuem o mesmo número de parâmetros de ajuste.

Exemplo: o usuário deseja configurar o drive para receber um comando de velocidade pela entrada analógica onde cada V na entrada analógica corresponde a 100 RPM (ou seja, caso a entrada seja 2,5 V, o comando de velocidade será 250 RPM).

Passos a serem seguidos:

  1. Ajustar o parâmetro DRV.CMDSOURCE para “3 – Analógico”:

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    Figura 4 - Configuração do drive para modo de comando analógico.

  2. ​​​​​Ajustar o parâmetro DRV.OPMODE para “1 – Modo Velocidade”:

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    Figura 5 - Configuração do drive para controle de velocidade.

  3. Ajustar parâmetro AIN.MODOE (“Modo de Entra. Analóg.”) para “1 – Fonte de Comando”:

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    Figura 6 - Configuração da entrada analógica como fonte de comando.

  4. Ajustar parâmetro AIN.VSCALE (“Escala”) para 100 (RPM/V):

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    Figura 7 - Configuração do parâmetro de escala da entrada analógica como fonte de comando.

2. Velocidade Alvo da Tarefa de Movimento

Este modo é usado para gerar uma velocidade alvo de uma tarefa de movimento. Este modo funciona quando os parâmetros DRV.OPMODE e DRV.CMDSOURCE são definidos como “2 – Posição” e “0 – Serviço” respectivamente.

3. Monitoração de Limites de Usuário

No modo de monitoração de limites do usuário, a entrada analógica age como um alarme para as tensões lidas na entrada analógica. O usuário deve configurar quatro parâmetros para utilizar este modo corretamente:

  • AIN.UVFTHRESH – Limite de subtensão para acionar falha definida pelo usuário na entrada analógica.
  • AIN.UVWTHRESH – Limite de subtensão para acionar aviso definido pelo usuário na entrada analógica.
  • AIN.OVFTHRESH – Limite de sobretensão para acionar falha definida pelo usuário na entrada analógica.
  • AIN.OVWTHRESH – Limite de sobretensão para acionar aviso definido pelo usuário na entrada analógica.

A configuração destes parâmetros pode ser feita diretamente na tela de configuração da entrada analógica, conforme a Figura 8.

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Figura 8 - Configuração para monitoração de limites do usuário. Nesse caso, o controlador foi configurado para gerar aviso quando o valor lido na entrada analógica estiver fora do intervalo ± 7V e para gerar falha quando o valor estiver fora do intervalo ± 9V. No momento da captura da imagem, a tensão lida era de -8.469 V, por isso foi gerado um aviso (“257 Warning: Analog Input under voltage.”), mas não uma falha.

A imagem mostra uma situação onde a tensão lida na entrada analógica (-8.469 V) está fora do intervalo definido para gerar um aviso (± 7V), mas não está fora do intervalo definido para gerar falha (± 9V). Por isso, pode-se ver o aviso: “257: Warning: Analog Input under voltage.”.

Parâmetros Adicionais

Sistemas com leituras analógicas possuem offsets e ruídos que podem comprometer o bom funcionamento da máquina. Para a entrada analógica operar de maneira adequada, a Kollmorgen disponibiliza alguns parâmetros adicionais que ajudam a aumentar a robustez do sistema.

Filtro Passa-Baixa (AIN.CUTOFF)

O filtro passa-baixas é utilizado para atenuar eventuais ruídos que podem influenciar no sistema do usuário. Caso a entrada seja mais ruidosa, pode-se diminuir o valor da frequência de corte para obter valores com menos oscilações. Define a frequência de corte do filtro passa-baixas da entrada analógica. A Figura 9 indica onde definir essa frequência.

Os valores recomendados para esse parâmetro são os seguintes:

  • Modo de operação de torque analógico: 5 kHz;
  • Modo de operação de velocidade analógica: 2,5 kHz;
  • Entrada analógica de alta resolução de uso geral: 500 Hz;

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Figura 9 - Campo usado para configurar a frequência de corte do filtro passa-baixas da entrada analógica.

OFFSET (AIN.OFFSET)

Define o offset da entrada analógica. Um exemplo clássico para a utilização desse parâmetro é quando o sinal conectado à entrada analógica possui um “desvio”, ou seja, esse sinal é uma tensão diferente de 0 V quando deveria ser 0 V.

Se o usuário fornecer o que deveria ser 0 V e o drive estiver lendo outro valor, existem duas maneiras de configurar o offset: manualmente, digitando o valor no campo correspondente, ou clicando no botão “Ajustar 0” na tela de configuração.

O campo para configuração de offset e o botão “Ajustar 0” estão destacados na Figura 10:

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Figura 10 - Campo e botão usados para configurar o offset.

Banda Morta(AIN.DEADBAND)

Uma banda morta (“Deadband”, em inglês) é necessária em boa parte das aplicações de comando por entrada analógica. Ela determina um intervalo de tensão no qual o drive vai assumir 0 V (0 A, 0 RPM ou posição 0 counts). Esse recurso também é muito usado em aplicações cujo comando analógico é ruidoso.

Supondo um caso em que o usuário defina um comando de velocidade baseado na entrada analógica em que cada volt corresponda a 1000 RPM. Se o sinal de entrada for 0 V, mas, devido ao ruído, oscilar entre -0,1 e +0,1 V, o drive irá oscilar o comando de velocidade entre -100 RPM e +100 RPM, ficando instável. Se esse usuário configurar a banda morte para 0,2 V, o drive deixará de acionar o motor até que a tensão de acionamento saia do intervalo ± 0,2 V.

A banda morta possui dois modos de operação: “Banda Morta” ou “Zona Morta”.

O modo “Banda Morta” opera de acordo como a Figura 11:

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Figura 11 - Gráfico de resposta no modo de operação "Banda Morta".

Já o modo de “Zona Morta” opera de acordo com a Figura 12:

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Figura 12 - Gráfico de resposta no modo de operação "Zona Morta".

Os campos para configuração da Banda Morta estão indicados na Figura 13:

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Figura 13 - Campos usados para configurar a Banda Morta.