Quelle est la différence entre un servo variateur et un contrôleur de mouvement ?

Par l'équipe du rapport Robot | 11 juillet 2022

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

Un servomoteur est alimenté par un servomoteur qui fournit de la tension et du courant aux bobines du moteur, puis surveille le retour pour fermer la boucle d'asservissement. Dans la plupart des cas, le servomoteur 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 attendu du moteur déterminera les boucles nécessaires.

Dans une application de contrôle de couple d'un servomoteur à courant continu sans balais, un « dispositif » fournit du courant et de la tension à un moteur en fonction d'une entrée commandée mesurée par rapport au retour de courant. L'appareil qui fournit la puissance au moteur est appelé, en termes propres, un servoamplificateur ou un servomoteur. Un variateur de courant ou de couple est inutile à moins qu'il ne reçoive une commande spécifique lui indiquant le couple à produire. La commande peut provenir de diverses sources qui font essentiellement office de « contrôleur ». La commande peut être aussi simple qu'une personne, fonctionnant comme un contrôleur, ajustant manuellement un potentiomètre pour appliquer un signal +/- 10 Vcc au variateur en fonction du couple de sortie souhaité.

Dans un système d'asservissement CC sans balais 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, elle-même contrôlée par la boucle de position. La boucle de courant réside toujours dans le variateur, tandis que les boucles de vitesse et de position résident 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 encodeur) 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 basés sur un 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 servomoteur transfèrent les formes d'onde de courant et de tension pour alimenter le moteur. Le contrôleur de mouvement traite généralement les informations de retour provenant des différentes boucles d'asservissement. Les contrôleurs utilisent les informations de retour pour commuter le moteur afin qu'il se comporte précisément comme commandé par le microprocesseur. Essentiellement, l’intelligence fournie par le microprocesseur agit comme un contrôleur, tandis que l’électronique associée aux dispositifs d’alimentation agit comme un lecteur. Fondamentalement, un contrôleur est l'élément qui applique une commande spécifique à une position, une vitesse ou une boucle de courant, tandis qu'un variateur fournit la tension et le courant aux moteurs comme le demande le contrôleur.

Le contrôleur est généralement un appareil programmable qui stocke et exécute le code fourni par le programmeur. La programmation est développée dans une variété de langages, tels que BASIC, C++/C++, VB et les langages spécifiés dans les normes CEI 61131-3. Les contrôleurs disposent de nombreux éléments de sécurité pour éviter les surcharges ou arrêter le mouvement en cas de panne de composants. Les variateurs, en revanche, ont tendance à se concentrer sur la réception des commandes d’entrée du contrôleur et sur l’activation et la désactivation des transistors de puissance. Cela crée le courant et la tension nécessaires pour respecter le couple et la vitesse commandés.

Avec les progrès des microprocesseurs et les nouveaux dispositifs de commutation, les contrôleurs et les variateurs sont de plus en plus étroitement liés – principalement dans des systèmes centralisés où toute l'électronique est regroupée dans une seule armoire de commande. Dans les solutions décentralisées, le contrôleur de mouvement réside dans l'armoire tandis que les variateurs sont colocalisés à proximité des moteurs et communiquent avec le contrôleur de mouvement centralisé via un bus de terrain de mouvement.

Note de l'éditeur:Cet article a été rédigé par une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, des experts du service client et de la conception.