El Motion Control es la especialidad más avanzada y mejor retribuida de la automatización industrial. Controlar con precisión la posición, velocidad y par de un servomotor en tiempo real requiere hardware específico y conocimiento del entorno software. TIA Portal integra el entorno de Motion Control de Siemens de forma completa y accesible.
¿Qué es el Motion Control y dónde se aplica?
Motion Control es el control preciso del movimiento de ejes mecánicos mediante motores eléctricos (servo o paso a paso). A diferencia de un motor con variador que solo controla velocidad, un sistema de Motion Control controla la posición exacta con tolerancias de décimas de milímetro, la velocidad con perfiles de aceleración y deceleración definidos, y el par máximo aplicado. Se usa en máquinas CNC, robots cartesianos, pick-and-place, enrolladoras de bobina, prensas de control de fuerza y cualquier aplicación que requiera posicionamiento.
Hardware de Motion Control Siemens: qué necesitas
Para un sistema de Motion Control básico con Siemens necesitas un PLC S7-1200 o S7-1500, un servomódulo SINAMICS V90 para aplicaciones de un solo eje de complejidad media, o SINAMICS S120 para aplicaciones multi-eje de alta precisión, y un servomotor SIMOTICS S-1FK7 o S-1FT7 con encoder integrado de alta resolución. Para aplicaciones de posicionamiento básico con un solo eje y requisitos de precisión moderados, la combinación S7-1200 más SINAMICS V90 es la más económica y muy capaz.
Objeto Tecnológico «Eje de Posicionamiento» en TIA Portal
En TIA Portal, el Motion Control se programa mediante Objetos Tecnológicos (TO). El objeto TO_PositioningAxis representa un eje de posicionamiento. Lo configuras con los parámetros del sistema mecánico: resolución del encoder, paso del husillo o radio del piñón, velocidades y aceleraciones máximas, y límites software de recorrido. TIA Portal genera automáticamente el bloque de datos con todos los parámetros y la interface de programación estandarizada.
Instrucciones PLCopen de Motion Control
TIA Portal implementa el estándar PLCopen para Motion Control. Las instrucciones principales son MC_Power para habilitar o deshabilitar el eje, MC_Home para buscar la referencia de posición, MC_MoveAbsolute para mover a una posición absoluta, MC_MoveRelative para mover una distancia relativa desde la posición actual, MC_MoveVelocity para mover a velocidad constante, MC_Stop para detener con rampa de deceleración controlada, y MC_Halt para detención de emergencia. Estas instrucciones son compatibles con otros fabricantes que implementan PLCopen.
Encoder y resolución: los ojos del servosistema
El encoder es el sensor de posición que cierra el lazo de control del servomotor. El encoder incremental cuenta pulsos desde la posición de referencia y pierde la posición si hay un corte de alimentación, por lo que necesita hacer home al encender. El encoder absoluto singleturno o multiturn conoce la posición exacta en todo momento, incluso tras un corte de alimentación, eliminando la necesidad de home. Los servomotores Siemens modernos tienen encoders de 20 o 23 bits de resolución, lo que significa más de un millón de posiciones por vuelta.
Sincronización de ejes: Gearing y Camming electrónicos
Las aplicaciones más avanzadas de Motion Control requieren sincronizar varios ejes entre sí. El Gearing electrónico hace que un eje esclavo siga al eje maestro con una relación de velocidad fija configurable, reproduciendo el comportamiento de una transmisión mecánica de engranajes pero de forma flexible y sin desgaste. El Camming electrónico hace que el eje siga al maestro con una relación de posición variable definida por una tabla de puntos, reproduciendo el comportamiento de una leva mecánica pero reprogramable en tiempo real desde el PLC.
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