Tecnología de movimiento lineal bajo control

Thomson Industries, Inc.
Añadir a mis favoritos

Cómo la arquitectura CAN Bus lo mantiene en contacto con sus aplicaciones de control de movimiento

Los actuadores eléctricos de próxima generación que admiten la comunicación CAN bus (red de área de control) están ampliando la capacidad de control inteligente recién descubierta a las aplicaciones de movimiento lineal, incluidas aquellas que anteriormente usaban actuadores eléctricos tradicionales, cilindros hidráulicos u operaciones manuales. Los beneficios se han materializado en una mayor eficiencia, menores costos de ciclo de vida y operaciones más seguras y limpias.

Basada en la norma ISO 11898 para la comunicación de datos en serie, la red de área de control (CAN) se desarrolló inicialmente para reducir el costo y la complejidad del cableado de cobre en aplicaciones automotrices con una arquitectura de bus electrónico simplificada. Para permitir que los diseñadores aprovechen al máximo esta arquitectura, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) desarrolló el lenguaje de programación J1939 y lo avanzó en torno a las necesidades de la automoción, la agricultura, la construcción y otras aplicaciones del Ministerio de Salud.

Mientras J1939 marcaba el comienzo de una era de automatización inteligente en la industria automotriz, las industrias manufactureras buscaban formas de aprovechar la arquitectura de bus para el control de movimiento. Sin embargo, las aplicaciones industriales requerían velocidades de transmisión más altas, más ancho de banda y formas de integrar el control de movimiento con otras aplicaciones. Estas necesidades impulsaron el desarrollo del lenguaje CANopen®, que utiliza una plataforma estándar abierta que permite la integración plug-and-play con otros dispositivos estándar. Esto proporciona una arquitectura inteligente capaz de integrar el movimiento inteligente en otros esquemas de automatización de nivel superior.

Una mirada a la arquitectura del bus CAN

El bus CAN es un protocolo de comunicaciones de alto nivel que proporciona una estructura de mensajería estándar para las comunicaciones entre los nodos de la red bajo el control de una unidad de control electrónico (ECU). Cada mensaje en un módulo actuador representa un nodo que tiene un identificador estándar que indica la prioridad del mensaje, los datos y la fuente de control. Esto permite intercambios plug-and-play de dispositivos compatibles que comparten la misma red y cumplen con la estructura de mensajería.

La figura 1 muestra una red de bus CAN típica. Ilustra cuatro actuadores con inteligencia integrada compatible con bus CAN. Cada actuador tiene dos cables, uno que se conecta a una fuente de alimentación externa y el otro que se comunica con la fuente de control. El cuadro verde representa sensores u otros componentes que también podrían conectarse a la fuente de alimentación y la red de comunicaciones sin relés externos. La línea naranja representa el bus de dos cables que transmite el bajo voltaje de energía necesario para el sistema, y ​​la línea azul representa los dos cables que se utilizan para el intercambio de información. Esto representa una mejora espectacular con respecto a las redes de vehículos convencionales al menos en los siguientes aspectos:

• La energía se distribuye a través de un cableado común, lo que elimina la necesidad de un cableado separado entre cada dispositivo y la fuente de alimentación.

• La conmutación está integrada en la electrónica del actuador, lo que elimina la necesidad de engorrosos conmutadores y conectores externos, etc. Todos los comandos se ejecutan en el actuador.

• La información fluye a una ECU desde cada dispositivo a través del bus de red, eliminando la necesidad de conexiones independientes entre los dispositivos y la ECU.

• Otros equipos que podrían integrarse en el sistema se conectan con la red de la misma manera, eliminando la necesidad de cableado, controles y configuración adicional por separado.

• Una red CAN típica admite hasta 256 nodos, incluidos múltiples actuadores u otros dispositivos en cada nodo, algo que sería casi imposible con una red convencional.

El resultado es una solución eficiente y compacta que proporciona un monitoreo sin precedentes y una capacidad de control avanzada. Los actuadores están programados para hablar el mismo idioma que la ECU, lo que permite la comunicación a través de un bus compartido. Esto es radicalmente diferente de las arquitecturas electrónicas convencionales, que requieren una ECU independiente para cada operación. Esto también permite estrategias de control más complejas, como implementar el mismo actuador en múltiples aplicaciones.

Control de posición incorporado

Un actuador con bus CAN incorporado puede transportar mensajes de control de posición. Una señal de 14 bits informa al usuario de la posición real de la carrera del actuador entre 0,0 mm y una carrera completamente extendida, cuya precisión depende de la longitud de la carrera y las tolerancias mecánicas de un modelo determinado. La precisión de la señal en sí, por ejemplo, podría ser de 0,1 mm/bit, lo que podría contribuir a una precisión posicional general del sistema de +/- 0,5 mm o mejor, según las tolerancias en el conjunto de engranajes, tuercas esféricas y tornillos.

Sistema de actuadores lineales con bus CAN
{{medias[175735].title}}

{{medias[175735].description}}

{{medias[175736].title}}

{{medias[175736].description}}