EPOS4: ¡Micro de verdad!

Los sistemas robóticos, de análisis y de manipulación exigen la integración compacta de un gran número de motores compactos energéticamente eficientes, en combinación con controladores altamente dinámicos y un sistema de bus en red. maxon está a la altura de este reto.

Requisitos: conceptos de sistemas multieje compactos

Los productos como los robots quirúrgicos, los instrumentos de análisis para dispositivos médicos y tecnología de laboratorio, así como los colimadores multilámina para tecnología de radiación, necesitan sistemas motores miniaturizados que permitan su instalación compacta en un determinado espacio. Un sistema motor ideal no solo incluye motores eléctricos, sino también controladores de motor compactos con capacidad de conexión en red que puedan integrarse directamente en el dispositivo, cerca del motor y los sensores.

Objetivo: controladores de motor miniaturizados

Los controladores de motor destacan por su alta eficiencia energética y elevada densidad de potencia para permitir la integración de todos los componentes en un espacio reducido. Igualmente importantes son los conectores para diversos sensores y actuadores, así como una rápida interfaz de bus. Los módulos EPOS4 Micro ofrecen una amplia gama de funciones estandarizadas, modernos algoritmos de control, una etapa de potencia compacta y una interfaz CANopen o EtherCAT. Aun así, tienen el tamaño de un sello postal (desde 32 × 22 × 7 mm). Los fabricantes de dispositivos pueden integrar módulos enchufables en su electrónica para conseguir el número de ejes requerido. Esto permite fabricar un sistema multieje con costes optimizados y dimensiones ultracompactas.

La interfaz de bus como médula espinal de todo el sistema

Mediante la interfaz de bus, cada unidad motriz intercambia datos de comandos y accesos con el controlador maestro (por ejemplo, PLC o maxon MasterMACS) en un ciclo rápido. Los sistemas de bus de campo más utilizados son CANopen y EtherCAT. La alta velocidad de transmisión de EtherCAT ofrece ventajas para aplicaciones multieje complejas, pero tiene la desventaja de que requiere hardware adicional y el conector RJ45 estandarizado y de gran tamaño para acoplar los diferentes ejes. A veces, el tamaño del controlador y del conector de bus puede ser el factor decisivo para usar EtherCAT en dispositivos portátiles y robótica.

Acoplamiento mediante RJ45 externo. Acoplamiento capacitivo interno en placa de 3 ejes.

Micro, incluso con EtherCAT

EtherCAT utiliza transductores inductivos para proteger componentes de señal DC sobre la base de diferencias de potencial, para suprimir interferencias y para garantizar la integridad de la señal. Sin embargo, estos componentes y los conectores RJ45 necesitan mucho espacio en la placa de circuito impreso y el coste aumenta si deben integrarse por separado para cada controlador de motor. Cuando se integran varias unidades EPOS4 Micro en la misma placa electrónica, también es posible conectar internamente los puertos EtherCAT mediante un acoplamiento capacitivo. Esta solución es muy compacta y económica. Los conectores RJ45 solo se necesitan para la conexión EtherCAT externa. Basándose en este principio, maxon ofrece un controlador multieje extremadamente compacto, con un tamaño de instalación de 90 × 56 mm (el tamaño de una tarjeta de visita), equipado con tres módulos EtherCAT EPOS4 Micro 24/5.

Micro y fácil de integrar

Las funciones de comando e intercambio de datos del EPOS4 Micro a través de CANopen o EtherCAT utilizan el protocolo CiA® 402 (perfil de dispositivo para motores y control de movimiento). Son posibles los siguientes modos de funcionamiento estandarizados: «PPM: modo de posición de perfil», «PVM: modo de velocidad de perfil», «HM: modo de inicio», «CSP: posición síncrona cíclica», «CSV: velocidad síncrona cíclica» y «CST: par síncrono cíclico». Como esclavo de control de movimiento estandarizado, el EPOS4 Micro (como todas las versiones de EPOS4) puede integrarse en las herramientas de gestión de sistemas y en las bibliotecas de movimiento de diferentes fabricantes de PLC. También son posibles las aplicaciones comandadas por un PC o un Raspberry Pi mediante la biblioteca de comandos EPOS de maxon.

Micro y listo para IIoT

El EPOS4 es el proveedor de información más bajo en el entorno IIoT (Internet industrial de las cosas) de una máquina o del tren de transmisión. A través de la interfaz de bus EPOS4 es posible acceder a corrientes y pares del motor, valores de posición, estados de error, temperatura, valores de carga del controlador y el motor, así como a estados de sensores y actuadores externos, o bien transmitir datos cíclicamente.

Micro, pero multifuncional

Con un ciclo de controlador de corriente de 25 kHz y un ciclo de control de velocidad/posición de 2,5 kHz, las frecuencias de ciclo del EPOS4 Micro son idénticas a las de todos los demás productos EPOS4. Conceptos modernos de controlador, como el control de campo orientado (FOC), el control con anticipación y observador, así como el control de doble bucle, permiten al EPOS4 Micro ofrecer el máximo rendimiento del motor y la máxima precisión de movimiento. El control de doble bucle con encoder incremental en el eje del motor y un encoder SSI en el eje de salida permiten un posicionamiento preciso de la carga, incluso en sistemas motores con holgura o elásticos.

Micro, pero versátil

EPOS4 Micro permite utilizar motores DC con escobillas y brushless, con sensores Hall, encoders incrementales digitales y encoders absolutos SSI. Un total de 5 entradas digitales, 3 salidas digitales, 2 entradas analógicas (+/-10 V) y 1 salida analógica (+/-4 V) hacen posible la conexión y la evaluación de actuadores y sensores adicionales.

EPOS Studio: ajuste mediante control de doble bucle.

Micro, pero potente

El EPOS Micro ofrece una densidad de potencia con un pico de más de 50 W por cada cm² de tamaño de instalación sin necesidad de refrigeración adicional y a una temperatura ambiente de -30 °C a 45 °C. En la práctica, esto supone una potencia continua de salida de 120 W y una potencia máxima de 360 W durante 10 segundos. El controlador y la etapa de potencia requieren un área de instalación de tan solo 32 × 22 mm («EPOS 24/5 Micro CAN») y un grosor de 7 mm.

Micro, también durante la puesta en servicio

El intuitivo software de puesta en servicio EPOS Studio incluye el asistente de inicio para guiar al usuario en la configuración básica y proporciona un ajuste automático de todos los parámetros del controlador, incluso para estructuras complejas de controlador de doble bucle.

Más que solo productos: maxon como socio de sistemas

Con su portal de asistencia técnica support.maxongroup.com y diversos servicios, maxon ofrece mucho más que productos de catálogo. Para la integración del EPOS4 Micro en placas electrónicas específicas del cliente, maxon también está disponible como socio de desarrollo y producción. En estos casos, maxon no solo suministra el producto, sino que asume también la responsabilidad del sistema completo como competente socio de ingeniería en el campo de la tecnología motriz. El intercambio temprano de información y la búsqueda de ideas en cooperación con maxon es el primer paso hacia una solución óptima tanto desde el punto de vista técnico como comercial. 

En pocas palabras:

Competente y orientado a objetivos: EPOS4 Micro y los servicios maxon impulsan el éxito.