La programmazione di un sistema integrato di controllo del movimento è un fattore cruciale per garantire un’automazione efficiente. Le tecniche di controllo industriale permettono il regolare flusso di dati, la comunicazione tra le macchine, il monitoraggio e la diagnosi delle varie attività. Il motion controller rientra in quest’ambito come tecnologia responsabile del controllo di precisione del movimento di motori e servomotori, ottimizzando di conseguenza la loro efficienza prestazionale.
Motion controller – definizione
Il motion control, o movimentazione controllata, comprende l’insieme di tecnologie e dispositivi che rendono possibile comandare le componenti meccaniche in movimento di un sistema automatizzato. Uno di questi dispositivi è il motion controller, anche conosciuto come controllore di moto.
La sua funzione specifica è quella di monitorare il funzionamento del motore e abilitare l’interazione con esso, attraverso la trasmissione degli input necessari allo svolgimento del lavoro richiesto. Un motion controller è quindi in un certo senso l’unità che coordina l’intero sistema di controllo integrato nel movimento. Analogamente a ciò che fa il cervello con il corpo umano, il motion controller è deputato a comunicare al motore ciò che deve fare.
In base alle tecnologie utilizzate esistono diversi livelli di complessità dei sistemi di motion control: in alcuni casi si può giusto controllare l’accensione e lo spegnimento dei macchinari; in altre circostanze si possono monitorare più parametri, come ad esempio velocità, accelerazione, spostamento di carichi, o intere sequenze di eventi. È perciò importante che le aziende scelgano motion controller scalabili rispetto ai software utilizzati e alle esigenze di produzione.
Motion controller – cosa permette di fare
Le applicazioni di un motion controller sono molteplici, dato che il dispositivo può interfacciarsi con una gran varietà di macchinari e di linee di lavorazione. Grazie ad un approccio meccatronico, il dispositivo permette di gestire macchinari che compiono movimenti finalizzati a svolgere compiti differenti. In generale, un controllore di moto memorizza diversi fattori che regolano il movimento degli organi meccanici, ovvero:
- Operazioni target da eseguire;
- Profili di movimento;
- Traiettorie responsabili dell’esecuzione dei comandi.
Un motion controller funziona sulla base dei feedback ricevuti a seguito dei quali è possibile correggere errori posizionali o di velocità. Ad esempio il dispositivo può confrontare la posizione progettata con quella attualmente occupata dal componente e verificare la necessità di eventuali aggiustamenti. Le traiettorie di moto vengono generate attraverso i profili di movimento definiti da sequenze di comandi correlati alle varie posizioni attese nel tempo. Per quanto riguarda i profili di movimento, essi variano dai più semplici, come quelli trapezoidali o triangolari, ad altri più complessi. Per svolgere le suddette operazioni il motion controller è supportato da un processore di segnale digitale (DSP) che gestisce al meglio le operazioni matematiche necessarie a gestire flussi di dati molto voluminosi. I controllori di moto lavorano inoltre insieme agli azionamenti che tengono sotto controllo corrente e tensione.
Le varie tipologie di sistema integrato di controllo del movimento
Esistono tre tipi principali di motion controller:
- Controller PC based: con questa soluzione il chip si trova montato direttamente sulla scheda madre di un personal computer;
- Controller autonomi: sistemi compatti stand alone che includono elettronica, connessioni esterne e alimentazione;
- Microcontroller Unit (MCU): questi dispositivi vengono integrati su un singolo circuito elettronico e controllano un solo motore.
Questa varietà permette di dare vita ad un sistema integrato di controllo del movimento che rispecchi le esigenze della fabbrica. Gli MCU sono economici, ma più difficili da configurare, al contrario dei PC based che dipendono da un computer, ma offrono un’interfaccia utente più immediata per programmare e attuare i profili di movimento. I controller autonomi sono invece ideali per essere integrati in una macchina e controllare un’azione di motion control ad uno o più assi, di natura lineare o rotatoria.
Motion controller e PLC: in quali aspetti sono diversi
Il sistema integrato di controllo del movimento può essere controllato anche tramite un Programmable Logic Controller. I PLC sono dei controller flessibili, dotati di memoria programmabile, concepiti per gestire in maniera specifica un’applicazione relativa a un processo o a una macchina. In generale, se il sistema integrato di controllo del movimento viene gestito tramite un PLC si avrà una maggiore versatilità ed è inoltre molto affidabile in quanto offre autodiagnosi e un alto livello di integrazione. Programmarli per eseguire funzioni ad alta precisione, come il controllo dell’interpolazione, può risultare però estremamente difficile e perciò poco conveniente.
I motion controller viceversa offrono funzioni universali in virtù della loro progettazione esplicitamente pensata per la gestione del movimento. La configurazione a carico dell’utente si limita perciò a quei blocchi di funzioni relativi alle operazioni da svolgere ed è per tale motivo più intuitiva e meno dispendiosa. In definitiva, si può affermare che i motion controller sono una particolare sottocategoria di PLC che sacrificano parte della loro flessibilità in virtù di una forte specializzazione sul controllo del movimento.
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