1. I fermi macchina con encoders incrementali e assoluti.
Per capire cosa accade negli impianti che impiegano encoders di diverso tipo, analizziamo questo scenario:
sono le 6.15 di un lunedì mattina, e dopo che si è verificato un blackout la domenica, alcune macchine sono ripartite correttamente in maniera automatica, e altre invece richiedono un intervento manuale da parte dell’operatore.
Oggi invece facciamo un passo in là: osserviamo cosa succede alla macchina quando quella scelta hardware incontra un blackout reale; lo facciamo attraverso un simulatore interattivo che riproduce tre scenari fondamentali.
2. Gli esperimenti con il simulatore di encoders.
2.1. Il blackout elettrico e le ripercussioni sul posizionamento.
Con il simulatore verifichiamo cosa accade in caso di perdita di energia:
a) Agiamo sulla manopola dell'albero motore fino a portare la guida del movimento lineare a 50 mm.
Le tre tracce sovrapposte che mostrano il movimento lineare hanno colore bianco, ciano e ambra; rispettivamente indicano la posizione reale dell’asse, il valore calcolato per mezzo dell’encoder incrementale, e il dato fornito dall’encoder assoluto.
In condizioni di funzionamento normale, le tre tracce mostrano valori identici.
b) Sull'oscilloscopio i canali A e B dell’encoder incrementale generano onde quadre sfasate di 90 gradi, il conteggio all’interno della macchina è in grado di farci sapere verificare il movimento lineare dell’asse.
c) L’encoder assoluto multi giro fornisce esattamente la posizione dato che ogni piccola rotazione dell’albero viene codificata (nell’esempio da 8 bit), e il circuito interno dell’apparecchio conta anche i giri completi.
d) Simulazione del blackout: premendo il pulsante "Simula Blackout Elettrico” l'oscilloscopio si appiattisce: muovendo la manopola, nessun fronte A e B viene rilevato dall’encoder incrementale, e nessun segnale perviene sul bus del modello assoluto.
e) Premiamo "Ripristina Corrente", e notiamo che mentre l’encoder assoluto è in grado di dire dove si trova l’asse, quello incrementale darà un conteggio errato. Questo avviene poiché l’encoder incrementale non è in grado di accorgersi che mentre non c’era elettricità abbiamo spostato l’asse.
2.2. Il ciclo di homing.
Dopo il ripristino il pulsante mostra "Esegui Homing". Una volta che lo premiamo la manopola si disabilita e il carrello si muove lentamente verso sinistra, arrestandosi esattamente in corrispondenza dello zero meccanico, quando il sensore finecorsa FC1 si illumina.
A questo punto il simulatore azzera il contatore e l'offset accumulato, la rilevazione della posizione da parte dell’encoder incrementale torna a 0 mm, allineata con la posizione reale dell’asse. Questo replica fedelmente la sequenza che ogni programmatore PLC scrive nel blocco di homing:
a) movimento a bassa velocità verso il sensore di riferimento.
b) rilevamento del fronte.
c) reset hardware del contatore tramite CTRL_HSC.
d) aggiornamento della variabile di posizione nel programma.
L’operazione di homing può richiedere diverso tempo, su una macchina reale con corsa di due metri, si può arrivare anche a due o tre minuti.
2.3. Verifica dell’immunità ai blackout dell’encoder assoluto multi giro.
Se ripetiamo l’esperimento del blackout focalizzandoci sulla guida ambra e i LED del bus dati dell’encoder assoluto, notiamo che la posizione rilevata dall’encoder è immediatamente corretta alla pressione del pulsante di ripristino corrente.
In questo caso la posizione non è conservata in un registro di memoria del controllore, è invece scritta fisicamente nella geometria del disco.
Gli otto LED mostrano il codice Gray del settore corrente, una codifica in cui tra due settori adiacenti cambia sempre un bit alla volta, eliminando qualsiasi lettura errata durante le transizioni. Al ritorno della corrente, il lettore punta il sensore sul disco e ottiene immediatamente la posizione corretta.
