Ficha de Trabalho 1 — UC02952

Erro de Posição e Diagnóstico de Servo Drive

Duração: 90 minutos | Consulta: Sebenta e tabela de parâmetros Sinamics | Calculadora: Permitida

Grupo I — Verdadeiro / Falso (20 pontos)

Um encoder absoluto perde a informação de posição quando a alimentação é interrompida. ___
No controlo servo, a malha de corrente é a mais interna (mais rápida) das três malhas de controlo. ___
O protocolo EtherCAT é um protocolo de comunicação baseado em Ethernet standard que permite ciclos de comunicação inferiores a 1 ms. ___
O ganho proporcional Kp elevado num controlador PID causa sempre oscilação no sistema. ___
O STO (Safe Torque Off) é uma função de segurança que trava o motor na posição actual quando activada. ___
A blindagem de um cabo de encoder deve ser ligada à terra apenas num extremo (normalmente no drive) para evitar loops de terra. ___
Um resolver é um transdutor de posição rotativa que gera sinais analógicos sinusoidais e pode funcionar em ambientes com vibrações e altas temperaturas. ___
O autotuning de um servo drive calcula automaticamente os ganhos PID óptimos com base na medição da inércia do sistema. ___
Para uma referência analógica de velocidade de ±10V, +10V corresponde normalmente à velocidade máxima positiva e -10V à velocidade máxima negativa. ___
O overshoot numa resposta ao degrau de posição indica que o ganho derivativo (Td) está demasiado alto. ___

Grupo II — Cálculo de Erro de Posição (40 pontos)

Problema 1 — Erro de Seguimento com Ganho Kp

Num sistema servo de posicionamento, o controlador de posição usa controlo proporcional puro (P). O ganho de posição é Kp = 50 (1/s). O sistema está a mover a uma velocidade constante de 0,5 m/s.

a) Calcule o erro de seguimento (lag error) em regime estacionário para a velocidade dada.

A relação é: erro_posição = velocidade / Kp

b) Se o limite de alarme de erro de seguimento está configurado para 2 mm, o sistema disparará alarme? Justifique.

c) Se se pretende reduzir o erro de seguimento para 5 mm máximo à mesma velocidade, qual deve ser o novo valor mínimo de Kp?

d) Ao aumentar Kp para o valor calculado em c), que efeito lateral pode ocorrer e como se mitiga?

Problema 2 — Identificação de Parâmetro Incorreto

Um servo drive Sinamics V90 está configurado para uma aplicação de posicionamento. O técnico de comissionamento observa que o eixo oscila com overshoot de 30% ao tentar atingir uma posição e demora 5 segundos a assentar (settling time).

a) Classifique o comportamento: subamortecido, criticamente amortecido, ou sobreamortecido? Justifique.

b) O técnico suspeita que o ganho Kp da malha de posição está demasiado alto. Descreva o efeito que Kp elevado tem na resposta ao degrau e como o confirmar.

c) Alternativamente, o problema pode ser que o ganho integral (Ti) está demasiado baixo. Explique como o comportamento seria diferente nesse caso.

d) Para reduzir o overshoot mantendo uma resposta razoavelmente rápida, que ajuste ao PID faria como primeira tentativa?

Grupo III — Diagnóstico e Instalação EMC (40 pontos)

Exercício — Problemas de EMC e Instalação

Um técnico instalou um servo Sinamics V90 com motor Simotics 1FL6. Após a instalação, o sistema apresenta: - Alarme ocasional de "encoder communication error" - Ruído audível na frequência da comutação (~8 kHz) do motor - O PLC vizinho (na mesma calha metálica) ocasionalmente reinicia

a) Identifique as 3 causas mais prováveis destes problemas, relacionando-as com erros comuns de instalação EMC.

b) Descreva as correcções a implementar.

c) Elabore uma checklist de verificação EMC para a instalação de um servo drive.

Ficha de Trabalho 1 — UC02952 — TMIM — Aulify