In cosa si differenzia ACOPOSmulti dai servoazionamenti standard? Vantaggi dell’architettura modulare

ACOPOSmulti si differenzia da un servoazionamento standard soprattutto perché non è un singolo dispositivo autonomo destinato a un solo asse, ma un sistema multiasse modulare. Un modulo di alimentazione comune e un circuito intermedio DC condiviso forniscono energia a più moduli inverter, consentendo agli assi di scambiarsi energia, utilizzare un’infrastruttura comune e funzionare in stretta sincronizzazione.

Questa architettura è stata sviluppata per macchine nelle quali diversi assi, o persino diverse decine di assi, eseguono movimenti coordinati. Tra queste rientrano macchine per imballaggio, stampa e lavorazione tessile, sistemi CNC, robotica, linee di assemblaggio e sistemi pick-and-place.

In una soluzione standard, ciascun asse è generalmente gestito da un servoazionamento separato, dotato di un proprio raddrizzatore, circuito intermedio, sistema di carica, stadio inverter e collegamenti di controllo. In ACOPOSmulti, queste funzioni sono suddivise tra moduli specializzati che collaborano all’interno di un unico sistema.

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Come funziona ACOPOSmulti e in cosa si differenzia da un servoazionamento standard?

ACOPOSmulti è un singolo servoazionamento?

ACOPOSmulti è un sistema di azionamento completo e non un singolo servoamplificatore tradizionale. La sua configurazione può comprendere:

• una piastra di montaggio e collegamenti di sistema;
• un modulo di alimentazione attivo o passivo;
• un circuito intermedio comune in corrente continua;
• moduli inverter monoasse e biasse;
• moduli di alimentazione ausiliaria a 24 V;
• moduli di espansione e moduli a condensatori;
• interfacce per encoder e resolver;
• filtri di rete e induttanze rigenerative;
• comunicazione Ethernet POWERLINK;
• funzioni di sicurezza SafeMOTION opzionali.

Questa suddivisione dei compiti consente di adattare il numero e la potenza dei moduli al numero effettivo di assi e al profilo di carico della macchina. L’espansione del sistema non richiede necessariamente l’aggiunta di ulteriori servoazionamenti completi con raddrizzatori e circuiti di alimentazione separati.

Da quali moduli è composto il sistema B&R ACOPOSmulti?

Elemento del sistema	Esempio di sigla	Funzione principale
Modulo di alimentazione attivo	8BVP	Raddrizzamento della tensione di rete, alimentazione del bus DC e possibilità di restituire energia alla rete
Modulo di alimentazione passivo	8B0P	Alimentazione del circuito intermedio comune nelle configurazioni senza rigenerazione attiva verso la rete
Modulo inverter	8BVI	Controllo delle correnti di fase e del movimento di uno o due assi
Modulo di alimentazione ausiliaria	8B0C	Alimentazione dell’elettronica degli azionamenti e, opzionalmente, di altri dispositivi a 24 V DC
Modulo di espansione	8BVE	Distribuzione del circuito DC e della tensione ausiliaria alle piastre successive o ad altre sezioni del sistema

Moduli di alimentazione 8BVP e bus DC comune

Il modulo di alimentazione converte la tensione di rete trifase in una tensione continua disponibile nel circuito intermedio comune. Tutti i moduli inverter collegati utilizzano questo bus.

I moduli attivi 8BVP possono inoltre restituire alla rete l’energia in eccesso. Tuttavia, non tutte le configurazioni ACOPOSmulti sono dotate di un alimentatore rigenerativo attivo. Nei sistemi con modulo di alimentazione passivo, la gestione dell’energia di frenatura dipende dalla configurazione completa del circuito DC.

Moduli inverter 8BVI per uno o due assi

I moduli 8BVI generano le correnti di fase controllate che alimentano i motori. A seconda della versione, un singolo modulo può gestire uno o due assi, consentendo un utilizzo efficiente dello spazio nell’armadio elettrico.

Tecnicamente, l’8BVI è il modulo inverter del sistema servo. Per questo motivo gli utenti cercano sia “riparazione degli azionamenti ACOPOSmulti” sia “riparazione degli inverter ACOPOSmulti”. In entrambi i casi, può trattarsi della diagnostica dello stadio di potenza, dei circuiti di pilotaggio dei gate, della misurazione della corrente, della comunicazione e delle interfacce di retroazione.

Alimentazione ausiliaria a 24 V e comportamento controllato dopo un’interruzione della rete

I moduli di alimentazione ausiliaria forniscono una tensione di 24 V all’elettronica del sistema di azionamento e, in una configurazione adeguata, anche al PLC, al computer industriale o ai dispositivi periferici.

L’integrazione dell’alimentazione ausiliaria consente di progettare un comportamento prevedibile della macchina dopo la perdita della tensione di rete. Ciò non significa tuttavia che ogni macchina eseguirà automaticamente un movimento completo di ritorno. La modalità di arresto dipende dall’energia disponibile, dal progetto del controllo, dal programma, dalla configurazione di sicurezza e dai carichi meccanici.

ACOPOSmulti e servoazionamento standard – differenze principali

Area	ACOPOSmulti	Servoazionamenti standard
Architettura	Sistema modulare comune per più assi	Dispositivo separato per ciascun asse
Alimentazione	Modulo di alimentazione e circuito DC comuni	Raddrizzatore e circuito intermedio separati in ogni azionamento
Energia di frenatura	Può essere scambiata tra gli assi o restituita alla rete	Generalmente gestita individualmente da ciascun azionamento
Numero di collegamenti alla rete	Alimentazione di rete collegata a una sezione di alimentazione comune	Alimentazione collegata separatamente ai singoli azionamenti
Moduli asse	Disponibili moduli monoasse e biasse	Generalmente un’unità autonoma per ciascun asse
Sincronizzazione	Stretta integrazione con POWERLINK e il sistema di controllo B&R	Dipende dalle interfacce e dalle capacità degli azionamenti utilizzati
Sicurezza	Funzioni SafeMOTION integrate opzionali	Spesso funzioni di base o sistemi di sicurezza esterni aggiuntivi
Assistenza	Sostituzione o riparazione di un modulo specializzato	Sostituzione dell’azionamento completo dell’asse interessato
Effetto di un guasto dell’alimentazione	Il guasto di un modulo comune può influire su più assi	Il guasto di un singolo azionamento riguarda generalmente un solo asse

In che modo il bus DC comune riduce le perdite di energia?

In una macchina multiasse, alcuni assi accelerano mentre altri frenano. Il motore di un asse in frenatura può quindi funzionare come generatore e trasferire energia al circuito intermedio DC.

Nel sistema ACOPOSmulti, questa energia può essere utilizzata dal modulo che gestisce un asse che nello stesso momento accelera o lavora sotto carico elevato. Solo l’energia in eccesso, non utilizzata dagli altri assi, deve essere gestita dal sistema di alimentazione o di frenatura.

Il maggiore potenziale si riscontra nelle macchine:

• che eseguono frequenti cicli di avvio e arresto;
• dotate di numerosi assi con profili di movimento sfalsati;
• che lavorano con masse elevate e tempi di ciclo brevi;
• che utilizzano assi verticali di sollevamento;
• che richiedono accelerazioni e frenature frequenti;
• che funzionano per molte ore con un’elevata frequenza di ciclo.

Il risparmio effettivo deve tuttavia essere valutato in base al profilo di movimento, alle masse, ai momenti d’inerzia, al tempo di ciclo, al rendimento dei motori e al tipo di modulo di alimentazione utilizzato. Non tutte le macchine raggiungeranno lo stesso risultato energetico.

ACOPOSmulti riduce le dimensioni dell’armadio elettrico?

La struttura modulare può ridurre il numero di raddrizzatori, circuiti di carica e collegamenti di rete duplicati. I moduli biasse 8BVI consentono inoltre di gestire due assi con un solo dispositivo.

Ciò può ridurre la larghezza di installazione e semplificare la distribuzione dell’energia, ma le dimensioni finali dell’armadio dipendono anche da:

• numero e potenza degli assi;
• modalità di raffreddamento;
• filtri e induttanze;
• dispositivi di protezione;
• PLC e moduli I/O;
• distanze di montaggio richieste;
• condizioni ambientali;
• requisiti di sicurezza.

ACOPOSmulti è disponibile in configurazioni con raffreddamento attraverso la parete dell’armadio o con cold plate. Queste soluzioni possono trasferire una parte delle perdite termiche all’esterno dell’armadio, ma richiedono un corretto progetto meccanico e termico.

Come sincronizza POWERLINK gli assi della macchina?

Ethernet POWERLINK è una rete deterministica in tempo reale utilizzata per lo scambio di dati tra il controllore e gli azionamenti. Tutti i nodi funzionano secondo un ciclo di comunicazione sincronizzato, consentendo la trasmissione dei comandi di movimento e dei dati di misura in momenti rigorosamente definiti.

Ciò è particolarmente importante per:

• camme elettroniche;
• posizionamento multiasse;
• controllo della stampa e dei riferimenti di registro;
• movimenti interpolati;
• robotica e cinematica multiasse;
• macchine per imballaggio con tempi di ciclo brevi.

Un errore di comunicazione POWERLINK può essere correlato non solo al modulo di azionamento. La causa può essere un cavo, un connettore, la topologia di rete, l’alimentazione dell’elettronica, la configurazione del nodo o un problema sul lato del controllore.

In che modo SafeMOTION aumenta la sicurezza della macchina?

Alcuni moduli ACOPOSmulti possono integrare funzioni SafeMOTION. Queste consentono di monitorare o limitare in sicurezza il movimento degli assi senza dover realizzare l’intera logica esclusivamente con contattori e relè esterni.

A seconda del modulo e della configurazione, possono essere disponibili, tra le altre, le seguenti funzioni:

• STO – disattivazione sicura della coppia;
• SS1 – arresto sicuro 1;
• SS2 – arresto sicuro 2;
• SOS – arresto operativo sicuro;
• SLS – velocità limitata in sicurezza;
• SMS – velocità massima sicura;
• SDI – direzione di movimento sicura;
• SBC – comando sicuro del freno.

La riparazione di un modulo SafeMOTION richiede particolare attenzione. Dopo un intervento non è sufficiente confermare che il motore ruoti. È inoltre necessario verificare le funzioni di sicurezza, la compatibilità hardware, la configurazione e l’interazione con l’encoder corretto.

In quali macchine l’architettura multiasse è più vantaggiosa?

ACOPOSmulti è particolarmente vantaggioso quando una macchina dispone di numerosi assi dinamici che devono essere sincronizzati con precisione. Le applicazioni tipiche comprendono:

• macchine per imballaggio e formatura degli imballaggi;
• linee di etichettatura e riempimento;
• macchine da stampa e di trasformazione;
• macchine tessili;
• presse a iniezione e impianti per la lavorazione delle materie plastiche;
• robot e manipolatori;
• macchine CNC;
• linee di assemblaggio;
• sistemi di trasporto sincronizzato;
• macchine con numerosi assi che eseguono frequenti cicli di frenatura.

In una macchina semplice con uno o due assi indipendenti, un servoazionamento tradizionale può essere più semplice ed economico. I vantaggi di ACOPOSmulti aumentano con il numero di assi, la dinamica dei movimenti, la necessità di recuperare energia e il livello di integrazione con il sistema di controllo B&R.

Diagnostica, assistenza e riparazione di ACOPOSmulti

Quali sono i sintomi tipici di un guasto del sistema ACOPOSmulti?

I sintomi dipendono dal fatto che il problema riguardi la sezione di alimentazione comune, uno specifico modulo asse, la comunicazione, l’encoder o la configurazione del sistema.

Sintomo	Possibile causa	Area di diagnostica
Nessun asse si avvia	Modulo di alimentazione, carica del bus DC, alimentazione ausiliaria o protezione di rete	8BVP o 8B0P, circuito DC, filtro, induttanza, 24 V
Un asse non si avvia	Guasto dell’8BVI, del motore, dell’encoder o dei cavi	Stadio di potenza, uscita motore, retroazione
Errore simultaneo su due assi	Guasto di un modulo 8BVI biasse	Elettronica comune del modulo e i due canali asse
Tensione instabile del circuito DC	Condensatori, circuito di misura, alimentatore o sovraccarico	Bus DC, capacità, ripple, carico del sistema
Errore POWERLINK	Cavo, porta, alimentazione dell’elettronica, configurazione o processore di comunicazione	Rete, collegamenti, diagnostica del nodo e del controllore
Errore dell’encoder	Interfaccia, cavo, encoder, alimentazione o configurazione errata	Modulo a innesto, segnali di retroazione, parametri dell’asse
Surriscaldamento del modulo	Ventola, sporcizia, sovraccarico, circuito di potenza o problema di raffreddamento	Temperatura, flusso d’aria, cold plate, correnti di fase
Errore SafeMOTION	Configurazione di sicurezza, encoder, comunicazione openSAFETY o modulo	SafeLOGIC, SafeMOTION, encoder e configurazione del progetto

Se un guasto ha arrestato contemporaneamente diversi assi, prima di ordinare più moduli 8BVI è necessario controllare l’alimentatore comune, la tensione ausiliaria, il bus DC e la comunicazione.

Guasto del modulo di alimentazione 8BVP o del circuito DC comune

Un guasto della sezione di alimentazione può impedire il funzionamento di tutti i moduli inverter collegati al circuito interessato. Le aree di controllo tipiche comprendono:

• raddrizzatore e stadio di ingresso attivo;
• transistor di potenza e driver dei gate;
• circuito di carica del circuito intermedio;
• condensatori del bus DC;
• misurazione di tensione e corrente;
• filtro di rete;
• alimentatori ausiliari dell’elettronica;
• sistemi di raffreddamento e ventole;
• collegamenti sulla piastra di montaggio.

Prima delle misurazioni è necessario considerare l’alta tensione che può permanere nel circuito intermedio dopo la disconnessione dell’alimentazione. La diagnostica interna del modulo deve essere eseguita da un centro di assistenza qualificato, rispettando le procedure di scarica e verificando l’assenza di tensione.

Guasto del modulo inverter 8BVI

La riparazione dei servoazionamenti ACOPOSmulti riguarda spesso i moduli 8BVI. Il guasto può interessare un singolo canale asse o la parte comune di un modulo biasse.

Possono richiedere un controllo:

• transistor IGBT o altri componenti dello stadio di potenza;
• driver dei gate;
• resistenze e circuiti di misurazione della corrente;
• uscite di fase U, V e W;
• alimentatori a bassa tensione;
• processore di controllo;
• memoria e software del modulo;
• interfaccia POWERLINK;
• modulo di interfaccia dell’encoder;
• sensori di temperatura;
• sistema di raffreddamento.

La sostituzione dei soli transistor danneggiati senza individuare la causa del cortocircuito può provocare un nuovo guasto del modulo. È necessario controllare anche il motore, il cavo motore, l’isolamento degli avvolgimenti, il freno e il carico meccanico dell’asse.

Errori POWERLINK, encoder e funzioni SafeMOTION

Non tutti gli allarmi dell’azionamento indicano un guasto dello stadio di potenza. I problemi possono derivare da un’interruzione della comunicazione, da un indirizzamento errato, da un errore di configurazione, da un cavo encoder danneggiato o dalla perdita dell’alimentazione ausiliaria.

Nel caso dei moduli SafeMOTION, la verifica deve inoltre comprendere:

• compatibilità del modulo con il progetto;
• stato della comunicazione openSAFETY;
• tipo e compatibilità dell’encoder;
• configurazione delle funzioni di movimento sicuro;
• controllore SafeLOGIC;
• ingressi e uscite di sicurezza;
• reazione del sistema dopo la sostituzione del modulo.

Come si svolge la diagnostica degli azionamenti ACOPOSmulti?

Una diagnostica professionale dei servoazionamenti ACOPOSmulti deve comprendere l’intero sistema, non soltanto il dispositivo indicato dal codice di allarme.

1. Identificazione del modulo – codice completo, revisione, versione hardware e configurazione degli assi.
2. Analisi dello storico dei guasti – codici di errore, condizioni di comparsa, carico e riparazioni precedenti.
3. Controllo visivo – tracce di surriscaldamento, sporcizia, connettori danneggiati, ventole e piastra di montaggio.
4. Verifica dei cortocircuiti – controllo dell’ingresso, del bus DC e delle uscite motore.
5. Misurazioni della sezione di alimentazione – circuiti di carica, condensatori, raddrizzatore e alimentatori ausiliari.
6. Controllo dello stadio di potenza – componenti a semiconduttore, driver dei gate e misurazione della corrente.
7. Controllo della comunicazione – POWERLINK, porte, processore e scambio dati.
8. Verifica della retroazione – interfaccia encoder, resolver o EnDat.
9. Test dinamici – avviamento con un motore adeguato e un carico controllato.
10. Test funzionale – funzionamento in diverse condizioni di carico, frenatura e rigenerazione.

In un sistema multiasse è particolarmente importante stabilire se l’errore sia locale o comune all’intero gruppo di azionamenti. Ciò consente di evitare la sostituzione di moduli perfettamente funzionanti.

Invia al centro di assistenza la sigla completa del modulo, una foto della targhetta, il codice di allarme e l’informazione su quanti assi sono stati arrestati. Ciò faciliterà la scelta del corretto percorso diagnostico.

Cosa può comprendere la riparazione degli azionamenti ACOPOSmulti?

La portata della riparazione dipende dal tipo di modulo e dalla natura del guasto. L’assistenza e la rigenerazione di B&R ACOPOSmulti possono comprendere:

• riparazione dello stadio di potenza;
• sostituzione dei transistor e dei driver dei gate;
• rigenerazione degli alimentatori ausiliari;
• sostituzione dei condensatori;
• riparazione dei circuiti di misurazione della corrente e della tensione;
• riparazione della comunicazione POWERLINK;
• rigenerazione delle interfacce encoder;
• riparazione di ingressi e uscite;
• sostituzione delle ventole e degli elementi di raffreddamento;
• riparazione dei connettori e dei danni meccanici;
• pulizia dell’elettronica;
• test con motore e sotto carico.

Una riparazione professionale dei servoazionamenti ACOPOS deve concludersi con una prova funzionale. La misurazione dei componenti su una scheda scollegata non conferma ancora il funzionamento stabile del modulo durante l’accelerazione, la frenatura e lo scambio di energia attraverso il circuito DC.

Perché il guasto di un solo modulo può arrestare più assi?

La modularità di ACOPOSmulti è un vantaggio, ma crea anche dipendenze a livello di sistema. Un guasto dell’alimentatore comune, del bus DC, della tensione ausiliaria o della comunicazione può arrestare contemporaneamente diversi moduli inverter.

D’altra parte, un singolo modulo 8BVI guasto può, in determinate circostanze, caricare il bus comune, attivare una protezione o impedire l’avvio dell’intero gruppo di azionamenti.

Pertanto, un codice di errore visualizzato su più assi non significa necessariamente che tutti i moduli siano guasti. La causa del problema può essere un unico componente comune o un singolo modulo che disturba il funzionamento del sistema.

È possibile sostituire un modulo guasto con un altro modello?

Il modulo sostitutivo deve essere selezionato in base alla sigla completa e alla configurazione, non soltanto alla corrente nominale. È necessario confrontare:

• serie e codice del modulo;
• numero di assi supportati;
• corrente continua e di picco;
• tipo di raffreddamento;
• interfacce encoder;
• presenza delle funzioni SafeMOTION;
• versione hardware;
• compatibilità con la piastra di montaggio;
• versione del software;
• configurazione del progetto Automation Studio.

Un modulo con una potenza simile potrebbe non supportare il corretto sistema di retroazione o le funzioni di sicurezza necessarie. Dopo la sostituzione è inoltre necessario controllare i parametri dell’asse, la comunicazione e la risposta del sistema di sicurezza.

Quando scegliere la riparazione, la sostituzione o la modernizzazione del sistema?

La riparazione è generalmente giustificata quando il modulo è adeguato alla macchina e il guasto riguarda circuiti elettronici o componenti meccanici ripristinabili.

La sostituzione può essere più vantaggiosa quando è disponibile un modulo compatibile e testato e il costo del fermo macchina supera quello del dispositivo sostitutivo.

La modernizzazione deve essere presa in considerazione quando:

• altri moduli del sistema continuano a guastarsi;
• non sono più disponibili ricambi compatibili;
• la macchina deve essere ampliata con nuovi assi;
• sono necessarie nuove funzioni di sicurezza;
• il controllo o la comunicazione non soddisfano più le esigenze attuali;
• il costo di manutenzione del vecchio sistema continua ad aumentare.

La modernizzazione di un sistema multiasse richiede l’analisi non soltanto degli azionamenti, ma anche dei servomotori, degli encoder, del PLC, dell’HMI, del programma della macchina, della rete POWERLINK e delle funzioni di sicurezza.

Come ridurre il fermo di una macchina con azionamenti B&R?

Prima dello smontaggio, il reparto manutenzione deve salvare le informazioni necessarie per ripristinare la configurazione:

• progetto e copia dei parametri della macchina;
• sigle complete di tutti i moduli;
• numeri degli assi e motori assegnati;
• storico degli allarmi;
• versioni hardware e software;
• configurazione POWERLINK;
• informazioni su SafeMOTION e SafeLOGIC;
• foto dei collegamenti e della disposizione dei moduli.

Non bisogna scambiare i moduli senza aver prima verificato la configurazione. È necessario prestare particolare attenzione ai moduli biasse e alle versioni dotate di funzioni di sicurezza.

Il fermo più breve si ottiene generalmente svolgendo più attività in parallelo: diagnostica del dispositivo guasto, verifica della disponibilità di un modulo sostitutivo e preparazione di un piano di riavvio della macchina.

Riparazione, rigenerazione e acquisto di componenti B&R ACOPOSmulti

RGB Elektronika esegue diagnostica, assistenza e riparazione degli azionamenti ACOPOSmulti, compresi i moduli di alimentazione, inverter e di controllo. Gli interventi possono comprendere la rigenerazione dell’elettronica di potenza, la riparazione della comunicazione, il controllo delle interfacce encoder e i test funzionali.

Se la riparazione non è economicamente conveniente, è possibile verificare la disponibilità di un componente compatibile, di una soluzione sostitutiva o di una modernizzazione del sistema. I moduli B&R guasti e ritirati dal servizio possono inoltre essere destinati alla vendita.

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