Servomoottorin ohjaustapoja on kolme: pulssi-, analoginen ja tiedonsiirtoohjaus. Kuinka valita servomoottorin ohjaustila eri sovellusskenaarioissa?
1. Servomoottorin pulssiohjaustila
Joissakin pienissä erillisissä laitteissa pulssiohjauksen käyttö moottorin paikannukseen tulisi olla yleisin sovellus, tämä ohjaustila on yksinkertainen, helppo ymmärtää. Ohjauksen perusidea: kokonaispulssi määrittää moottorin siirtymän, pulssitaajuus määrää moottorin nopeuden. Pulssi valitaan toteuttamaan servomoottorin ohjaus. Avaa servomoottorin käyttöohje, siellä on seuraava taulukko:
Molemmat ovat pulssiohjattuja, mutta toteutus on erilainen:
Ensin kuljettaja vastaanottaa kaksi nopeaa pulssia (A, B) ja määrittää moottorin pyörimissuunnan näiden kahden pulssin välisen vaihe-eron avulla. Yllä olevassa kuvassa, jos B on 90 astetta nopeampi kuin vaihe A, se on positiivinen. Jos B on 90 astetta hitaampi kuin A, se on käänteinen. Toiminnassa tämän ohjauksen kaksi vaihepulssia ovat vuorottelevia, joten kutsumme tätä ohjaustapaa myös differentiaaliohjaukseksi. Sillä on eroominaisuus, joka osoittaa myös, että tällä ohjaustilalla, ohjauspulssilla on korkeampi häiriönestokyky, joissakin sovellusskenaarioissa, joissa on voimakasta häiriötä, tämä tila on suositeltava. Mutta tällä tavalla moottorin akselin täytyy varata kaksi nopeaa pulssiporttia, mikä on hankalaa nopean pulssiportin jännittyneessä tilanteessa.
Toiseksi kuljettaja vastaanottaa edelleen kaksi nopeaa pulssia, mutta kahta nopeaa pulssia ei ole olemassa samanaikaisesti. Kun yksi pulssi on lähtötilassa, toisen on oltava virheellisessä tilassa. Tätä ohjaustapaa valittaessa on tärkeää varmistaa, että vain yksi pulssi lähetetään kerrallaan. Kaksi pulssia, yksi lähtö positiiviseen suuntaan, toinen negatiiviseen suuntaan. Kuten yllä olevassa tapauksessa, tämä tila on myös moottorin akseli, jonka on varattava kaksi nopeaa pulssiporttia.
Kolmanneksi kuljettajalle on annettava vain yksi pulssisignaali, ja moottorin positiivinen ja negatiivinen toiminta määräytyy IO-signaalilla yhteen suuntaan. Tämä ohjaustapa on yksinkertaisempi ja vie vähiten nopean pulssiportin resursseja. Tyypillisessä pienessä järjestelmässä tämä on edullinen.
2. Servomoottorin simuloinnin ohjaustila
Sovellusskenaariossa, jossa on käytettävä servomoottoria nopeudensäädön toteuttamiseen, voimme valita analogisen suuren moottorin nopeudensäädön toteuttamiseksi, analogisen suuren arvo määrittää moottorin käyntinopeuden. Analoginen määrä voidaan valita kahdella tavalla, virta tai jännite. Jännitetila, tarvitsee vain lisätä tietty määrä jännitettä ohjaussignaalin päähän. Toteutus on yksinkertainen, joissakin skenaarioissa käytetään potentiometriä ohjauksen saavuttamiseksi. Kuitenkin kun jännitettä käytetään ohjaussignaalina, jännite on helppo häiritä monimutkaisessa ympäristössä, mikä johtaa epävakaaseen ohjaukseen. Virtatila: Vastaava virtalähtömoduuli vaaditaan. Mutta nykyisellä signaalilla on vahva häirinnän estokyky, ja sitä voidaan käyttää monimutkaisissa kohtauksissa.
3. Servomoottorin tiedonsiirron ohjaustila
CAN, EtherCAT, Modbus ja Profibus ovat yleisiä tapoja toteuttaa servomoottorin ohjaus viestintäkeinoilla. Moottorin ohjaaminen viestinnän avulla on suositeltu ohjausmenetelmä joissakin monimutkaisissa ja suurissa järjestelmäsovellusskenaarioissa. Viestintätilaa käyttämällä järjestelmän koko, moottorin akselien lukumäärä on helppo leikata, ei monimutkaista ohjausjohdotusta. Rakennettu järjestelmä on erittäin joustava.
Servomoottorin nopeuden ja momentin säätöä ohjataan analogisella suurella. Asennon ohjausta ohjataan lähettämällä pulsseja. Tietty ohjaustapa tulee valita asiakkaiden vaatimusten mukaan ja täyttää liiketoiminnot. Jos sinulla ei ole vaatimuksia moottorin nopeudelle ja asennosta, niin kauan kuin vakiovääntömomentin lähtö on tietysti momenttitila.
Jos sijainnilla ja nopeudella on tietyt tarkkuusvaatimukset ja reaaliaikainen vääntömomentti ei ole kovin huolissaan, vääntömomenttitila ei ole kovin kätevä, nopeus- tai asentotila on parempi. Jos ylemmässä säätimessä on hyvä suljetun silmukan ohjaustoiminto, nopeudensäädön vaikutus on parempi. Jos vaatimukset eivät ole kovin korkeat tai reaaliaikavaatimusta ei ole, asennonsäätömoodilla ei ole korkeita vaatimuksia ylemmälle säätimelle.
Servoohjaimen vastenopeuden suhteen vääntömomenttitila vaatii vähiten laskentaa ja ohjain reagoi nopeimmin ohjaussignaaliin. Asentotilassa on eniten laskentaa ja kuljettajan vastaus ohjaussignaaliin on hitain.
Moottoria on säädettävä reaaliajassa, kun vaaditaan dynaamista suorituskykyä liikkeessä. Joten jos itse ohjain on hidas (kuten PLC tai matalan luokan liikeohjain), käytä asennonsäätöä. Jos ohjaimella on nopea laskentanopeus, asentorengas voidaan siirtää kuljettajalta ohjaimelle nopeudella kuljettajan työmäärän vähentämiseksi ja tehokkuuden parantamiseksi (kuten useimmat keski- ja huippuluokan liikeohjaimet); Jos sinulla on parempi ylempi ohjain, voit käyttää myös vääntömomentin ohjausta, nopeussilmukka on myös poistettu taajuusmuuttajasta, tämä on yleensä vain huippuluokan oma ohjain, joka voi tehdä tämän, eikä tällä hetkellä tarvitse käyttää Servo moottori.
Yleisesti ottaen kuljettajan ohjaus ei ole hyvä, jokainen valmistaja sanoo tekevänsä parhaansa, mutta nyt on olemassa intuitiivisempi vertailutapa, jota kutsutaan vastauskaistanleveydeksi. Vääntömomentin tai nopeuden säädössä pulssigeneraattorille annetaan neliöaaltosignaali, joka saa moottorin jatkuvasti pyörimään ja peruuttamaan ja säätämään jatkuvasti taajuutta. Oskilloskoopin näytössä näkyvä pyyhkäisytaajuussignaali. Kun kirjekuoren huippu saavuttaa 70,7 prosenttia suurimmasta arvosta, se tarkoittaa, että askel on mennyt epätasaisesti. Keskimääräinen virtasilmukka voi toimia yli 1000 Hz:llä, kun taas nopeussilmukka voi toimia vain kymmenillä hertseillä.
Teknisemmin sanottuna:
1. Servomoottorin vääntömomentin säätö
Vääntömomentin ohjaustapa on asettaa moottorin akselin ulostulomomentti ulkoisen analogisen tai suoran osoitemäärityksen tulon kautta. Ominaisuussuorituskyky on seuraava: jos esimerkiksi 10 V vastaa 5 Nm, kun ulkoinen analogi on asetettu arvoon 5 V, moottorin akselin lähtö on
2,5 Nm: Jos moottorin akselin kuorma on alle 2,5 Nm, moottori kääntyy positiiviseksi; jos ulkoinen kuorma on 2,5 Nm, moottori ei pyöri; jos moottori on suurempi kuin 2,5 Nm, moottori kääntyy (yleensä syntyy painovoiman kuormituksen yhteydessä). Vääntömomenttia voidaan muuttaa muuttamalla välittömästi analogisen suuren asetusta, ja vastaavaa osoitearvoa voidaan muuttaa myös tiedonsiirron avulla.
Sitä käytetään pääasiassa käämitys- ja aukikelauslaitteissa, joilla on tiukat vaatimukset materiaalin voimalle, kuten lankalaite tai kuidunvetolaitteet. Vääntömomentin asetusta tulee muuttaa milloin tahansa käämin säteen muutoksen mukaan, jotta materiaalin voima ei muutu käämin säteen muuttuessa.
2. Servomoottorin asennon säätö:
Ohjaustila on yleensä kautta ulkoisen tulon pulssitaajuuden koon määrittämiseksi pyörimisnopeuden kautta pulssien määrä määrittää pyörimiskulman, jotkut servo voidaan myös suoraan viestintätilan kautta nopeuden ja siirtymän toimeksiannosta. Koska asentotilassa voi olla erittäin tiukka nopeuden ja sijainnin valvonta, joten sitä käytetään yleisesti paikannuslaitteissa. Sovellukset, kuten CNC-työstökoneet, painokoneet ja niin edelleen.
3. Servomoottorin nopeustila:
Yli analogiatuloa tai pulssitaajuutta voidaan ohjata pyörimisnopeudelle, ulkosilmukan ylemmässä ohjauslaitteessa PID-säätö nopeustila voidaan myös sijoittaa, mutta moottorin asentosignaali tai kuorman asentosignaali on ohjattava ylempään takaisinkytkentään laskemista varten. Asentotila tukee myös suoran kuormituksen ulkorengasta asentosignaalin havaitsemiseksi. Tässä tapauksessa moottorin akselin päässä oleva anturi havaitsee vain moottorin nopeuden, ja asentosignaalin antaa suora tunnistuslaite lopullisessa kuormituspäässä. Tämän tilan etuna on, että välilähetysprosessin virhettä voidaan vähentää ja koko järjestelmän paikannustarkkuutta lisätä.
4. Puhu 3 sormuksesta
Servoa ohjataan yleensä kolmella renkaalla, ja ns. kolme rengasta ovat kolme suljetun silmukan negatiivista takaisinkytkentäistä PID-säätöjärjestelmää. Sisempi PID-rengas on virtarengas, joka on kokonaan toteutettu servoohjaimen sisällä. Hall-laite tunnistaa ohjaimen kunkin vaiheen lähtövirran moottorille ja antaa negatiivisen palautteen PID-säädön virran asetukselle, jotta lähtövirta saavutetaan mahdollisimman lähelle asetettua virtaa. Virtarengas ohjaa moottorin vääntömomenttia, joten ohjaimen toiminta vääntömomenttitilassa on minimaalinen.
Dynaaminen vaste on nopein.
Toinen rengas on nopeusrengas, jota säädetään negatiivisella takaisinkytkentäisellä PID:llä havaitun moottorin kooderin signaalin kautta. PID-lähtö renkaassa on suoraan nykyisen renkaan asetus, joten nopeusrenkaan ohjaus sisältää nopeusrenkaan ja nykyisen soittoäänen, toisin sanoen missä tahansa tilassa on käytettävä nykyistä rengasta, nykyinen rengas on säätimen juuri . Samaan aikaan nopeuden ja asennon säädön aikana järjestelmässä suoritetaan myös virran (vääntömomentin) säätö nopeuden ja asennon vastaavan säädön saavuttamiseksi.
Kolmas rengas on asentorengas, joka on uloin rengas ja se voidaan rakentaa kuljettajan ja moottorianturin tai ulkoisen ohjaimen ja moottorianturin tai loppukuorman väliin tilanteesta riippuen. Koska asennonsäätörenkaan sisäinen lähtö on nopeusrenkaan asetus, järjestelmä suorittaa kaikkien kolmen renkaan toiminnan asennonsäätötilassa ja tällä hetkellä järjestelmällä on suurin laskentamäärä ja hitain dynaaminen vastenopeus .