AC Servo motorunu necə idarə edirsiniz?

Əsas prinsiplərAC Servo motorunəzarət

AC Servo sistemlərinin tərkibi və iş mexanizmi

AC Servo sistemi qapalıdır Servo sürücüsü aşağı gücləndirici əmr siqnallarını alır və motoru idarə etmək üçün üç fazalı pwm (nağıl genişliyi) gərginliyinə çevirir. Tipik sürücü kommutasiya tezlikləri 10 KHz-dən 20 kHz-ə qədərdir, minimal fırlanma anı ilə incə cari idarəetmə imkanı verir. Bir kodlayıcı və ya qətnamə ilə təchiz edilmiş motor rotoru, daxili nəzarət döngəsi, daxili nəzarət döngəsinin cırtdanı, sürətini və mövqeyini real vaxt rejimində 62,5 μs-dən 250-ə qədər idarə etmək olar.

Tork, sürət və mövqe münasibətləri

Bir AC Servo motorunda Tork, Torku reytinqli aralığında demək olar ki, mütənasibdir: T ≈ kt × i, burada Kt fırlanma anı (məsələn, 0.7 N · m / a) və mən fazalıyam. Sürət tətbiq olunan gərginliyin tezliyi və dirək cütlərinin sayına görə müəyyən edilir. Məsələn, 4 qütblü bir motor və 3000 RPM qiymətləndirilmiş sürətlə, qiymətləndirilmiş sürətdə elektrik tezliyi 100 hz. Vəzifə zamanla sürətin ayrılmazdır. Dəqiq nəzarət buna görə dəqiq cari idarəetmə (fırlanma anı) və sürət və mövqeyi dəqiq vaxta əsaslanan tənzimləmə. Bu laylı əlaqələr, servo sürücüləri adətən üç yuva içən döngəni həyata keçirir: cari (fırlanma anı), sürət və mövqe.

AC Servo sistemindəki əsas komponentlər

AC Servo motor quruluşu və parametrləri

AC Servo Motorun özü dinamik performans üçün optimallaşdırılmış daimi maqnit sinxron motor (PMSM). Əsas parametrlər, qiymətləndirilən güc (adətən 0,1 kVt-a qədər bir çox sənaye baltasında 7.5 kVt-a qədər 7.5 kVt) daxildir KG · M²-də dilə gətirilən Rotor ətalət, yük ətalət nisbəti ilə uyğun olmalıdır; 1: 1 və 1: 5 arasındakı sürücüyə yüklü bir inertiya nisbəti tez-tez sabit yüksək qazanc nəzarət üçün tövsiyə olunur. Stator sarımları, sahə yönümlü cari tənzimləməni dəstəkləyən səmərəli vektor nəzarət üçün hazırlanmışdır.

Servo sürücüsü funksiyaları və interfeyslər

Servo sürücüsü nəzarətin əsasını təşkil edir. Buraya düzbəçi mərhələsi, bir DC avtobusu (adətən 300-600 vdc üçün, IGBT və ya mosfet modulları olan inverter mərhələsi daxildir. Funksional bloklar cari idarəetmə, sürət və mövqe nəzarətçiləri, kodlayıcı interfeys, rəqəmsal və analoq I / O, FieFus rabitə limanları və təhlükəsizlik sxemləri (məsələn, təhlükəsiz fırlanma anı). İnterfeyslərdə pulse / istiqaməti girişləri, analoq + / - 10 v, sürət və ya fırlanma anları üçün 10 v, efirtili, profeinet və ya canopen kimi sənaye avtobusları daxil ola bilər. Topdan və zavod avtomatlaşdırma layihələrində, sürücü rabitə protokolu seçimi mövcud PLC və ya hərəkət nəzarət cihazları platforması ilə uyğunlaşdırılmalıdır, buna görə təchizatçı koordinasiyası kritikdir.

Nəzarət rejimləri: mövqe, sürət və fırlanma anı

Vəzifə nəzarət rejimi xüsusiyyətləri

Vəzifə İdarəetmə rejimi, dəqiq yerləşdirmə, məsələn, CNC baltalarında və ya pilləli robotlarda olduğu kimi dəqiq yerləşdirmə əsas məqsəd olduqda istifadə olunur. Nəzarətçi ümumiyyətlə bir nəbz bir kodlayıcı sayını və ya müəyyən edilmiş elektron dişli nisbətinə bərabər olduğu əmr paxlalıları göndərir. Məsələn, 20 bitlik bir kodlayıcı ilə (inqilaba 1,048,58,576 say) və bir inqilab üçün 1000 nəbzin elektron ötürücü, 1 pulse 0,36 dərəcəyə şaft fırlanmasına uyğundur. Servo sürücüsü, əmr edilmiş və həqiqi mövqe arasındakı mövqe səhvini minimuma endirərək mövqe loopunu bağlayır. Tipik yerləşdirmə dəqiqliyi 0.0004 inqilabdan daha yaxşı bucaq dəqiqliyinə uyğun olan ± 1 kodlayıcı sayına çata bilər.

Sürət və tork nəzarət tətbiqləri

Sürət idarəetmə rejimi bir analoq və ya rəqəmsal əmrdən sonra motor sürətini tənzimləyir. Daimi sürətin kritik olduğu yerlərdə dolama, ötürmə və ya nasosda yayılmışdır. 80-200 Hz sürət loop bant genişliyi, yükləmə dəyişikliyinə sürətli cavab verməyə, 20-30% yükləmə addımlarında hətta ± 0,1% -i daxilində sürətləndirməyə imkan verir. Torku idarəetmə rejimi cari rəy əsasında çıxış fırçasını tənzimləyir və gərginliyə nəzarət, basaraq və gücləndirmə əməliyyatlarında üstünlük təşkil edir. Set tork, ümumiyyətlə, 1-5 ms aralığında tork cavab vaxtları ilə qiymətləndirilmiş torkun 0% -dən 150% -dən 150% -ə qədər tənzimlənə bilər. Bir çox sürücüdə, mövqe, sürət və tork rejimlərində mürəkkəb hərəkət profillərini yerləşdirmək üçün birləşdirilə və ya fırlanma anları birləşdirilə və ya dinamik şəkildə dəyişdirilə bilər.

Əlaqə cihazları və qapalı loop nəzarət məntiqi

Kodlayıcılar, həll edənlər və rəy qətnaməsi

Əlaqə cihazları qapalı döngə nəzarəti üçün əsas məlumatları təqdim edir. Artankal kodlayıcılar A / B / Z paxlalı çıxır, mütləq kodlayıcılar isə çox növbəli mövqe məlumatı ilə evə ehtiyac yoxdur. Müasir mütləq mütləq kodlayıcılar tez-tez 17-23 bit qətnamə, 131,072-ə bərabər olan bir inqilab üçün 8 milyondan çox sayda sayılır. Həlllər temperatur və titrəmə qarşı əla möhkəmlik təklif edir, lakin effektiv qətnaməyə malikdir və sürücüyə həsr olunmuş həlledici-rəqəmsal dönüşüm tələb edir. Əlaqə seçimi, komponentin standartlaşdırılmasının inventarlaşdırıldığı yüzlərlə servo oxunun iştirak etdiyi böyük topdansatış layihələrində əhəmiyyətli olan, ekoloji möhkəmlik və dəyəri arasında bir tarazlıq arasında bir tarazlıqdır.

İdarəetmə döngələri və nəzarət dövrü dövrləri

Servo sürücüsü adətən üç yuva tənzimləyici döngəsi işlədir. İnnermost cari döngələr, faz cərəyanlarını çox sürətli bir dövr vaxtı, tez-tez 10-50 μs, sahə yönümlü idarəetmə (FOC) istifadə edərək, D- və Q-Axis cərəyanlarını tənzimləmək üçün istifadə edir. 0.5-2 KHz-də işləyən sürət döngəsi, sürət xətasına əsaslanan cari əmrlər yaradır, 0,5-1 khz olan mövqe loopu, mövqe səhvindən sürətli əmrlər yaradır. Sabitlik və performans müvafiq döngələrin qazancı və faza kənarlarından asılıdır; Ümumi dizayn hədəfi 30-60 dərəcə və 6 dB-dən yuxarı bir marjanın bir fazalı marjasıdır. Bu ədədi hədəflər, sistemin aşağı aşırı və davamlı salınımdan qaçınmaqla sistemin tez cavab verilməsini təmin edir.

Servo sürücü parametrləri təyin və tənzimləmə

Motor məlumatları, məhdudiyyətlər və qorunma parametrləri

Servo Axis təhlükəsiz işləyə bilər, əsas motor və sürücü parametrləri təyin olunmalıdır. Bunlara motor reytinqli cərəyan, reytinqli sürət, dirək cütləri, kodlayıcı qətnamə və ətalət məlumatları daxildir. Tork limitləri, adətən, reytinqli torkun 120% və 200% arasında, demagnetizatizasiyanın və ya həddindən artıq istiliyin qarşısını almaq üçün bu dəyərlərə uyğun cari məhdudiyyətlərin 120% və 200% arasında qurulmuşdur. Sürət hədləri mexaniki reytinqlərə hörmət etməlidir; Maksimum sürətlə 5000 rpm olan 3000 RPM-də qiymətləndirilən bir motor üçün, 4500 rpm olan təhlükəsiz bir məhdudiyyət sahəsi təmin edir. Overvoltage, undraftage, üst-üstə düşən, üst-üstə düşən və həddindən artıq çoxluq həddi zərərin qarşısını almaq üçün, xüsusən də gözlənilməz təcili dayanacaqların və güc dalğalanmalarının tez-tez olduğu zavod xətlərində zədələnməsinin qarşısını almaq üçün konfiqurasiya edilməlidir.

Əsas qazanc qəbulu və cavab hədəfləri

İlkin parametrizasiya ümumiyyətlə avtomatik tənzimləmə ilə başlayır, burada sürücü test siqnallarını yüklə və sürtünmə müəyyənləşdirir, sonra tövsiyə olunan nəzarət mənfəətlərini hesablayır. Bir çox baltalar üçün 20-60 Hz 20-60 Hz olan bir mövqe loop bant genişliyi, sürətlə 100-200 Hz sürətlə hazırlanmışdır. Bu dəyərlər 10% -dən aşağı düşmüş 50-150 ms arasında yerləşən bir yerləşmə vaxtı təmin edir. Yarımkeçirici avadanlıq, bant genişliyi kimi yüksək dəqiqlikli tətbiqlər üçün mexaniki rezonans və yanlışlıq üçün aşağı tolerantlığın qiyməti ilə daha yüksək səviyyədə itələyə bilər. Etibarlı bir təchizatçı yalnız sürücü təlimatlarını təmin etməyəcək, həm də böyük bir sistemdə çoxsaylı oxun istismarı zamanı xüsusilə dəyərli olan qaydalar və nümunə parametr dəstələrini təmin edəcəkdir.

PID nəzarət və tənzimləmə üsulları əldə edin

Servo PID nəzarətçilərinin quruluşu

Servo sürücüsündə əsas nəzarət döngələri ümumiyyətlə pid və ya pi nəzarətçiləri kimi həyata keçirilir. Mövcud döngə, sıfır sabit bir səhv təmin etmək üçün ümumiyyətlə pi (mütənasib-inteqral), sürət və mövqe döngələri, törəmə terminlər və ya filtrlər daxil ola bilər. Sürət döngəsində mütənasib artım, aqressiv sürət səhvinin necə düzəldilməsini müəyyənləşdirir, ayrılmaz termin uzunmüddətli səhvi aradan qaldırır və hər hansı bir törəmə hərəkət nəm qəfil dəyişikliklərə kömək edir. Təxminən mütənasib qazanclar, bir addım əmrində təxminən 5-15% -i aşındırılır, inteqral vaxt sabitləri təyin olunur və bir neçə yüz milisaniyədə sabit bir səhvin 1% -dən aşağı düşməsi üçün qurulur.

Praktik tənzimləmə addımları və ədədi çeklər

Praktik tənzimləmə proseduru aşağı qazancdan başlayır. Birincisi, cari döngə, əmr olunan torkun salınım olmadan hamar sürətləndiyini yoxlamaqla təsdiqlənir. Sonrakı, sürətli döngə qazancı 0-100% sürət addımına qədər artır (məsələn, 0 ilə 1500 rpm) minimal aşırı ilə təxminən 50-100 ms arasında artım müddəti istehsal edir. Nəhayət, bir nöqtə nöqtəsi, məsələn, 360 dərəcə fırlanma və ya 100 mm xətti hərəkət edən bir nöqtəni izləmək və 100 mm xətti bir hərəkət, məskunlaşma vaxtının aşağıda qalmasının 0,01 mm və ya 0,01 mm-dən az olduğu yerlərdə qalır. Mexanik rezonans müşahidə olunarsa, ölçülülmüş rezonans tezliklərində (tez-tez 100-1000 Hz), rezonans tezliyinin 10-20% -i olan bant genişliyi ilə (100-1000 Hz) tətbiq edilə bilər.

PLC və ya hərəkət nəzarətçisindən istifadə edərək hərəkət nəzarəti

Komandanlıq interfeysləri və rabitə protokolları

Hərəkət əmrləri bir PLC, hərəkət nəzarətçisindən və ya sənaye kompüterindən qaynaqlanır. Legacy Sistemləri tez-tez pulse / istiqamətli nəticələrdən istifadə edərək, orta elektron dişləmə ilə də yüksək qətnamə ilə 500 kHz-ə qədər olan nəbz nəzarəti üçün nəbz / istiqamətli nəticələrdən istifadə edir. Müasir sistemlər getdikcə daha çox balton kimi rəqəmsal sahələrdə, 250 μs və ya aşağıda bir çox balton sinxronizasiya edə biləcək rəqəmsal sahələrə etibar edir. Bu, birdən çox servo baltaları boyunca elektron cams və interpolasiya kimi əlaqələndirilmiş hərəkət profillərinə imkan verir. Uyğun bir protokol seçmək, sürücülərin və nəzarətçilərin topdan satınalmaları zamanı vacibdir, çünki uyğunsuz rabitə standartları fabrik səviyyəsində inteqrasiya dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.

Yerləşdirmə profilləri və hərəkət planlaşdırması

Nəzarətçi, hərəkət profillərini sürətləndirmə, daimi sürət və yavaşlama baxımından müəyyənləşdirir. Sadə bir trapezoidal sürət profili 500 mm / s, maksimum sürəti 300 mm / s sürətini və 200 mm-ə qədər 500 mm / s), 500 mm / S² sürətini təyin edə bilər. Daha inkişaf etmiş S-əyri profilləri (sürətlənmə dərəcəsi), xüsusən də yüksək ətalət yüklərində titrəmələri azaldır. Yerləşdirmə dövrləri həm motor torku, həm də mexaniki gücə hörmət etməlidir; Mühərrikin qiymətləndirilmiş torkunda nail ola biləcəyini aşsa, ya səyahət vaxtı artırılmalı və ya daha yüksək fırlanma anı istifadə edilməlidir. Yerləşdirmə dövrlərinin ədədi simulyasiyası quraşdırmadan əvvəl uyğun servo ölçülərini seçməyə kömək edir.

Yerləşdirmə dəqiqliyi, cavab müddəti və sabitliyi

Dəqiqliyə və təkrarlanmanı təsir edən amillər

Yerləşdirmə dəqiqliyi yalnız kodlayıcı tərəfindən müəyyən edilmir. Bir kodlaşdırıcı bir inqilaba görə bir nəzəri bir qətnamə ola bilər, real dünya dəqiqliyi mexaniki geriyə, mil sərtliyindən, bağlama sərtliyindən və istilik genişləndirilməsindən asılıdır. 5 mm qurğuşun və 20 bitlik kodlayıcı olan bir top vida sistemi üçün, bir cəmi təxminən 4.77 NM-ə uyğundur, praktik mexaniki dəqiqliyi aşağıda. Təcrübədə ± 0.01-0,02 mm və ± 0.005 mm-də təkrarlanma, çox dizaynlı sənaye baltaları üçün real hədəflərdir. Kompensasiya cədvəlləri kimi kalibrləmə prosedurları, vida meydançası dəyişkənliyi və montaj toleransının səbəb olduğu sistematik yerləşdirmə səhvlərini düzəldə bilər.

Dinamik cavab və vibrasiya nəzarəti

Dinamik performans adətən addım cavab, tezlik cavabı və hərəkət profilləri altında aşağıdakı səhv ilə xarakterizə olunur. Yaxşı bir tənzimlənmiş bir ox, 5-10 Hz-də bir sinusoidal mövqe əmrini, amplitudanın 1% -dən aşağı olan xətası ilə izləyə bilər. Buna nail olmaq üçün mexaniki rezonans tezliyi tələb olunan bant genişliyindən ən azı 3-5 dəfə yüksək olmalıdır. Struktur möhkəmləndirmə, daha qısa aşırı və sərt muftalar hamısı daha yüksək rezonans tezliklərinə töhfə verir. Sürücüdə, notch filtrləri və aşağı ötürücü filtrlər, nəzarət bant genişliyini qoruyarkən rezonans zirvələrini yatırmaq üçün istifadə olunur. Bir fabrik mühitində yüksək sürətli dövrlər tətbiq edərkən, sadə sürətölçənlər və filtr tezliklərini 10-20 Hz artımları ilə tənzimləyən titrəməni ölçmək sabitliyi kəskin şəkildə yaxşılaşdıra bilər.

Ümumi nöqsanlar, həyəcan siqnalları və problemlərin aradan qaldırılması fikirləri

Tipik siqnalizasiya növləri və kök səbəbləri

Standard Servo sürücülük həyəcan siqnallarına həddindən artıq dərəcədə, həddindən artıqoltaj, sarsılmaz, kodlayıcı səhvlər, həddindən artıqlıq və aşağıdakı səhv daxildir. Aşırı cərəyan, məsələn, mexanik cizgilər və ya kəskin təsir yükləri səbəbindən təxminən 300%, çox vaxt qiymətləndirilən cərəyanın 300% -i aşdıqda, həddindən artıq həyəcan siqnalları baş verir. Overvoltage, ümumiyyətlə, 410 vac sistemi üçün 410 VDC və ya 820 VDC üçün ümumi 410 VDC və ya 820 VDC üçün 410 VDC-nin üstündəki DC avtobusundan yuxarıdakı DC avtobusunu artırdıqda Mövqe sapması, məsələn, 1000 kodlayıcı sayma kimi, məsələn, 1000 kodlayıcı sayma, həddindən artıq təcavüzkar sürətlənmə və ya yanlış tənzimlənən idarəetmə mənfəətindən qaynaqlana bilər. Effektiv fabriklər, istehsal xətləri boyunca təkrar nümunələri aşkar etmək üçün həyəcan tarixlərinin qeydlərini aparır.

Addım-addım diaqnostik və düzəliş metodları

Problemlərin aradan qaldırılması problemin elektrik, mexaniki və ya parametrlə əlaqəli olub olmadığını təcrid etməklə başlayır. Ölçülmüş motor mərhələsi müqaviməti bir neçə faiz arasındakı lövhə dəyərlərinə uyğun olmalıdır; Böyük sapmalar dolama ziyanını göstərir. Mexaniki olaraq, baltalar əl ilə və ya aşağı jog sürətində qeyri-adi səs-küy olmadan sərbəst hərəkət etməlidir. Parametr çekləri, kodlayıcıların həlli, elektron dişli, motor sabitləri və məhdudiyyətləri faktiki aparat uyğunlaşdırdığını ehtiva edir. Oscilloscope və ya sürücü iz alətləri nöqsanlar zamanı cari, sürət və mövqe səhvini qeyd edə bilər. Məsələn, mövqe səhvləri tədricən daimi yük altında, fırlanma anları və ya cari tutumun olmasına baxmayacaq olduqda; Sabit bir tezlikdə görünsə, rezonans və filtr düzəlişləri tələb olunursa. Texniki baxımdan bacarıqlı bir təchizatçı tez-tez geniş avtomatlaşdırma layihələrində xüsusilə dəyərli olan uzaq diaqnostik dəstək və parametr rəyini təmin edir.

Quraşdırma, məftil və gündəlik təmir təcrübələri

Elektrik məftil standartları və emc mülahizələri

Düzgün məftil sabit servo nəzarəti üçün əsasdır. Elektrik kabelləri və kodlayıcı və ya kodlayıcı və ya rabitə kabelləri ayrıca, minimum boşluq 100-150 mm olan və ekranlı kabellər bir ucunda və ya səs-küyü azaltmaq üçün sürücülük tövsiyələrinə əsasən əsaslandırılmalıdır. Qoruyucu yer əlaqələri, ümumiyyətlə, yerində müqavimət, adətən 10 ω sənaye qurğularında aşağı müqavimət göstərməlidir. Uzun kabel üçün 30-50 m, gərginlik düşməsi və səs-küyə həssaslığı artması, buna görə daha böyük dirijor kəsişmələri və ferrit nüvələri tələb oluna bilər. Zavod məftil dəstləri üçün topdan sifarişlər, əvvəlcədən xitam verilmiş bağlayıcıları olan standart kabel dəstləri quraşdırma səhvlərini və istismara vermə vaxtını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Mexanik quraşdırma və dövri yoxlamalar

Mexanik tərəfdə, motor şaftı və yük arasındakı koaksial hizalanması diqqətlə yoxlanılmalıdır. 0.05 mm radial və ya 0,2 dərəcə, bucaqda 0,2 dərəcə, əlavə hesablanan yükləri, titrəməni artıran və xidmət həyatını azaltmaqla müqayisə etmək olar. Çevik muftalar kiçik uyğunsuzluqları kompensasiya edə bilər, lakin tork reytinqi və ətalət anı əsasında seçilməlidir. Dövri texniki xidmətdə soyutma səthlərinin təmizlənməsi, guozlu boltların yoxlanılması, aşınma üçün kabel gödəkçələrini yoxlamaq və həyəcan tarixçələrini nəzərdən keçirmək daxildir. İstilik ölçmələri, motor səthinin temperaturu, davamlı əməliyyat üçün adətən 80-90 ° C-dən aşağı olan mühərriklərin temperaturu olaraq qalır. Bu təcrübələr avadanlıqların həyatını genişləndirir və davamlı əməliyyat fabriklərində planlaşdırılmamış iş vaxtını minimuma endirir.

Maxtech həlləri təmin edir

Maxtech, sənaye istifadəçiləri üçün, komponent seçimindən istifadə edərək, komponentlərin seçilməsinə qədər tam AC Servo sistem həllərinə diqqət yetirir. Torku, sürət, ətalət və yerləşdirmə tələblərinə əsaslanaraq Maxthech mühəndisləri, uyğun mühərriklər, sürücülər və rəy cihazlarını, o cümlədən müvafiq sahə şəbəkələrindən istifadə edərək PLC və ya hərəkət nəzarətçiləri ilə inteqrasiya etməyi tövsiyə edirlər. Bir çox baltanı əhatə edən topdan və zavod layihələri üçün Maxtech inventarını azaltmaq və saxlanması üçün modellər və aksesuarları standartlaşdırır. Parametr şablonları, tənzimləmə xidmətləri və diaqnostik rəhbərliyi təmin edilir ki, hər bir servo oxu optimal bant genişliyi və minimal titrəmə ilə sabit işləməyə imkan verir. Sistemli planlaşdırma və davamlı texniki dəstək vasitəsilə Maxtech müştərilərə istehsal xətləri boyunca daha yüksək məhsuldarlıq və sabit hərəkət performansına kömək edir.