Сіз AC Servo Motor-ді қалай басқарасыз?

Негізгі принциптеріайнымалы токбасқару

Сервой жүйелерінің құрамы және жұмыс механизмі

Айнымалы ток жүйесі - бұл жабық - Айнымалы қозғалтқышты басқару жүйесі, ең алдымен, айнымалы ток сервисінің қозғалтқышы, серво жетегі (күшейткіш), кері байланыс құрылғысы және қозғалыс контроллері немесе PLC. Servo Drive төмен қуатты командалық сигналдарды қабылдайды және оларды үш фазалы PWM (импульсті ені модуляция), моторды басқаруға арналған үш фазалы PWM (импульсті ені модуляция). Дискінің әдеттегі жиілігі 10 кГц-ға дейінгі жиіліктерден 20 кГц-ға дейін, бұл минималды моментпен жақсы басқаруға мүмкіндік береді. Кодермен немесе адреспен жабдықталған мотор роторы, ішкі бақылау циклі, әдетте, 62,5 м мкс-ке дейін 62,5 м мкс дейін момент пен позицияны реттей алады, осылайша ішкі бақылау циклы, әдетте, 62,5 мк-ге дейін реттеледі, осылайша басқарыңыз.

Момент, жылдамдық және позиция қатынасы

Айнымалы ток моторында момент рейтингтік диапазонда пропорционалды: T ≈ KT × кт × кт × x i, мұндағы КТ момент болып табылады (мысалы, 0,7-нер / а) және мен фазалық ток. Жылдамдық қолданылатын кернеудің жиілігі мен полюстердің жұптарының санымен анықталады. Мысалы, 4 полюсті мотор және 3000 айн / мин жылдамдықпен, электр жиілігі номиналды жылдамдықпен 100 Гц құрайды. Позиция - уақыт өте келе жылдамдық интеграциясы. Нақты бақылау дәл ток бақылауына (момент үшін) және жылдамдық пен позицияны уақытқа негізделген дәлдікке сүйенеді. Бұл қабатты қарым-қатынас, сондықтан Servo Drives әдетте үш кірістірілген ілмектерді жүзеге асырады: ток (момент), жылдамдық және позиция.

Айнымалы ток серво жүйесіндегі негізгі компоненттер

Айнымалы ток серво мотор құрылымы және параметрлері

Айнымалы ток сервовоз моторының өзі динамикалық қойылым үшін оңтайландырылған тұрақты магнитикалық синхронды мотор (PMSM). Негізгі параметрлер, бағаланған қуат (әдетте көптеген өнеркәсіптік осьтерде 0,1 кВт-қа дейін), момент, жоғары момент (көбінесе 2,5-3,0 есе рейтингі), бағаланған жылдамдық және максималды жылдамдық (әдетте 4,500-6000 айн / мин). KGIR-де көрсетілген ротор инерциясы, жүктеме инерция қатынасуымен сәйкес келуі керек; 1: 1 және 1: 5 аралығындағы инерцияға қатынасы 1: 5 аралығындағы арақатынас, көбінесе жоғары сапалы бақылау үшін ұсынылады. Стератордың орамалары тиімді векторлық бақылауға, далаға бағытталған ағымдағы реттеуді қолдауға арналған.

Servo Drive функциялары және интерфейстері

Сервок жетекшісі - басқарудың өзегі. Оған түзеткіш, DC автобусы кіреді (әдетте 220-400 VDC үшін 300-600 ВДС), және инвертор кезеңі IGBT немесе MOFFET модульдерімен. Функционалды блоктар ағымдық бақылау, жылдамдық және позиция контроллері, кодтаушы интерфейсі, сандық және аналогтық I / O, өріс және AnalBus байланыс порттары және қауіпсіздік тізбектері (мысалы, қауіпсіз крутокс сияқты). Интерфейстерде импульсті / бағыттың кірісі, аналогтық + / - жылдамдығы немесе момент командалары үшін, ал эхкат, профиль немесе Canocen сияқты өндірістік автобустар үшін 10 V болуы мүмкін. Көтерме және зауыттық автоматтандыру жобаларында жетекші байланыс протоколын таңдау қолданыстағы PLC немесе Motion Controll платформасымен туралануы керек, сондықтан жеткізушіні үйлестіру өте маңызды.

Басқару режимдері: позиция, жылдамдық және момент

Орынды басқару режимінің сипаттамалары

Орынды басқару режимі дәл орналастыру - бұл CNC осьтеріндегі немесе пикниктік роботтардағы негізгі мақсат болған кезде қолданылады. Контроллер әдетте пәрмен импульстарын жібереді, мұнда бір импульс бір кодтауды санау немесе анықталған электр беріліс коэффициентіне тең. Мысалы, 20 биттік кодтағышпен (бір революцияға 1,048,576 есептеледі) және бір революцияға 1000 импульстың электронды берілісі, 1 импульс біліктің айналуы 0,36 градусқа сәйкес келеді. Servo Drive Орналасқан жерді және нақты позиция арасындағы позиция қатесін азайтатын позиция циклын жабады. Орналастырудың әдеттегі дәлдігі ± 1 кодтауға жетуі мүмкін, бұрыштық дәлдікке сәйкес 0.0004 революцияларға қарағанда жақсы.

Жылдамдық және моментті басқару қосымшалары

Жылдамдықты басқару режимі аналогтық немесе сандық пәрменнен кейін мотордың жылдамдығын реттейді. Бұл тұрақты жылдамдық өте маңызды болған жағдайда, орамада, тасымалдауда немесе айдауда жиі кездеседі. Жылдамдық цикл 80-200 Гц-тен тұратын өткізу қабілеттілігі 80-200 Гц-ке тез жауап беруге мүмкіндік береді, жылдамдықты ± 0,1% ұстап, 20-30% жүктеме кезеңдерінде де өзгереді. Кернеуді басқару режимі ағымдағы кері байланыс негізінде шығыс моментті реттейді және кернеуді басқару, басу және қатайту кезінде қолданылады. Орнатылған моментті әдетте бағаланған моменттің 0% -дан 150% -ға, кереретпен жауап беру уақыты 1-5 мс. Көптеген дискілерде, позициялар, жылдамдық және момент режимдерінде күрделі қозғалыс профильдерін орналастыру үшін динамикалық түрде біріктіруге немесе ауысуға болады.

Кері байланыс құрылғылары және жабық циклді басқару логикасы

Кодтаушылар, шешілімдер және кері байланыс ажыратымдылығы

Кері байланыс құрылғылары жабық циклді басқару үшін маңызды ақпаратты ұсынады. Абсолютті кодтағыштар A / B / Z имуляторлар шығарады, ал абсолютті кодтар көп бұрылыс позициясы туралы ақпаратты үйде қажет етпейді. Қазіргі абсолютті кодерлер көбінесе бір революцияға 131,072-ге тең, 131,072-ге тең, 17-23 биттер алады. Шешімдер температура мен дірілмен өте жақсы, бірақ дұрыс ажыратымдылығы бар және драйверде арнайы шешілген ажыратымдылығы бар және қажет болған шешімді сандық түрлендіруді талап етеді. Кері байланыс таңдау - бұл дәлдік, қоршаған ортаға және шығындар арасындағы тепе-теңдік, ол ірі көтерме сауда жобаларында, ол жүздеген сервоктарға қатысты үлкен көтерме сауда жобаларында маңызды болып табылады, онда компоненттерді стандарттау түгендеуді азайтады.

Кірістірілген бақылау ілмектері және бақылау циклы уақыты

Сервок жетекшісі әдетте үш кірістірілген реттегіш ілмектерді басқарады. Ағымдағы цикл фазалық ағындарды өте жылдам циклмен, көбінесе D- және Q-осьтер токтарын өз бетінше реттейтін өрісті бақылау (FOC) көмегімен өтейді. 0,5-2 кГц-те жұмыс істеп тұрған жылдамдық циклі жылдамдық қатесіне негізделген, ал 0,5-1 кГц-те жұмыс істеп тұрған позициялық позиция позициясындағы жылдамдық командаларды жасайды. Тұрақтылық пен өнімділік тиісті ілмектер мен фазалық шеттерге байланысты; Жалпы жобалау мақсаты - бұл 30-60 градус фазалық маржа және 6 дБ-тан асатын маржа. Бұл сандық мақсаттар жүйенің төменнен түсіп, тұрақты тербелістерден аулақ болған кезде жүйенің тез жауап береді.

Servo Drive параметрлерін орнату және баптау

Мотор деректері, лимиттер және қорғау параметрлері

Сервос ось қауіпсіз жұмыс істеуге дейін, моторлы және диск параметрлері орнатылуы керек. Оларға моторлы ток, бағаланған жылдамдық, полюстер жұптары, кодерлік ажыратымдылық және инерция деректері кіреді. Момшат лимиттері, әдетте, номиналды моменттің 120% -дан 200% -на аралығында, демагнитизацияның немесе қызып кетудің алдын алу үшін осы мәндерді сәйкестендіруге арналған. Жылдамдық шегі механикалық рейтингтерді құрметтеуі керек; 3000 айн / мин, максималды жылдамдығы 5000 айн / мин, қауіпсіз лимит 4500 айн / мин. Артқы жағынан, берік, асты сызу, қопсытқыш, аяушы, аяушы, және асқандар шекті алаңдар, әсіресе күтпеген төтенше жағдайлар және қуат құбылыстары жиі болатын зауыттық сызықтарда конфигурациялануы керек.

Негізгі алу және жауап беру мақсаттары

Бастапқы параметрлеу әдетте авто-баптаудан басталады, мұнда диск инерция және үйкелісті анықтауға арналған диск сигналдарын тексереді, содан кейін ұсынылған басқару табыстарын есептейді. Көптеген осьтер үшін позиция циклінің позициясы 20-60 Гц-ке жеткілікті, жылдамдықпен айналысады, бұл 100-200 Гц. Бұл құндылықтар 10% -дан төмен көлденеңінен 50-150 мс болатын позициялау уақытын ұсынады. Жартылай өткізгіш жабдық, өткізу қабілеттілігі сияқты жоғары дәлдікті қосымшалар үшін, өткізу қабілеттілігі жоғары, бірақ толеранттылықтың өзіндік құны механикалық резонанс және тураланулармен. Сенімді жеткізуші тек жетек нұсқаулықтарын ғана емес, сонымен қатар реттеу нұсқаулары мен үлгі параметрлер жиынтығын да қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар үлкен жүйеде бірнеше осьтерді пайдалануға беру кезінде ерекше құнды.

PID басқару және реттеу әдістері

Servo PID контроллерлерінің құрылымы

Сервоктағы басқарудың негізгі ілмектері, әдетте, PID немесе PI контроллері ретінде жүзеге асырылады. Ағымдағы цикл, әдетте, тұрақты күйде қателесуді қамтамасыз ету үшін әдетте PI (пропорционалды-интеграл) болып табылады, ал жылдамдық пен позиция ілмектері туынды шарттар немесе сүзгілер болуы мүмкін. Жылдамдық циклында пропорционалды кіріс агрессивті жылдамдық қатесі қалай түзетілгенін анықтайды, ал интегралдық термин ұзақ мерзімді қатені жояды және кез-келген туынды әрекет кез-келген туынды әрекеттер кенеттен өзгеруге көмектеседі. Әдеттегі пропорционалды пайда біртіндеп пәрменге шамамен 5-15% -ға жету үшін түзетіледі, ал интегралды уақыт тұрақтысы бірнеше жүз миллисекундта 1% -дан төмен түседі.

Практикалық қадамдар және сандық тексерулер

Тәжірибелік реттеу процедурасы төмен түсімдерден басталады. Біріншіден, ағымдағы цикл бұйлы моментті тербеліссіз тегіс үдеу шығаратынын тексеру арқылы тексеріледі. Әрі қарай, жылдамдық циклінің пайдасы 0-100% жылдамдық сатыға дейін ұлғайтылды (мысалы, 0,500 айн / мин-ге дейін), минималды төсенішпен шамамен 50-100 мс құрайды. Соңында, нүктеге дейінгі жылжыту кезінде, мысалы, нүкте-нүктеге айналу немесе 100 мм сызықтық жылжыту кезінде позиция циклінің пайда өсуі ұлғайтылды және есептік уақыты 100 мс, 0,01 мм немесе 0,01 градусқа дейін. Егер механикалық резонанс сақталса, өлшенген резонанстық жиіліктерде (көбінесе 100-1,000 Гц аралығында) цифрлар қолданылуы мүмкін, бұл резонанстық жиіліктің 10-20% -ы.

Қимылмен басқару PLC немесе қозғалыс контроллерін пайдаланып

Командалық интерфейстер және байланыс хаттамалары

Қимылдық командалар PLC, қозғалыс контроллері немесе өнеркәсіптік компьютерден пайда болады. Бұрынғы жүйелер позицияны басқару үшін импульсті / бағыт шығысын пайдаланады, импульсті жиілігі 500 кГц-қа дейін, тіпті 500 кГц-қа дейін, орташа, орташа электронды берілістермен де жоғары ажыратымдылықты қамтамасыз етеді. Қазіргі заманғы жүйелер Ethercat сияқты сандық өрістерге барып, бірнеше осьтерді циклмен синхрондауға болады, олар 250 мкс немесе одан төмен циклмен синхрондай алады. Бұл бірнеше сервистік осьтердегі электронды камералар мен интерполяция сияқты үйлестірілген қозғалыс профильдеріне мүмкіндік береді. Үйлесімді протоколды таңдау драйвтер мен контроллерлерді көтерме сатып алу кезінде өте маңызды, өйткені сәйкес келмейтін байланыс стандарттары интеграция құнын зауыттық деңгейде едәуір арттыра алады.

Профильдер мен қозғалысты жоспарлау

Контроллер үдеу, тұрақты жылдамдық және баяулау тұрғысынан қозғалыс профильдерін анықтайды. Қарапайым трапеция -оидалы жылдамдық профилі 500 мм / с., максималды жылдамдығы 300 мм / с жылдамдықпен, ал 200 мм саяхатқа 500 мм / с тиектікті көрсетуі мүмкін. Жетілдірілген S-қисық профильдер (үдеудің өзгеру жылдамдығы), бұл дірілді азайтады, әсіресе жоғары инфертилер жүктемелерінде. Орналастыру циклдары моторлы момент те, механикалық беріктігін де құрметтеуі керек; Егер үдеу электр қозғалтқышы оның номиналды моментіне не қол жеткізе алатын болса, жол жүру уақыты көбейіп, момент моторын пайдалану керек. Орналастырудан бұрын позициялық циклдерді сандық модельдеу тиісті қызмет өлшемдерін таңдауға көмектеседі.

Орналастыру дәлдігі, жауап уақыты және тұрақтылық

Дәлдік пен қайталануға әсер ететін факторлар

Орналасқан жерді анықтау дәлдігі тек кодтаушы арқылы анықталмайды. Аккоде бір революцияға 1 000 000 санаулы, нақты дәлдік болуы мүмкін, ал нақты дәлдік болуы мүмкін, нақты әлемдік дәлдік механикалық кері, біліктің қаттылығына, муфталық қаттылыққа және жылу кеңеюіне байланысты. 5 мм қорғасын және 20 биттік кодер бар доп бұрандалы жүйесі үшін, бір санақ шамамен 4,77 нм, практикалық механикалық дәлдікке сәйкес келеді. Іс жүзінде, ± 0,01-0,02 мм-ге жалпы орналастыру дәлдігі және ± 0.005 мм-ге дейін қайталануы жақсы жобаланған өнеркәсіптік осьтер үшін нақты мақсаттар болып табылады. Калибрлеу процедуралары, мысалы, өтемақы кестелері, бұрандалы позициялау қателерін бұрап, бұрандалар төсеу және орнатуға төзімділіктерден туындауы мүмкін.

Динамикалық жауап және дірілді басқару

Динамикалық жұмыс әдетте қадамдық жауап, жиілік реакциясы және қозғалыс профильдері бойынша келесі қате түрінде сипатталады. Жақсы бапталған ось 5-10 Гц-де синусоидалы позиция пәрменін бақылауы мүмкін, олар амплитудасының 1% -дан төмен қатесі бар. Бұған жету үшін механикалық резонанстық жиіліктер қажетті өткізу қабілеттілігінен кемінде 3-5 есе жоғары болуы керек. Құрылымдық арматура, қысқартулар қысқарады және муфталар барлығы жоғары резонанстық жиіліктерге ықпал етеді. Дискіде, мотч, төмен жолдар және төменірек сүзгілер бақылау өткізу қабілеттілігін сақтау кезінде резонанстық шыңдарды басу үшін қолданылады. Жиынтық ортада жоғары жылдамдықты циклдер жүргізу кезінде қарапайым акселерометрлермен және сүзгі жиілігін 10-20 Гц-ге реттеу тұрақтылықты түбегейлі жақсартады.

Жалпы ақаулар, дабылдар және ақаулықтарды жою идеялары

Әдеттегі дабыл түрлері және тамырдың себебі

Стандартты басқару дабылдары шамадан тыс ток, шамадан тыс кернеу, асты кернеу, кодтау қателері, кодерлік қателер, асып кету және келесі қате кіреді. Арықталған дабылдар лезде ток болған кезде пайда болады, мысалы, кемелді токтың 300% -ы, көбінесе механикалық кептелу немесе күрделенудің күрт жүктемелеріне байланысты. Артқы жағынан кернеу әдетте регенеративті тежеу ​​энергиясы DC-ді, әдетте, 220 VAF жүйесіне дейін 410 ВДО немесе 400 VDC үшін 820 ВDC-ді көтереді. Орналасқан жерді ауытқу белгіленген деңгейден асып кетсе, белгіленген шекті мәннен асып кетсе, онда 1000 кодтаушы, мысалы, 1000 коды санаулы, сонымен қатар, шамадан тыс агрессивті үдеуден немесе дұрыс емес басқарудың пайда болуына байланысты болуы мүмкін. Тиімді зауыттар дабыл тарихының журналдарын өндірістік желілер бойынша қайталау үшін анықтайды.

Қадамдық диагностикалық және түзету әдістері

Ақаулықтарды жою проблеманың электр, механикалық немесе параметрлерге қатысты екенін оқшаулаудан басталады. Өлшенген мотор фазасы кедергісі бірнеше пайыздық мәндердің мәндерін сәйкестендіруі керек; Ірі ауытқулар ораманың зақымдануын көрсетеді. Механикалық түрде, осьтер қолмен немесе көлбеу жылдамдықпен еркін жүруі керек. Параметрлерді тексерулер, кодтаушының ажыратымдылығы, электронды дайындық, моторлы константалар және шектеулер нақты жабдыққа сәйкес келетіндігін тексереді. Oscilloscope немесе Drive Trace құралдары ақаулар кезінде ток, жылдамдық және позиция қатесін жаза алады. Мысалы, егер қателік қатесі біртіндеп тұрақты жүктеме астында болса, момент шегі немесе ағымдағы сыйымдылығы жеткіліксіз болуы мүмкін; Егер тербелістер белгіленген жиілікте пайда болса, резонанс және сүзгі түзетулері қажет болса. Техникалық тұрғыдан қабілетті жеткізуші көбінесе қашықтықтан диагностикалық қолдау мен параметрлерге шолу жасайды, бұл әсіресе ірі автоматтандыру жобаларында құнды.

Орнату, сымдар және күнделікті техникалық қызмет көрсету тәжірибесі

Электр сымдары стандарттары және EMC пікірлері

Дұрыс сымдар тұрақты сервокты басқарудың негізі болып табылады. Қуат сымдары мен шифрлар немесе коммуникациялық кабельдер бөлек бағытталуы керек, ең аз 100-150 мм аралық, ал экрандалған кабельдер бір ұшына немесе шуды азайту үшін дискінің ұсыныстарына сәйкес жерге ауысуы керек. Қорғаныс жер қосылымдары төмен кедергі болуы керек, әдетте, өндірістік қондырғылардан 10 ω-ден төмен. Ұзын кабель үшін 30-50 м-ден жоғары, кернеудің төмендеуі және шу сезімталдық жоғарылауы, сондықтан үлкен дирижер көлденең қималар мен феррит өзектері қажет болуы мүмкін. Зауыттық сымдар жиынтығына тапсырыс беру кезінде алдын-ала тоқтатылған қосқыштары бар стандартталған кабельдік жиынтықтар қондырғылар қателерін және пайдалануға беру уақытын едәуір азайтады.

Механикалық монтаж және мерзімді тексерулер

Механикалық жағынан мотор білігі мен жүктеме арасындағы коаксиалды туралау мұқият тексеру керек. 0,05 мм-ден жоғары немесе 0,2 градус бұрыштық бұрыштық көбінесе қосымша подшипниктерді енгізе алады, тербелісті ұлғайту және қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін. Икемді муфталар ұсақ сәйкессіздіктерді өтей алады, бірақ инерция моменті мен моментке қарай таңдау керек. Мерзімді техникалық қызмет көрсету салқындату беттерін тазалау, босатылған болттарды тексеру, тозуға арналған кабельдік курткаларды тексеріп, дабыл тарихын қарап шығады. Жылу өлшеулері мотор бетінің температурасы номиналды лимиттер шегінде қалады, әдетте, үздіксіз жұмыс істеу үшін әдетте 80-90 ° C-тан төмен. Бұл тәжірибелер жабдықтың өмірін ұзартады және үздіксіз жұмыс істейтін зауыттарда жоспарланбаған жұмысты азайтады.

MaxTech шешімдерін ұсынады

MaxTech компоненттерді таңдаудан бастап, компоненттерді таңдаудан бастап, өндірістік пайдаланушылар үшін AC Servo жүйесінің шешімдеріне назар аударады. Момент, жылдамдық, инерция және орналасу талаптарына сүйене отырып, MaxTech инженерлері сәйкес қондырғыларды, дискілерді және кері байланыс құралдарын, соның ішінде тиісті өріс желілерін қолдана отырып, пломбалармен немесе қозғалыс контроллерімен бірігуді ұсынады. Көптеген осьтерге қатысты көтерме және зауыттық жобалар үшін, MaxTech түгендеуді азайту және техникалық қызмет көрсетуді жеңілдету үшін модельдер мен керек-жарақтарды стандарттайды. Параметр шаблондары, баптау қызметтері және диагностикалық нұсқаулар әрбір сериялы осі оңтайлы және минималды дірілмен тұрақты жұмыс істейтін етіп қамтамасыз етіледі. Үздіксіз жоспарлау және үздіксіз техникалық қолдау арқылы MaxTech тұтынушыларға өнімділікке және өндірістік желілер бойынша тұрақты және тұрақты жұмыс істеуге көмектеседі.