Je! Unadhibitije motor ya AC Servo?

Kanuni za msingi zaAC servo motorUdhibiti

Muundo na utaratibu wa kufanya kazi wa mifumo ya servo ya AC

Mfumo wa servo ya AC ni mfumo wa udhibiti wa mwendo wa kitanzi ulioundwa kimsingi wa gari la servo, gari la servo (amplifier), kifaa cha maoni, na mtawala wa mwendo au PLC. Hifadhi ya servo hupokea ishara za chini za nguvu za - na kuzibadilisha kuwa sehemu tatu za PWM (Pulse wide modulation) voltages kuendesha gari. Masafa ya kawaida ya kubadili gari huanzia 10 kHz hadi 20 kHz, ambayo inaruhusu udhibiti mzuri wa sasa na ripple ndogo ya torque. Rotor ya motor, iliyo na vifaa vya encoder au suluhisho, inarudisha msimamo na maoni ya haraka kwa gari ili kitanzi cha udhibiti wa ndani kiweze kudhibiti torque, kasi, na msimamo katika wakati halisi, kawaida na mzunguko wa kudhibiti wa 62.5 μ hadi 250 μ.

Torque, kasi, na uhusiano wa msimamo

Katika gari la AC servo, torque ni karibu sawia na sasa ndani ya safu iliyokadiriwa: T ≈ Kt × I, ambapo KT ni torque mara kwa mara (k.v. 0.7 N · m/a) na mimi ni awamu ya sasa. Kasi imedhamiriwa na frequency ya voltage iliyotumiwa na idadi ya jozi za pole. Kwa mfano, na motor 4 - elezi na kasi ya 3,000 rpm iliyokadiriwa, mzunguko wa umeme kwa kasi iliyokadiriwa ni 100 Hz. Nafasi ni muhimu ya kasi kwa wakati. Udhibiti sahihi kwa hivyo hutegemea udhibiti sahihi wa sasa (kwa torque) na wakati sahihi wa - msingi wa kasi na msimamo. Urafiki huu uliowekwa ni kwa nini anatoa servo kawaida kutekeleza vitanzi vitatu vilivyowekwa: sasa (torque), kasi, na msimamo.

Vipengele muhimu katika mfumo wa servo ya AC

Muundo wa gari la AC na vigezo

Gari la AC Servo yenyewe ni motor ya kudumu ya Synchronous Motor (PMSM) iliyoboreshwa kwa utendaji wa nguvu. Vigezo muhimu ni pamoja na nguvu iliyokadiriwa (kawaida 0.1 kW hadi 7.5 kW katika shoka nyingi za viwandani), torque iliyokadiriwa, torque ya kilele (mara nyingi mara 2.5-3.0 ilikadiriwa), kasi iliyokadiriwa (1,500-3,000 rpm), na kasi ya juu (kawaida 4,500-6,000 rpm). Inertia ya rotor, iliyoonyeshwa kwa kilo · m², lazima ifanane na uwiano wa mzigo wa mzigo; Kiwango cha - hadi - kupakia uwiano wa inertia kati ya 1: 1 na 1: 5 mara nyingi hupendekezwa kwa udhibiti thabiti wa -. Vilima vya stator vimeundwa kwa udhibiti mzuri wa vector, kusaidia uwanja - kanuni za sasa zilizoelekezwa.

Kazi za Hifadhi ya Servo na Maingiliano

Hifadhi ya servo ndio msingi wa udhibiti. Ni pamoja na hatua ya rectifier, basi ya DC (kawaida 300-600 VDC kwa pembejeo ya VAC 220-400), na hatua ya inverter na moduli za IGBT au MOSFET. Vitalu vya kazi vinajumuisha udhibiti wa sasa, kasi na watawala wa msimamo, kigeuzio cha encoder, dijiti na analog I/O, bandari za mawasiliano za Fieldbus, na mizunguko ya usalama (kama vile torque salama). Maingiliano yanaweza kujumuisha pembejeo za kunde/mwelekeo, analog +/- 10 V kwa amri za kasi au torque, na mabasi ya viwandani kama vile ethercat, profinet, au canopen. Katika miradi ya jumla na ya kiwanda cha mitambo, uteuzi wa itifaki ya mawasiliano ya gari lazima upatanishe na PLC iliyopo au jukwaa la mtawala wa mwendo, kwa hivyo uratibu wa wasambazaji ni muhimu.

Njia za kudhibiti: msimamo, kasi, na torque

Tabia za hali ya kudhibiti msimamo

Njia ya kudhibiti msimamo hutumiwa wakati nafasi sahihi ni lengo kuu, kama vile kwenye shoka za CNC au roboti za mahali. Mdhibiti kawaida hutuma pulses za amri, ambapo mapigo moja ni sawa na hesabu moja ya encoder au uwiano wa gia ya elektroniki iliyofafanuliwa. Kwa mfano, na encoder ya 20 - (hesabu 1,048,576 kwa mapinduzi) na gia ya elektroniki ya mapigo 1,000 kwa mapinduzi, 1 Pulse inalingana na digrii 0.36 ya mzunguko wa shimoni. Dereva ya servo hufunga kitanzi cha msimamo, kupunguza kosa la msimamo kati ya msimamo ulioamriwa na halisi. Usahihi wa nafasi ya kawaida inaweza kufikia hesabu ya encoder 1, sambamba na usahihi wa angular bora kuliko mapinduzi ya 0.0004.

Maombi ya kudhibiti kasi na torque

Njia ya kudhibiti kasi inasimamia kasi ya gari kufuatia analog au amri ya dijiti. Ni kawaida katika vilima, kufikisha, au kusukuma ambapo kasi ya mara kwa mara ni muhimu. Bandwidth ya kasi ya 80-200 Hz inaruhusu majibu ya haraka ya kutofautisha, kushikilia kasi ndani ya ± 0.1% hata na mabadiliko ya hatua ya mzigo wa 20-30%. Njia ya Udhibiti wa Torque inasimamia torque ya pato kulingana na maoni ya sasa na inapendelea udhibiti wa mvutano, kushinikiza, na shughuli za kuimarisha. Weka torque kawaida inaweza kubadilishwa kutoka 0% hadi 150% ya torque iliyokadiriwa, na nyakati za majibu ya torque katika safu ya 1-5 ms. Katika anatoa nyingi, msimamo, kasi, na njia za torque zinaweza kuunganishwa au kubadilishwa kwa nguvu ili kubeba maelezo mafupi ya mwendo.

Vifaa vya maoni na mantiki ya udhibiti wa kitanzi

Encoders, azimio, na azimio la maoni

Vifaa vya maoni hutoa habari muhimu kwa udhibiti wa kitanzi. Pato la Encoders la Kuongeza A/B/Z Pulses, wakati encoders kabisa hutoa habari nyingi za nafasi ya kubadilika bila haja ya kuja. Encoders za kisasa kabisa mara nyingi huwa na azimio 17-23, sawa na 131,072 hadi hesabu zaidi ya milioni 8 kwa mapinduzi. Resolvers hutoa nguvu bora dhidi ya joto na vibration lakini ina azimio la chini na inahitaji ubadilishaji wa kujitolea - kwa ubadilishaji wa kijeshi kwenye gari. Chaguo la maoni ni usawa kati ya usahihi, nguvu ya mazingira, na gharama, ambayo inakuwa muhimu katika miradi mikubwa inayojumuisha mamia ya shoka za servo ambapo viwango vya sehemu hupunguza hesabu.

Vitanzi vya kudhibiti viota na nyakati za mzunguko wa kudhibiti

Hifadhi ya servo kawaida huendesha vitanzi vitatu vya mdhibiti aliye na viota. Kitanzi cha sasa cha sasa kinalipa mikondo ya awamu na wakati wa mzunguko wa haraka sana, mara nyingi 10-50 μ, kwa kutumia udhibiti wa uwanja - (FOC) kudhibiti mikondo ya D‐ na Q - axis. Kitanzi cha kasi, kinachoendesha kwa 0.5-2 kHz, hutoa amri za sasa kulingana na kosa la kasi, wakati kitanzi cha msimamo, kinachoendesha kwa 0.5-1 kHz, hutoa amri za kasi kutoka kwa kosa la msimamo. Utulivu na utendaji hutegemea faida za kitanzi na pembezoni za awamu; Lengo la kawaida la kubuni ni kiwango cha awamu ya digrii 30-60 na kiwango cha kupata juu ya 6 dB. Malengo haya ya nambari yanahakikisha kuwa mfumo hujibu haraka wakati wa kudumisha hali ya chini na kuzuia oscillations endelevu.

Kuweka na kuweka vigezo vya kuendesha gari

Takwimu za gari, mipaka, na mipangilio ya ulinzi

Kabla ya mhimili wa servo kufanya kazi salama, vigezo muhimu vya gari na gari lazima ziwekwe. Hii ni pamoja na motor iliyokadiriwa sasa, kasi iliyokadiriwa, jozi za pole, azimio la encoder, na data ya hali ya hewa. Mipaka ya torque kawaida huwekwa kati ya 120% na 200% ya torque iliyokadiriwa, na mipaka ya sasa inayolingana na maadili haya kuzuia demagnetization au overheating. Mipaka ya kasi inapaswa kuheshimu makadirio ya mitambo; Kwa gari iliyokadiriwa saa 3,000 rpm na kasi kubwa ya 5,000 rpm, kikomo salama cha 4,500 rpm hutoa kiasi. Overvoltage, undervoltage, kupindukia, na vizingiti vya kupindukia lazima visanidiwe ili kuzuia uharibifu, haswa katika mistari ya kiwanda ambapo dharura zisizotarajiwa na kushuka kwa nguvu ni mara kwa mara.

Mpangilio wa msingi wa faida na malengo ya majibu

Parameta ya awali kawaida huanza na kujumuisha auto, ambapo gari huingiza ishara za mtihani ili kubaini hali ya mzigo na msuguano, kisha huhesabu faida zilizopendekezwa za kudhibiti. Kwa shoka nyingi, nafasi ya kitanzi ya nafasi ya 20-60 Hz inatosha, na kasi ya kitanzi cha kasi karibu 100-200 Hz. Thamani hizi hutoa nafasi ya kutuliza wakati wa 50-150 ms na overshoot chini ya 10%. Kwa matumizi ya usahihi wa hali ya juu, kama vifaa vya semiconductor, bandwidth inaweza kusukuma juu, lakini kwa gharama ya uvumilivu wa chini kwa resonance ya mitambo na upotofu. Mtoaji wa kuaminika hatatoa tu miongozo ya gari lakini pia miongozo ya kushughulikia na seti za paramu za mfano, ambazo ni muhimu sana wakati wa kuwaagiza shoka nyingi katika mfumo mkubwa.

Udhibiti wa PID na kupata njia za tuning

Muundo wa watawala wa servo PID

Matanzi kuu ya kudhibiti katika gari la servo kwa ujumla hutekelezwa kama watawala wa PID au PI. Kitanzi cha sasa kawaida ni PI (sawia - ujumuishaji) ili kuhakikisha kosa la hali ya sifuri, wakati vitanzi vya kasi na msimamo vinaweza kujumuisha maneno au vichungi. Katika kitanzi cha kasi, faida ya sawia huamua jinsi kosa la kasi linavyosahihishwa, neno muhimu huondoa kosa la muda mrefu, na hatua yoyote inayotokana husaidia mabadiliko ya ghafla. Faida za kawaida za sawia hurekebishwa ili kufikia karibu 5-15% juu ya amri ya hatua, wakati viboreshaji vya wakati muhimu vimewekwa ili makosa ya hali ya chini ya chini ya 1% ndani ya millisecond mia chache.

Hatua za vitendo za kushughulikia na ukaguzi wa nambari

Utaratibu wa vitendo wa tuning huanza na faida ndogo. Kwanza, kitanzi cha sasa kinathibitishwa kwa kuangalia ambayo torque iliyoamuru hutoa kasi ya kuongeza laini bila oscillation. Ifuatayo, faida ya kitanzi cha kasi inaongezeka hadi hatua ya kasi ya 0-100% (kwa mfano, 0 hadi 1,500 rpm) hutoa wakati wa kuongezeka kwa karibu 50-100 ms na overshoot ndogo. Mwishowe, faida ya kitanzi cha msimamo huongezeka wakati wa kuangalia hatua ya - kwa - kwa mfano, kwa mfano mzunguko wa digrii 360 au hoja ya mstari wa mm 100, na kuangalia kuwa wakati wa kutulia unabaki chini ya lengo linalohitajika, kama vile 100 ms, na kosa la msimamo chini ya digrii 0.01 mm au 0.01. Ikiwa resonance ya mitambo inazingatiwa, vichungi vya notch vilivyozingatia masafa ya kipimo (mara nyingi kati ya 100-1,000 Hz) zinaweza kutumika, na bandwidths ya 10-20% ya masafa ya resonance.

Udhibiti wa mwendo kwa kutumia PLC au mtawala wa mwendo

Amri ya kuingiliana na itifaki za mawasiliano

Amri za mwendo hutoka kwa PLC, mtawala wa mwendo, au PC ya viwandani. Mifumo ya urithi mara nyingi hutumia matokeo ya kunde/mwelekeo kwa udhibiti wa msimamo, na masafa ya kunde hadi 500 kHz kutoa azimio kubwa hata na uboreshaji wa wastani wa elektroniki. Mifumo ya kisasa inazidi kutegemea uwanja wa dijiti kama vile ethercat, ambayo inaweza kusawazisha shoka nyingi na nyakati za mzunguko wa 250 μ au chini. Hii inaruhusu profaili za mwendo zilizoratibiwa, kama vile cams za elektroniki na tafsiri kwenye shoka nyingi za servo. Kuchagua itifaki inayolingana ni muhimu wakati wa ununuzi wa jumla wa anatoa na watawala, kwa sababu viwango vya mawasiliano visivyo na usawa vinaweza kuongeza gharama ya ujumuishaji katika kiwango cha kiwanda.

Kuweka maelezo mafupi na mipango ya mwendo

Mdhibiti hufafanua maelezo mafupi ya mwendo katika suala la kuongeza kasi, kasi ya mara kwa mara, na kushuka kwa nguvu. Profaili rahisi ya kasi ya trapezoidal inaweza kutaja kuongeza kasi ya 500 mm/s², kasi ya juu ya 300 mm/s, na kushuka kwa 500 mm/s² kwa kusafiri 200 mm. Profaili za juu zaidi za S - curve hupunguza jerk (kiwango cha mabadiliko ya kuongeza kasi), ambayo hupunguza vibrations, haswa katika mizigo ya juu ya -. Mzunguko wa kuweka lazima uheshimu torque ya gari na nguvu ya mitambo; Ikiwa kuongeza kasi kunazidi kile motor inaweza kufikia katika torque yake iliyokadiriwa, wakati wa kusafiri lazima uwe umeongezeka au gari kubwa zaidi lazima itumike. Uigaji wa hesabu wa mizunguko ya kuweka nafasi husaidia kuchagua saizi sahihi za servo kabla ya usanikishaji.

Kuweka usahihi, wakati wa majibu, na utulivu

Mambo yanayoathiri usahihi na kurudiwa

Usahihi wa msimamo haujaamuliwa na encoder pekee. Wakati encoder inaweza kuwa na azimio la nadharia ya hesabu 1,000,000 kwa mapinduzi, usahihi wa kweli wa ulimwengu unategemea kurudi nyuma kwa mitambo, ugumu wa shimoni, ugumu wa kuunganisha, na upanuzi wa mafuta. Kwa mfumo wa mpira wa miguu na mm 5 mm na encoder 20 -, hesabu moja inalingana na karibu 4.77 nm, chini ya usahihi wa mitambo. Kwa mazoezi, usahihi wa nafasi ya jumla ya ± 0.01-0.02 mm na kurudiwa ndani ya ± 0.005 mm ni malengo ya kweli kwa shoka za viwandani zilizoundwa vizuri. Taratibu za calibration, kama vile meza za fidia, zinaweza kusahihisha makosa ya msimamo wa kimfumo yanayosababishwa na tofauti za screw na uvumilivu wa kuongezeka.

Jibu la nguvu na udhibiti wa vibration

Utendaji wa nguvu kawaida huonyeshwa na majibu ya hatua, majibu ya frequency, na kufuata kosa chini ya maelezo mafupi. Mhimili uliowekwa vizuri unaweza kufuatilia amri ya msimamo wa sinusoidal saa 5-10 Hz na kosa lifuatalo chini ya 1% ya amplitude. Ili kufanikisha hili, masafa ya mitambo ya resonance inapaswa kuwa angalau mara 3-5 kuliko bandwidth inayohitajika. Uimarishaji wa miundo, vifungo vifupi, na michanganyiko ngumu yote huchangia masafa ya juu zaidi. Katika gari, vichungi vya notch na vichungi vya chini vya chini hutumiwa kukandamiza kilele cha resonant wakati wa kuhifadhi bandwidth ya kudhibiti. Wakati wa kutekeleza mizunguko ya kasi ya juu katika mazingira ya kiwanda, kupima vibration na kasi rahisi na kurekebisha masafa ya vichungi na nyongeza za 10-20 Hz zinaweza kuboresha sana utulivu.

Makosa ya kawaida, kengele, na maoni ya kusuluhisha

Aina za kawaida za kengele na sababu za mizizi

Kengele za kawaida za kuendesha servo ni pamoja na kupita kiasi, overvoltage, undervoltage, makosa ya encoder, kupindukia, na kosa lifuatalo. Kengele za kupita kiasi hufanyika wakati wa sasa huzidi, kwa mfano, 300% ya ilikadiriwa sasa, mara nyingi kwa sababu ya kubeba mitambo au mzigo wa athari za ghafla. Overvoltage kawaida huonekana wakati nishati ya kuzaliwa upya inaongeza basi ya DC juu ya kizingiti chake, kawaida karibu 410 VDC kwa mifumo 220 ya VAC au 820 VDC kwa mifumo 400 ya VAC. Kufuatia kengele za makosa huibuka wakati kupotoka kwa msimamo kuzidi kizingiti kilichowekwa, kama hesabu 1,000 za encoder, na inaweza kusababishwa na torque ya kutosha, kuongeza kasi ya nguvu, au faida za kudhibiti vibaya. Viwanda vyenye ufanisi vinadumisha magogo ya historia ya kengele kugundua mifumo inayorudia kwenye mistari ya uzalishaji.

Hatua - kwa hatua za uchunguzi na njia za urekebishaji

Utatuzi wa shida huanza na kutengwa ikiwa shida ni ya umeme, mitambo, au paramu - inahusiana. Upinzani wa awamu ya gari iliyopimwa inapaswa kufanana na maadili ya nameplate ndani ya asilimia chache; Kupotoka kubwa kunaonyesha uharibifu wa vilima. Mechanically, shoka zinapaswa kusonga kwa uhuru kwa mkono au kwa kasi ya chini ya jog bila kelele isiyo ya kawaida. Ukaguzi wa parameta ni pamoja na kuthibitisha kwamba azimio la encoder, uboreshaji wa elektroniki, vifaa vya gari, na mipaka inalingana na vifaa halisi. Oscilloscope au zana za kuwaeleza zinaweza kurekodi sasa, kasi, na kosa la msimamo wakati wa makosa. Kwa mfano, ikiwa kosa la msimamo linaongezeka polepole chini ya mzigo wa kila wakati, mipaka ya torque au uwezo wa sasa inaweza kuwa haitoshi; Ikiwa oscillations zinaonekana kwa masafa ya kudumu, resonance na marekebisho ya vichungi inahitajika. Mtoaji mwenye uwezo wa kitaalam mara nyingi hutoa msaada wa utambuzi wa mbali na hakiki ya parameta, ambayo ni muhimu sana katika miradi mikubwa ya automatisering.

Ufungaji, wiring, na mazoea ya matengenezo ya kila siku

Viwango vya wiring ya umeme na maanani ya EMC

Wiring sahihi ni ya msingi kwa udhibiti thabiti wa servo. Nyaya za nguvu na encoder au nyaya za mawasiliano zinapaswa kusambazwa kando, na nafasi ya chini ya 100-150 mm, na nyaya zilizohifadhiwa zinapaswa kuwekwa mwisho mmoja au kulingana na mapendekezo ya kuendesha ili kupunguza kelele. Viunganisho vya Ulinzi wa Dunia lazima viwe chini, na upinzani wa ardhi kawaida chini ya 10 Ω katika mitambo ya viwandani. Kwa cable ndefu inaendesha zaidi ya 30-50 m, kushuka kwa voltage na kuongezeka kwa nguvu ya kelele, kwa hivyo sehemu kubwa za msalaba wa conductor na cores za feri zinaweza kuhitajika. Katika maagizo ya jumla ya vifaa vya wiring ya kiwanda, seti za cable zilizosimamishwa na viunganisho vilivyoorodheshwa vya mapema hupunguza makosa ya ufungaji na wakati wa kuagiza kwa kiasi kikubwa.

Ufungaji wa mitambo na ukaguzi wa mara kwa mara

Kwenye upande wa mitambo, upatanishi wa coaxial kati ya shimoni ya gari na mzigo lazima uangaliwe kwa uangalifu. Upotovu mkubwa kuliko 0.05 mM radial au digrii 0.2 angular inaweza kuanzisha mizigo ya ziada ya kuzaa, kuongeza vibration na kupunguza maisha ya huduma. Couplings rahisi zinaweza kulipa fidia ndogo lakini lazima zichaguliwe kulingana na ukadiriaji wa torque na wakati wa hali ya hewa. Matengenezo ya mara kwa mara ni pamoja na kusafisha nyuso za baridi, kuangalia kwa bolts zilizofunguliwa, kukagua jaketi za cable kwa kuvaa, na kukagua historia ya kengele. Vipimo vya mafuta vinapaswa kudhibitisha kuwa joto la uso wa gari linabaki ndani ya mipaka iliyokadiriwa, kawaida chini ya 80-90 ° C kwa operesheni inayoendelea. Mazoea haya yanapanua maisha ya vifaa na kupunguza wakati wa kupumzika katika viwanda vya ushirika vinavyoendelea.

MaxTech hutoa suluhisho

MaxTech inazingatia suluhisho kamili za mfumo wa AC servo kwa watumiaji wa viwandani, kutoka kwa uteuzi wa sehemu hadi msaada wa kuagiza. Kulingana na torque, kasi, hali ya ndani, na mahitaji ya nafasi, wahandisi wa MaxTech wanapendekeza motors, anatoa, na vifaa vya maoni, pamoja na kuunganishwa na PLC au watawala wa mwendo kutumia mitandao inayofaa ya Fieldbus. Kwa miradi ya jumla na ya kiwanda inayojumuisha shoka nyingi, MaxTech inasimamia mifano na vifaa ili kupunguza hesabu na kurahisisha matengenezo. Templeti za parameta, huduma za tuning, na mwongozo wa utambuzi hutolewa ili kila mhimili wa servo ufikie operesheni thabiti na bandwidth bora na vibration ndogo. Kupitia upangaji wa kimfumo na msaada unaoendelea wa kiufundi, MaxTech husaidia wateja kufikia tija kubwa na utendaji thabiti wa mwendo katika mistari yao ya uzalishaji.