Există trei moduri de control al servomotoarelor: control prin impuls, analog și control de comunicare. Cum să alegi modul de control al servomotorului în diferite scenarii de aplicare?
1. Modul de control al impulsului servomotorului
În unele echipamente mici de sine stătătoare, utilizarea controlului pulsului pentru a obține poziționarea motorului ar trebui să fie cea mai comună aplicație, acest mod de control este simplu, ușor de înțeles. Idee de control de bază: pulsul total determină deplasarea motorului, frecvența pulsului determină viteza motorului. Pulsul este selectat pentru a realiza controlul servomotorului. Deschideți manualul de utilizare al servomotorului, va exista un tabel după cum urmează:
Ambele sunt controlate prin puls, dar implementarea este diferită:
În primul rând, șoferul primește două impulsuri de mare viteză (A, B) și determină direcția de rotație a motorului prin diferența de fază dintre cele două impulsuri. În figura de mai sus, dacă B este cu 90 de grade mai rapid decât faza A, este pozitiv. Dacă B este cu 90 de grade mai lent decât A, este inversat. În funcționare, cele două impulsuri de fază ale acestui control sunt alternate, așa că numim și acest mod de control control diferențial. Are caracteristica diferenței, care arată, de asemenea, că acest mod de control, pulsul de control are o capacitate anti-interferență mai mare, în unele scenarii de aplicații cu interferențe puternice, acest mod este preferat. Dar, în acest fel, un arbore de motor trebuie să ocupe două porturi de impuls de mare viteză, ceea ce este incomodă pentru situația tensionată a portului de impuls de mare viteză.
În al doilea rând, șoferul primește în continuare două impulsuri de mare viteză, dar cele două impulsuri de mare viteză nu există în același timp. Când un impuls este în stare de ieșire, celălalt trebuie să fie în stare invalidă. Atunci când alegeți acest mod de control, este important să vă asigurați că este emis un singur impuls la un moment dat. Două impulsuri, o ieșire pentru direcția pozitivă, cealaltă pentru direcția negativă. Ca și în cazul de mai sus, acest mod este, de asemenea, un arbore de motor care trebuie să ocupe două porturi de impulsuri de mare viteză.
În al treilea rând, șoferului trebuie să îi fie transmis un singur semnal de impuls, iar funcționarea pozitivă și negativă a motorului este determinată de semnalul IO într-o singură direcție. Acest mod de control este mai simplu și ocupă cele mai puține resurse ale portului de impulsuri de mare viteză. Într-un sistem mic tipic, acest lucru este de preferat.
2. Modul de control al simularii servomotoarelor
În scenariul de aplicare care trebuie să utilizeze servomotor pentru a realiza controlul vitezei, putem alege cantitatea analogică pentru a realiza controlul vitezei motorului, valoarea cantității analogice determină viteza de funcționare a motorului. Mărimea analogică poate fi selectată în două moduri, curent sau tensiune. Modul de tensiune, trebuie doar să adăugați o anumită cantitate de tensiune la capătul semnalului de control. Implementarea este simplă, în unele scenarii folosind un potențiometru pentru a obține controlul. Cu toate acestea, atunci când tensiunea este utilizată ca semnal de control, tensiunea este ușor de interferat în mediul complex, rezultând un control instabil. Mod curent: este necesar modulul de ieșire curent corespunzător. Dar semnalul curent are o puternică capacitate anti-brulare și poate fi folosit în scene complexe.
3. Modul de control al comunicării servomotoarelor
CAN, EtherCAT, Modbus și Profibus sunt modalități comune de a realiza controlul servomotoarelor prin intermediul comunicațiilor. Controlul motorului prin intermediul comunicării este metoda de control preferată în unele scenarii complexe și mari de aplicare a sistemului. Folosind modul de comunicare, dimensiunea sistemului, numărul de arbore al motorului sunt ușor de tăiat, fără cablaje de control complexe. Sistemul construit este extrem de flexibil.
Controlul vitezei și controlul cuplului servomotorului sunt controlate de o cantitate analogică. Controlul poziției este controlat prin trimiterea de impulsuri. Modul de control specific trebuie selectat în funcție de cerințele clienților și să îndeplinească funcția de mișcare. Dacă nu aveți cerințe privind viteza și poziția motorului, atâta timp cât ieșirea unui cuplu constant, desigur, este modul de cuplu.
Dacă poziția și viteza au anumite cerințe de precizie, iar cuplul în timp real nu este foarte preocupat, modul de cuplu nu este foarte convenabil, modul de viteză sau poziție este mai bun. Dacă controlerul superior are o funcție bună de control în buclă închisă, efectul controlului vitezei va fi mai bun. Dacă cerințele nu sunt foarte mari sau nu există o cerință în timp real, modul de control al poziției nu are cerințe ridicate pe controlerul superior.
În ceea ce privește viteza de răspuns a servomotor, modul de cuplu necesită cel mai puțin calcul, iar driverul răspunde cel mai rapid la semnalul de control. Modul de poziție are cel mai mult calcul, iar răspunsul șoferului la semnalul de control este cel mai lent.
Este necesar să reglați motorul în timp real atunci când este necesară performanța dinamică în mișcare. Așadar, dacă controlerul în sine este lent (cum ar fi PLC sau controlerul de mișcare low-end), utilizați controlul poziției. Dacă controlerul are o viteză de calcul rapidă, inelul de poziție poate fi mutat de la șofer la controler într-un mod rapid pentru a reduce sarcina de lucru a șoferului și pentru a îmbunătăți eficiența (cum ar fi majoritatea controlerelor de mișcare de nivel mediu și înalt); Dacă aveți un controler superior mai bun, puteți utiliza, de asemenea, controlul cuplului, bucla de viteză este, de asemenea, eliminată din unitate, acesta este, în general, numai controlerul dedicat de ultimă generație poate face acest lucru și, în acest moment, nu trebuie să utilizați un servo motor.
În general, controlul șoferului nu este bun, fiecare producător spune că se descurcă cel mai bine, dar acum există o modalitate de comparare mai intuitivă numită lățime de bandă de răspuns. Când controlul cuplului sau controlul vitezei, un semnal de undă pătrată este transmis generatorului de impulsuri pentru a face motorul să se rotească și să se inverseze continuu și să ajusteze în mod constant frecvența. Ceea ce este afișat pe osciloscop este un semnal de frecvență de baleiaj. Când vârful plicului atinge 70,7 la sută din cea mai mare valoare, indică faptul că pasul a ieșit din pas. Bucla medie de curent poate funcționa la mai mult de 1000 Hz, în timp ce bucla de viteză poate funcționa doar la zeci de Herți.
Pentru a o spune într-un mod mai tehnic:
1. Controlul cuplului servomotorului
Modul de control al cuplului este de a seta cuplul de ieșire al arborelui motorului prin intrarea analogului extern sau atribuirea adresei directe. Performanța specifică este următoarea: de exemplu, dacă 10V corespunde la 5Nm, când analogul extern este setat la 5V, ieșirea arborelui motorului este
2,5 Nm: Dacă sarcina pe arborele motorului este mai mică de 2,5 Nm, motorul va deveni pozitiv; dacă sarcina externă este egală cu 2,5 Nm, motorul nu se va întoarce; dacă motorul este mai mare de 2,5 Nm, motorul se va inversa (generat de obicei atunci când există o sarcină gravitațională). Cuplul poate fi schimbat prin schimbarea imediată a setarii cantității analogice, iar valoarea adresei corespunzătoare poate fi modificată și prin intermediul comunicației.
Este utilizat în principal în dispozitivele de înfășurare și derulare care au cerințe stricte privind forța materialului, cum ar fi dispozitivul de sârmă sau echipamentul de tragere a fibrelor. Setarea cuplului trebuie schimbată în orice moment în funcție de modificarea razei de înfășurare pentru a se asigura că forța materialului nu se va modifica odată cu schimbarea razei de înfășurare.
2. Controlul poziției servomotorului:
Modul de control este, în general, prin frecvența impulsului de intrare externă pentru a determina dimensiunea vitezei de rotație, prin numărul de impulsuri pentru a determina unghiul de rotație, unele servo pot fi, de asemenea, direct prin modul de comunicare al vitezei și al deplasării. Deoarece modul de poziție poate avea un control foarte strict al vitezei și poziției, deci este folosit în general în dispozitivele de poziționare. Aplicații precum mașini-unelte CNC, mașini de imprimat și așa mai departe.
3. Mod de viteză servomotor:
Peste intrare analogică sau frecvența pulsului poate fi controlat pentru viteza de rotație, în dispozitivul de control superior al buclei exterioare modul de control al vitezei PID poate fi, de asemenea, poziționat, dar trebuie să fie semnalul de poziție a motorului sau semnalul de poziție a sarcinii direct la feedback-ul superior pentru calcul. Modul de poziție acceptă și inelul exterior de încărcare directă pentru a detecta semnalul de poziție. În acest caz, encoderul de la capătul arborelui motor detectează doar turația motorului, iar semnalul de poziție este furnizat de dispozitivul de detectare directă la capătul final al sarcinii. Avantajul acestui mod este că eroarea în procesul de transmisie intermediară poate fi redusă și precizia de poziționare a întregului sistem poate fi mărită.
4. Vorbește despre 3 inele
Servo este în general controlat de trei inele, iar așa-numitele trei inele sunt trei sisteme de reglare PID cu feedback negativ în buclă închisă. Cel mai interior inel PID este inelul de curent, care este realizat complet în interiorul servo-driverului. Dispozitivul Hall detectează curentul de ieșire al fiecărei faze a driverului către motor și oferă feedback negativ la setarea curentului pentru reglarea PID, astfel încât să se obțină curentul de ieșire cât mai aproape egal cu curentul setat. Inelul de curent este pentru a controla cuplul motorului, astfel încât funcționarea șoferului în modul de cuplu este minimă.
Răspunsul dinamic este cel mai rapid.
Al doilea inel este inelul de viteză, care este ajustat prin feedback negativ PID prin semnalul encoderului motorului detectat. Ieșirea PID din inel este direct setarea inelului curent, astfel încât controlul inelului de viteză include inelul de viteză și inelul curent, cu alte cuvinte, orice mod trebuie să folosească inelul curent, inelul curent este rădăcina controlului . În același timp al controlului vitezei și poziției, controlul curentului (cuplului) este de asemenea efectuat în sistem pentru a obține controlul corespunzător al vitezei și poziției.
Al treilea inel este inelul de poziție, care este cel mai exterior inel și poate fi construit între driver și encoderul motorului sau între controlerul extern și encoderul motorului sau sarcina finală în funcție de situație. Deoarece ieșirea internă a inelului de control al poziției este setarea inelului de viteză, sistemul efectuează operarea tuturor celor trei inele în modul de control al poziției, iar în acest moment sistemul are cea mai mare cantitate de calcul și cea mai mică viteză de răspuns dinamic. .