Động cơ servo / Bộ điều khiển servo (Servomotors / Servo Drivers)
Động cơ servo là một đơn vị cấu trúc của hệ thống servo và được sử dụng với bộ truyền động servo. Động cơ servo bao gồm động cơ truyền động tải và một thành phần phát hiện vị trí, chẳng hạn như bộ mã hóa. Hệ
thống servo thay đổi lượng được kiểm soát, chẳng hạn như vị trí, tốc độ hoặc mô-men xoắn, theo giá trị mục tiêu đã đặt (giá trị lệnh) để kiểm soát chính xác hoạt động của máy.
Phụ lục nội dung
Động cơ Servo là gì và bộ truyền động Servo là gì?
Động cơ servo là một đơn vị cấu trúc của hệ thống servo và được sử dụng với bộ truyền động servo. Động cơ servo bao gồm động cơ truyền động tải và một thành phần phát hiện vị trí, chẳng hạn như bộ mã hóa. Hệ
thống servo thay đổi lượng được kiểm soát, chẳng hạn như vị trí, tốc độ hoặc mô-men xoắn, theo giá trị mục tiêu đã đặt (giá trị lệnh) để kiểm soát chính xác hoạt động của máy.
Ví dụ về cấu hình hệ thống Servo
Đặc trưng
Kiểm soát chính xác, tốc độ cao
Động cơ servo có khả năng kiểm soát vị trí và tốc độ rất tốt.
Có thể định vị chính xác và linh hoạt.
Động cơ servo không bị dừng ngay cả ở tốc độ cao. Độ lệch do lực bên ngoài lớn được hiệu chỉnh vì bộ mã hóa được sử dụng để theo dõi chuyển động.
Vòng lặp hoàn toàn khép kín
Dạng vòng kín đáng tin cậy nhất. Vòng kín hoàn toàn được sử dụng khi cần độ chính xác cao.
Động cơ được điều khiển trong khi đọc trực tiếp vị trí của máy (phôi hoặc bàn) bằng bộ mã hóa tuyến tính và so sánh vị trí đọc được với giá trị lệnh (giá trị mục tiêu). Do đó, không cần phải bù cho độ rơ bánh răng giữa động cơ và hệ thống cơ khí, lỗi bước vít cấp liệu hoặc lỗi do xoắn hoặc giãn nở của vít cấp liệu.
Ví dụ về cấu hình hệ thống vòng kín hoàn toàn
Vòng lặp bán khép kín
Phương pháp này thường được sử dụng trong các hệ thống servo.
Nó nhanh hơn và có độ chính xác định vị tốt hơn so với vòng hở.
Thông thường, một bộ mã hóa hoặc bộ dò khác được gắn phía sau động cơ. Bộ mã hóa phát hiện góc quay của trục vít cấp liệu (vít me bi) và cung cấp thông tin phản hồi về vị trí di chuyển của máy (phôi hoặc bàn). Điều này có nghĩa là vị trí của máy không được phát hiện trực tiếp.
Các đặc điểm phụ thuộc vào vị trí lắp đặt bộ dò.
| Vị trí lắp đặt máy dò | Phía sau động cơ | Phía động cơ của trục vít cấp liệu | Đối diện với mặt động cơ của trục vít cấp liệu |
| Phản ứng dữ dội của bánh răng | Bồi thường cần thiết | Không cần bồi thường | ← |
| Sự xoắn của vít me bi hoặc đai ốc | Ảnh hưởng | ← | Hầu như không bị ảnh hưởng |
| Sự giãn nở hoặc co lại của vít me bi | Ảnh hưởng | ← | ← |
| Lỗi bước vít me bi | Bồi thường cần thiết | ← | ← |
Ví dụ về cấu hình hệ thống vòng bán kín
Vòng lặp mở
Động cơ bước được sử dụng thay cho động cơ servo. Không có vòng phản hồi.
Cấu hình tổng thể đơn giản. Có thể thực hiện định vị với chi phí thấp, nhưng không thể bù trừ độ rơ và sai số bước của bánh răng và vít me bi. Khi động cơ bước dừng lại, sẽ xảy ra lỗi giữa giá trị lệnh và chuyển động thực tế. Lỗi này không thể bù trừ.
Điều khiển vòng hở phù hợp với các ứng dụng có độ chính xác thấp, chi phí thấp, tốc độ thấp và thay đổi tải thấp.
Ví dụ về cấu hình hệ thống vòng hở
Nguyên tắc
Hoạt động và cấu hình Servo
Hệ thống được xây dựng với bộ truyền động servo và động cơ servo điều khiển hoạt động của động cơ theo vòng kín. Vị trí, tốc độ hoặc mô-men xoắn thực tế của động cơ servo được phản hồi để so sánh với giá trị lệnh và tính toán các lỗi sau giữa chúng. Sau đó, bộ truyền động servo sẽ hiệu chỉnh hoạt động của động cơ servo theo thời gian thực bằng cách sử dụng thông tin lỗi này để đảm bảo rằng hệ thống có thể đạt được hiệu suất yêu cầu. Chu kỳ phản hồi, phát hiện lỗi và hiệu chỉnh này được gọi là điều khiển vòng kín.
Vòng điều khiển được xử lý bởi bộ truyền động servo hoặc bộ điều khiển chuyển động, hoặc cả hai tùy thuộc vào điều khiển yêu cầu.
Các vòng điều khiển cho vị trí, tốc độ và mô-men xoắn được sử dụng độc lập để đạt được hoạt động yêu cầu.
Các ứng dụng không phải lúc nào cũng yêu cầu cả ba vòng điều khiển. Trong một số ứng dụng, chỉ cần vòng điều khiển để điều khiển mô-men xoắn
. Trong các ứng dụng khác, cần có dòng điện và tốc độ để điều khiển tốc độ và trong các ứng dụng khác nữa, cần có ba vòng điều khiển để điều khiển vị trí.
Động cơ servo
Các loại servomotor công nghiệp phổ biến nhất là loại dựa trên động cơ không chổi than. Rotor có nam châm vĩnh cửu mạnh. Stato bao gồm nhiều cuộn dây dẫn điện và rotor quay khi các cuộn dây được cấp điện theo thứ tự đã chỉ định. Chuyển động của rotor được xác định bởi tần số, pha, cực tính và dòng điện của stato khi dòng điện chính xác được cung cấp cho các cuộn dây stato vào thời điểm thích hợp.
Bộ mã hóa
Động cơ servo khác với động cơ thông thường ở chỗ chúng có bộ mã hóa. Điều này cho phép điều khiển tốc độ cao và độ chính xác cao theo các lệnh vị trí và tốc độ đã cho.
Bộ mã hóa là một trong những thành phần phần cứng tạo nên cốt lõi của hệ thống servo và chúng tạo ra phản hồi về tốc độ và vị trí. Trong nhiều trường hợp, bộ mã hóa được tích hợp vào động cơ servo hoặc gắn vào động cơ servo. Trong một số ứng dụng nhất định, bộ mã hóa là một đơn vị độc lập được lắp đặt cách xa động cơ servo. Khi bộ mã hóa được lắp đặt ở vị trí xa, nó được sử dụng cho các thông số liên quan ngoài việc điều khiển hoạt động của động cơ servo.
Bộ mã hóa được chia thành hai loại.
Bộ mã hóa gia tăng
Bộ mã hóa tuyệt đối
Bộ mã hóa tuyệt đối nhiều vòng thường được sử dụng cho động cơ servo.
Tham khảo Giải thích kỹ thuật về bộ mã hóa quay để biết thêm thông tin về bộ mã hóa.
Truyền động Servo
Bộ truyền động servo tuân theo lệnh từ bộ điều khiển máy chủ và điều khiển mô-men xoắn đầu ra, tốc độ quay hoặc vị trí của động cơ.
Vị trí, tốc độ hoặc mô-men xoắn được điều khiển theo các đầu vào từ bộ điều khiển chuyển động, bộ mã hóa phản hồi và chính động cơ servo, và bộ truyền động servo cung cấp lượng điện năng thích hợp cho động cơ servo vào những thời điểm thích hợp.
Nguyên lý hoạt động cơ bản giống như đối với bộ biến tần, trong đó động cơ được vận hành bằng cách chuyển đổi nguồn điện AC thành nguồn điện DC theo một tần số nhất định.
Bộ truyền động servo cũng có những chức năng sau.
Giao tiếp với bộ điều khiển chuyển động
Đọc phản hồi bộ mã hóa và điều chỉnh điều khiển vòng kín thời gian thực
Xử lý I/O cho các thành phần an toàn, đầu vào chế độ và tín hiệu đầu ra trạng thái hoạt động
NGUỒN:IA.OMRON.COM
