Det finns tre servomotorstyrningslägen: puls, analog och kommunikationsstyrning. Hur väljer man servomotorstyrningsläge i olika applikationsscenarier?
1. Servomotorns pulsstyrningsläge
I vissa små fristående utrustningar bör användningen av pulsstyrning för att uppnå motorpositionering vara den vanligaste applikationen, detta kontrollläge är enkelt, lätt att förstå. Grundläggande styridé: den totala pulsen bestämmer motorns förskjutning, pulsfrekvensen bestämmer motorhastigheten. Pulsen väljs för att realisera styrningen av servomotorn. Öppna servomotorns användarmanual, det kommer att finnas en tabell enligt följande:
Båda är pulsstyrda, men implementeringen är annorlunda:
Först tar föraren emot två höghastighetspulser (A, B) och bestämmer motorns rotationsriktning genom fasskillnaden mellan de två pulserna. I figuren ovan, om B är 90 grader snabbare än fas A, är det positivt. Om B är 90 grader långsammare än A, inverteras det. Under drift växlar de två faspulserna för denna styrning, så vi kallar även denna styrmodsdifferentialstyrning. Den har skillnadskarakteristiken, som också visar att detta styrläge, styrpulsen har högre anti-interferensförmåga, i vissa tillämpningsscenarier med stark störning är detta läge att föredra. Men på detta sätt måste en motoraxel ockupera två höghastighetspulsportar, vilket är besvärligt för den spända situationen med höghastighetspulsportar.
För det andra får föraren fortfarande två höghastighetspulser, men de två höghastighetspulserna existerar inte samtidigt. När en puls är i utgångstillstånd måste den andra vara i ogiltigt tillstånd. När du väljer detta styrläge är det viktigt att se till att endast en puls matas ut åt gången. Två pulser, en utgång för den positiva riktningen, den andra för den negativa riktningen. Som i fallet ovan är detta läge också en motoraxel som behöver ockupera två höghastighetspulsportar.
För det tredje behöver endast en pulssignal ges till föraren, och den positiva och negativa driften av motorn bestäms av IO-signalen i en riktning. Detta kontrollläge är enklare och upptar minst resurser av höghastighetspulsporten. I ett typiskt litet system är detta att föredra.
2. Styrläge för servomotorsimulering
I applikationsscenariot som behöver använda servomotor för att realisera hastighetskontroll, kan vi välja den analoga kvantiteten för att realisera hastighetsstyrning av motorn, värdet på den analoga kvantiteten bestämmer motorns körhastighet. Den analoga storheten kan väljas på två sätt, ström eller spänning. Spänningsläge, behöver bara lägga till en viss mängd spänning i styrsignaländen. Implementeringen är enkel, i vissa scenarier använder man en potentiometer för att uppnå kontroll. Men när spänningen används som styrsignal är spänningen lätt att störas i den komplexa miljön, vilket resulterar i instabil styrning. Strömläge: Motsvarande strömutgångsmodul krävs. Men den aktuella signalen har en stark anti-jamming-förmåga och kan användas i komplexa scener.
3. Styrläge för servomotorkommunikation
CAN, EtherCAT, Modbus och Profibus är vanliga sätt att realisera servomotorstyrning med hjälp av kommunikation. Att styra motorn med hjälp av kommunikation är den föredragna styrmetoden i vissa komplexa och stora systemtillämpningsscenarier. Med hjälp av kommunikationsläge är storleken på systemet, antalet motoraxlar lätta att skära, inga komplexa styrledningar. Det byggda systemet är extremt flexibelt.
Hastighetskontrollen och vridmomentkontrollen för servomotorn styrs av analog kvantitet. Positionskontroll styrs genom att sända pulser. Det specifika kontrollläget bör väljas enligt kundernas krav och uppfylla rörelsefunktionen. Om du inte har några krav på motorns varvtal och position, så länge som utmatningen av ett konstant vridmoment är naturligtvis vridmomentläget.
Om positionen och hastigheten har vissa noggrannhetskrav, och realtidsvridmomentet inte är särskilt bekymrat, är vridmomentläget inte särskilt bekvämt, hastigheten eller positionsläget är bättre. Om den övre styrenheten har en bra kontrollfunktion med sluten slinga blir effekten av hastighetsregleringen bättre. Om kraven inte är särskilt höga, eller det inte finns något realtidskrav, har positionsstyrningsläget inte höga krav på den övre styrenheten.
När det gäller servoförarens svarshastighet kräver vridmomentläget minst beräkning och föraren svarar snabbast på styrsignalen. Positionsläget har mest beräkning och förarens reaktion på styrsignalen är den långsammaste.
Det är nödvändigt att justera motorn i realtid när dynamisk prestanda i rörelse krävs. Så om själva styrenheten är långsam (som PLC, eller low-end motion controller), använd positionskontroll. Om styrenheten har en hög beräkningshastighet kan positionsringen flyttas från föraren till styrenheten på ett hastighetssätt för att minska förarens arbetsbelastning och förbättra effektiviteten (som de flesta mellan- och avancerade rörelsekontroller); Om du har en bättre övre styrenhet kan du också använda vridmomentkontroll, hastighetsslingan tas också bort från frekvensomriktaren, detta är i allmänhet endast avancerad dedikerad styrenhet som kan göra detta, och behöver för närvarande inte använda en servomotor.
Generellt sett är förarkontroll inte bra, varje tillverkare säger att de gör det bästa, men nu finns det ett mer intuitivt jämförelsesätt som kallas responsbandbredd. Vid vridmomentkontroll eller varvtalskontroll ges en fyrkantsvågsignal till pulsgeneratorn för att få motorn att kontinuerligt rotera och backa, och ständigt justera frekvensen. Det som visas på oscilloskopet är en svepfrekvenssignal. När kuvertets spets når 70,7 procent av det högsta värdet indikerar det att steget har gått i otakt. Den genomsnittliga strömslingan kan arbeta vid mer än 1000 Hz, medan hastighetsslingan endast kan arbeta vid tiotals Hertz.
För att uttrycka det på ett mer tekniskt sätt:
1. Servomotorns vridmomentkontroll
Vridmomentstyrningsläget är att ställa in motoraxelns utgående vridmoment via ingången till den externa analoga eller direkta adresstilldelningen. Den specifika prestandan är som följer: till exempel, om 10V motsvarar 5Nm, när den externa analogen är inställd på 5V, är motoraxelns utgång
2,5Nm: Om motoraxelbelastningen är mindre än 2,5Nm kommer motorn att bli positiv; om den externa belastningen är lika med 2,5Nm kommer motorn inte att snurra; om motorn är större än 2,5 Nm kommer motorn att reversera (genereras vanligtvis när det finns en gravitationsbelastning). Vridmomentet kan ändras genom att omedelbart ändra inställningen av den analoga kvantiteten, och motsvarande adressvärde kan också ändras med hjälp av kommunikation.
Det används främst i lindnings- och avlindningsanordningar som har strikta krav på materialets kraft, såsom trådanordning eller fiberdragutrustning. Inställningen av vridmoment bör ändras när som helst i enlighet med ändringen av lindningsradien för att säkerställa att materialets kraft inte kommer att ändras med ändringen av lindningsradien.
2. Positionskontroll av servomotor:
Kontrollläget är i allmänhet genom den externa ingångspulsfrekvensen för att bestämma storleken på rotationshastigheten, genom antalet pulser för att bestämma rotationsvinkeln, vissa servo kan också vara direkt genom kommunikationsläget för hastighet och förskjutning tilldelning. Eftersom positionsläget kan ha en mycket strikt kontroll av hastighet och position, så används det vanligtvis i positioneringsanordningar. Tillämpningar som CNC-verktygsmaskiner, tryckmaskiner och så vidare.
3. Servomotorns hastighetsläge:
Över analog ingång eller pulsfrekvens kan styras för rotationshastighet, i den övre styrenheten i den yttre slingan kan PID-styrhastighetsläget också placeras, men måste motorpositionssignalen eller styra lastpositionssignalen till den övre återkopplingen för beräkning. Positionsläget stöder också den yttre ringen för direktbelastning för att detektera positionssignalen. I detta fall detekterar givaren vid motoraxelns ände endast motorhastigheten, och positionssignalen tillhandahålls av den direkta detekteringsanordningen vid den slutliga laständen. Fördelen med detta läge är att felet i den mellanliggande överföringsprocessen kan reduceras och positioneringsnoggrannheten för hela systemet kan ökas.
4. Snacka om 3 ringar
Servot styrs i allmänhet av tre ringar, och de så kallade tre ringarna är tre PID-regleringssystem för negativ återkoppling med sluten slinga. Den innersta PID-ringen är strömringen, som är helt utförd inuti servodrivaren. Hall-enheten detekterar utströmmen för varje fas av drivenheten till motorn och ger negativ återkoppling till inställningen av strömmen för PID-reglering, för att uppnå utströmmen så nära den inställda strömmen som möjligt. Strömringen är till för att styra motorns vridmoment, så driften av föraren i vridmomentläget är minimal.
Dynamisk respons är snabbast.
Den andra ringen är hastighetsringen, som justeras av negativ återkoppling PID genom signalen från motorgivaren som detekteras. PID-utgången i ringen är direkt inställningen av den aktuella ringen, så hastighetsringkontrollen inkluderar hastighetsringen och den aktuella ringen, med andra ord, alla lägen måste använda den aktuella ringen, den aktuella ringen är roten till kontrollen . Samtidigt med hastighets- och lägesstyrning utförs även ström- (vridmoment)styrning i systemet för att uppnå motsvarande styrning av hastighet och läge.
Den tredje ringen är positionsringen, som är den yttersta ringen och kan byggas mellan föraren och motorgivaren eller mellan den externa styrenheten och motorgivaren eller slutlasten beroende på situationen. Eftersom den interna utsignalen från positionskontrollringen är inställningen av hastighetsringen, utför systemet driften av alla tre ringarna i positionskontrollläget, och vid denna tidpunkt har systemet den största mängden beräkningar och den lägsta dynamiska svarshastigheten .