Existujú tri režimy riadenia servomotora: impulzné, analógové a komunikačné riadenie. Ako zvoliť režim riadenia servomotora v rôznych aplikačných scenároch?
1. Režim impulzného riadenia servomotora
V niektorých malých samostatných zariadeniach by malo byť použitie impulzného riadenia na dosiahnutie polohy motora najbežnejšou aplikáciou, tento režim ovládania je jednoduchý a ľahko pochopiteľný. Základná myšlienka riadenia: celkový impulz určuje zdvih motora, frekvencia impulzov určuje otáčky motora. Impulz sa volí na realizáciu riadenia servomotora. Otvorte návod na použitie servomotora, bude tam nasledovná tabuľka:
Obidva sú pulzne riadené, ale implementácia je odlišná:
Po prvé, budič prijme dva vysokorýchlostné impulzy (A, B) a určí smer otáčania motora prostredníctvom fázového rozdielu medzi týmito dvoma impulzmi. Na obrázku vyššie, ak je B o 90 stupňov rýchlejší ako fáza A, je kladný. Ak je B o 90 stupňov pomalšie ako A, je obrátené. V prevádzke sa dva fázové impulzy tohto riadenia striedajú, preto tento režim riadenia nazývame aj diferenciálna regulácia. Má rozdielovú charakteristiku, ktorá tiež ukazuje, že tento režim riadenia, riadiaci impulz, má vyššiu odolnosť proti rušeniu, v niektorých aplikačných scenároch so silným rušením je tento režim preferovaný. Ale týmto spôsobom musí hriadeľ motora obsadiť dva vysokorýchlostné impulzné porty, čo je nepríjemné pre napätú situáciu vysokorýchlostného impulzného portu.
Po druhé, vodič stále dostáva dva vysokorýchlostné impulzy, ale dva vysokorýchlostné impulzy neexistujú súčasne. Keď je jeden impulz vo výstupnom stave, druhý musí byť v neplatnom stave. Pri výbere tohto režimu riadenia je dôležité zabezpečiť, aby bol na výstupe vždy len jeden impulz. Dva impulzy, jeden výstup pre kladný smer, druhý pre záporný smer. Rovnako ako v prípade vyššie, tento režim je tiež hriadeľ motora, ktorý musí obsadiť dva vysokorýchlostné impulzné porty.
Po tretie, vodičovi je potrebné poskytnúť iba jeden impulzný signál a kladná a záporná prevádzka motora je určená signálom IO v jednom smere. Tento režim ovládania je jednoduchší a zaberá najmenej zdrojov vysokorýchlostného impulzného portu. V typickom malom systéme sa to uprednostňuje.
2. Režim riadenia simulácie servomotora
V scenári aplikácie, ktorý potrebuje použiť servomotor na realizáciu regulácie rýchlosti, môžeme zvoliť analógovú veličinu na realizáciu regulácie rýchlosti motora, hodnota analógovej veličiny určuje rýchlosť chodu motora. Analógovú veličinu je možné zvoliť dvoma spôsobmi, prúdom alebo napätím. Režim napätia, stačí pridať určité množstvo napätia na konci riadiaceho signálu. Implementácia je jednoduchá, v niektorých scenároch sa na dosiahnutie kontroly používa potenciometer. Keď sa však ako riadiaci signál použije napätie, je ľahké rušiť napätie v zložitom prostredí, čo vedie k nestabilnej kontrole. Aktuálny režim: Vyžaduje sa príslušný modul výstupného prúdu. Ale aktuálny signál má silnú schopnosť proti rušeniu a dá sa použiť v zložitých scénach.
3. Režim riadenia komunikácie servomotora
CAN, EtherCAT, Modbus a Profibus sú bežné spôsoby realizácie riadenia servomotora prostredníctvom komunikácie. V niektorých zložitých a rozsiahlych systémových aplikačných scenároch je preferovanou riadiacou metódou ovládanie motora prostredníctvom komunikácie. Pomocou komunikačného režimu sa veľkosť systému, počet hriadeľov motora dajú ľahko rezať, žiadne zložité ovládacie káble. Vybudovaný systém je mimoriadne flexibilný.
Regulácia rýchlosti a krútiaceho momentu servomotora sú riadené analógovou veličinou. Riadenie polohy je riadené vysielaním impulzov. Konkrétny režim ovládania by mal byť zvolený podľa požiadaviek zákazníkov a spĺňať funkciu pohybu. Ak nemáte žiadne požiadavky na otáčky a polohu motora, pokiaľ výstup konštantného krútiaceho momentu, je samozrejme režim krútiaceho momentu.
Ak poloha a rýchlosť majú určité požiadavky na presnosť a krútiaci moment v reálnom čase sa veľmi netýka, režim krútiaceho momentu nie je príliš pohodlný, režim rýchlosti alebo polohy je lepší. Ak má horný ovládač dobrú regulačnú funkciu v uzavretej slučke, účinok regulácie rýchlosti bude lepší. Ak požiadavky nie sú príliš vysoké alebo neexistujú žiadne požiadavky v reálnom čase, režim riadenia polohy nemá vysoké požiadavky na horný ovládač.
Pokiaľ ide o rýchlosť odozvy servomotora, režim krútiaceho momentu vyžaduje najmenej výpočtov a ovládač reaguje najrýchlejšie na riadiaci signál. Najviac výpočtov má režim polohy a reakcia vodiča na riadiaci signál je najpomalšia.
Ak je potrebný dynamický výkon v pohybe, je potrebné motor nastaviť v reálnom čase. Ak je teda samotný ovládač pomalý (napríklad PLC alebo ovládač pohybu na nízkej úrovni), použite riadenie polohy. Ak má ovládač vysokú výpočtovú rýchlosť, pozičný krúžok je možné presunúť z ovládača na ovládač rýchlo, aby sa znížilo pracovné zaťaženie vodiča a zlepšila sa efektivita (ako väčšina stredných a špičkových ovládačov pohybu); Ak máte lepší horný ovládač, môžete použiť aj riadenie krútiaceho momentu, rýchlostná slučka je tiež odstránená z meniča, vo všeobecnosti to dokáže iba špičkový špecializovaný ovládač a v súčasnosti nie je potrebné používať servo motor.
Všeobecne povedané, ovládanie ovládačom nie je dobré, každý výrobca hovorí, že to robí najlepšie, ale teraz existuje intuitívnejší spôsob porovnávania nazývaný šírka pásma odozvy. Pri regulácii krútiaceho momentu alebo rýchlosti sa generátoru impulzov odošle signál so štvorcovými vlnami, aby sa motor neustále otáčal a vracal a neustále upravoval frekvenciu. To, čo sa zobrazuje na osciloskope, je signál rozmietacej frekvencie. Keď vrchol obálky dosiahne 70,7 percenta najvyššej hodnoty, znamená to, že krok vyšiel z kroku. Priemerná prúdová slučka môže pracovať pri viac ako 1000 Hz, zatiaľ čo rýchlostná slučka môže pracovať len pri desiatkach Hertzov.
Aby som to povedal technickejším spôsobom:
1. Riadenie krútiaceho momentu servomotora
Režim riadenia krútiaceho momentu slúži na nastavenie výstupného krútiaceho momentu hriadeľa motora prostredníctvom vstupu externého analógového alebo priameho priradenia adresy. Špecifický výkon je nasledovný: napríklad, ak 10V zodpovedá 5Nm, keď je externý analóg nastavený na 5V, výstup hriadeľa motora je
2,5 Nm: Ak je zaťaženie hriadeľa motora menšie ako 2,5 Nm, motor sa bude otáčať kladne; ak sa vonkajšie zaťaženie rovná 2,5 Nm, motor sa nebude otáčať; ak je motor väčší ako 2,5 Nm, motor sa bude otáčať (zvyčajne generovaný pri gravitačnom zaťažení). Krútiaci moment je možné zmeniť okamžitou zmenou nastavenia analógovej veličiny a zodpovedajúcu hodnotu adresy je možné zmeniť aj pomocou komunikácie.
Používa sa hlavne v navíjacích a odvíjacích zariadeniach, ktoré majú prísne požiadavky na silu materiálu, ako sú drôtené zariadenia alebo zariadenia na ťahanie vlákien. Nastavenie krútiaceho momentu by sa malo kedykoľvek zmeniť podľa zmeny polomeru navíjania, aby sa zabezpečilo, že sila materiálu sa so zmenou polomeru navíjania nezmení.
2. Ovládanie polohy servomotora:
Riadiaci režim je vo všeobecnosti cez externú vstupnú frekvenciu impulzov na určenie veľkosti rýchlosti otáčania, cez počet impulzov na určenie uhla otáčania, niektoré servomotory môžu byť tiež priamo cez komunikačný režim priradenia rýchlosti a posunu. Pretože režim polohy môže mať veľmi prísnu kontrolu rýchlosti a polohy, všeobecne sa používa v polohovacích zariadeniach. Aplikácie, ako sú CNC obrábacie stroje, tlačiarenské stroje atď.
3. Režim rýchlosti servomotora:
Cez analógový vstup alebo frekvenciu impulzov je možné regulovať pre rýchlosť otáčania, v hornom riadiacom zariadení vonkajšej slučky je možné nastaviť aj režim regulácie rýchlosti PID, ale na výpočet musí byť signál polohy motora alebo signál polohy záťaže nasmerovaný na hornú spätnú väzbu. Režim polohy tiež podporuje vonkajší krúžok priameho zaťaženia na detekciu signálu polohy. V tomto prípade snímač na konci hriadeľa motora deteguje iba otáčky motora a signál o polohe poskytuje priame snímacie zariadenie na konci konečného zaťaženia. Výhodou tohto režimu je, že je možné znížiť chybu v medziprenosovom procese a zvýšiť presnosť polohovania celého systému.
4. Hovorte o 3 zvoneniach
Servo je vo všeobecnosti riadené tromi krúžkami a takzvané tri krúžky sú tri regulačné systémy PID s negatívnou spätnou väzbou s uzavretou slučkou. Najvnútornejší PID krúžok je prúdový krúžok, ktorý je kompletne realizovaný vo vnútri servomotora. Hallovo zariadenie detekuje výstupný prúd každej fázy budiča do motora a dáva negatívnu spätnú väzbu k nastaveniu prúdu pre PID reguláciu tak, aby sa výstupný prúd čo najviac rovnal nastavenému prúdu. Prúdový krúžok má riadiť krútiaci moment motora, takže činnosť ovládača v režime krútiaceho momentu je minimálna.
Dynamická odozva je najrýchlejšia.
Druhý krúžok je rýchlostný krúžok, ktorý sa nastavuje zápornou spätnou väzbou PID prostredníctvom signálu detekovaného kódovača motora. Výstup PID v krúžku je priamo nastavením aktuálneho krúžku, takže ovládanie rýchlostného krúžku zahŕňa rýchlostný krúžok a prúdový krúžok, inými slovami, každý režim musí používať aktuálny krúžok, aktuálny krúžok je koreňom ovládania . Súčasne s riadením rýchlosti a polohy sa v systéme vykonáva aj riadenie prúdu (momentu), aby sa dosiahla zodpovedajúca kontrola rýchlosti a polohy.
Tretí krúžok je pozičný krúžok, ktorý je vonkajším krúžkom a môže byť zabudovaný medzi ovládač a snímač motora alebo medzi externý ovládač a snímač motora alebo konečnú záťaž v závislosti od situácie. Keďže vnútorným výstupom krúžku riadenia polohy je nastavenie krúžku rýchlosti, systém vykonáva činnosť všetkých troch krúžkov v režime riadenia polohy a v tomto čase má systém najväčšie množstvo výpočtov a najnižšiu rýchlosť dynamickej odozvy. .