Servo Drives
Las unidades de servo, también conocidas como "servo controladores" o "servo amplificadores", son controladores utilizados para controlar los servomotores. Su función es similar a la de un convertidor de frecuencia en un motor de CA convencional. Son parte de un sistema de servo y se utilizan principalmente en sistemas de posicionamiento de precisión - de alto. Por lo general, controlan los servomotores utilizando posición, velocidad y par para lograr un alto posicionamiento de precisión - en los sistemas de transmisión. Son un producto final - en tecnología de transmisión.
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¿Qué es un Servo Drive?
Las unidades de servo son un componente crucial del control de movimiento moderno y se utilizan ampliamente en equipos automatizados, como robots industriales y centros de mecanizado CNC. En particular, las unidades de servo utilizadas para controlar los motores sincrónicos de imán permanentes de CA se han convertido en un tema candente de investigación tanto a nivel nacional como internacional. Los diseños actuales de la unidad de servo de CA generalmente utilizan un algoritmo de control de bucle de tres - basado en el control del vector: corriente, velocidad y posición. La racionalidad de la velocidad cerrada - diseño de bucle dentro de este algoritmo juega un papel clave en el sistema general de control de servo, particularmente en el rendimiento de control de velocidad.
En el bucle de velocidad de bucle cerrado - de una Servo Drive, la precisión de la medición de velocidad del rotor del motor de tiempo real - es crucial para mejorar las características dinámicas y estáticas del control de velocidad del bucle de velocidad. Para lograr un equilibrio entre la precisión de la medición y el costo del sistema, los codificadores fotoeléctricos incrementales generalmente se usan como sensores de velocidad, y el método de medición de velocidad de uso común correspondiente es el método de medición de velocidad MT. Si bien el método de medición de velocidad del MIT ofrece un cierto grado de precisión de medición y un amplio rango de medición, tiene inconvenientes inherentes, principalmente:
1) Requiere que se detecte al menos un pulso de codificador completo dentro del ciclo de medición de la velocidad, lo que limita la velocidad mínima medible;
2) Los dos interruptores de temporizador del sistema de control utilizados para la medición de la velocidad son difíciles de mantener una sincronización estricta, lo que hace que la precisión de la medición de la velocidad no sea confiable en situaciones con variaciones de gran velocidad. Por lo tanto, los diseños de bucle de velocidad convencionales que emplean este método de medición de velocidad luchan para mejorar el seguimiento de la velocidad y el rendimiento de control de las unidades de servo.
Cómo funcionan el servo conduce
Las transmisiones convencionales utilizan todos los procesadores de señal digital (DSP) como su núcleo de control, que puede implementar algoritmos de control relativamente complejos y lograr la digitalización, las redes e inteligencia. Los dispositivos de alimentación generalmente usan circuitos de unidad diseñados con módulos de potencia inteligentes (IPM) como núcleo. El IPM integra el circuito de accionamiento internamente y también tiene circuitos de detección y protección de fallas, como sobretensión, sobrecorriente, sobrecalentamiento y subtensión. También se agrega un circuito de arranque suave al circuito principal para reducir el impacto del proceso de inicio en la unidad. La unidad de accionamiento de potencia primero rectifica la entrada tres -} potencia de fase o potencia de la red a través de una fase de tres - completa - Circuito de rectificador de puente para obtener la corriente continua correspondiente. La potencia de fase o potencia de potencia de fase rectificada tres - se convierte a un voltaje PWM sinusoidal PWM de tres - Fase PWM sinusoidal - Inversor de tipo para conducir el motor AC sincrónico de AC sincrónico permanente de fase -}} Todo el proceso de la unidad de accionamiento de potencia se puede describir simplemente como un proceso AC - DC - AC. El circuito de topología principal de la unidad rectificador (AC - dc) es una fase de tres - completa - Circuito de rectificador no controlado puente.
Con la adopción generalizada de servo sistemas, la operación de servicio, la puesta en marcha y el mantenimiento son problemas técnicos cruciales para las unidades de servo hoy. Un número creciente de fabricantes de Servo Drive está llevando a cabo en - investigación técnica de profundidad sobre accionamientos de servomotoros.
Las unidades de servo son un componente crucial del control de movimiento moderno y se utilizan ampliamente en equipos de automatización, como robots industriales y centros de mecanizado CNC. En particular, las unidades de servo utilizadas para controlar los motores sincrónicos de imán permanentes de CA se han convertido en un punto de acceso de investigación tanto a nivel nacional como internacional. Los diseños actuales de la unidad de servo de CA generalmente utilizan un algoritmo de control de bucle de tres - basado en el control del vector: corriente, velocidad y posición. La racionalidad de la velocidad cerrada - diseño de bucle dentro de este algoritmo juega un papel clave en el sistema general de control de servo, particularmente en el rendimiento de control de velocidad.
Áreas de aplicación:Las unidades de servo se usan ampliamente en máquinas de moldeo por inyección, maquinaria textil, maquinaria de embalaje, máquinas herramientas CNC, etc.
Servo conduce los requisitos básicos
1. Rango de regulación de amplia velocidad
2. Alta precisión de posicionamiento
3. Suficiente rigidez de transmisión y estabilidad de alta velocidad
4. Respuesta rápida sin exceso
Para garantizar la productividad y la calidad del mecanizado, además de la alta precisión de posicionamiento, también se requieren excelentes características de respuesta rápida. Esto significa que la respuesta debe rastrear la señal de comando. Esto se debe a que los sistemas CNC requieren aceleraciones y desaceleraciones suficientemente grandes durante el inicio y el frenado para acortar el tiempo de transición del sistema de alimentación y minimizar los errores de transición de la rueda.
5. Alto torque a baja velocidad y fuerte capacidad de sobrecarga
En términos generales, las unidades de servo tienen una capacidad de sobrecarga de más de 1.5 veces la velocidad durante varios minutos o incluso media hora, y pueden soportar sobrecargas de 4 a 6 veces la velocidad por períodos cortos sin daños.
6. Alta fiabilidad
El sistema de accionamiento de alimentación de una máquina herramienta CNC debe tener una alta confiabilidad y una excelente estabilidad operativa, una fuerte adaptabilidad a factores ambientales como la temperatura, la humedad y la vibración, y las fuertes capacidades de interferencia anti -.
Requisitos motor
1) El motor debe funcionar suavemente desde la velocidad más baja a la más alta, con una mínima fluctuación de torque. Especialmente a bajas velocidades, como 0.1 rpm o inferior, debe mantener una velocidad estable sin rastrarse.
2) El motor debe tener una capacidad de sobrecarga de término grande y larga - para cumplir con los requisitos de baja velocidad y alto torque. En general, los servomotores de DC deben resistir una sobrecarga de 4 a 6 veces su par nominal durante varios minutos sin daños.
3) Para cumplir con los requisitos de respuesta rápida, el motor debe tener un pequeño momento de inercia y par alto par, con el tiempo de tiempo más pequeño posible y el voltaje de inicio.
4) El motor debe poder soportar el arranque frecuente, el frenado y la inversión.
Plataforma de prueba de unidades de servo
Existen principalmente los siguientes tipos de plataformas de prueba para unidades de servo: una plataforma de prueba que utiliza retroalimentación mutua entre accionamientos y motores, una plataforma de prueba que utiliza cargas simuladas ajustables, una plataforma de prueba que utiliza un motor de actuador pero sin carga, una plataforma de prueba que utiliza un motor de actuador para arrastrar una carga inherente y una plataforma de prueba que utiliza métodos de prueba en línea.
1. Servo Drive - Motor Platform de prueba de retroalimentación mutuamente
Este sistema de prueba consta de cuatro componentes: un rectificador PWM de fase de tres -, un sistema de motor Servo Drive - en prueba, un sistema de motor Servo Servo Drive - y una computadora host. Los dos motores están conectados a través de un acoplamiento. El sistema de motor Servo Drive - en prueba funciona en modo de motor, mientras que el motor de carga funciona en modo generador. El sistema de motor Servo Drive - en prueba funciona en un modo de velocidad de bucle cerrado -, controlando la velocidad de toda la plataforma de prueba. El sistema de motor Servo Drive - funciona en un modo de torque de bucle cerrado -}, variando el torque del motor de carga controlando su corriente, simulando variaciones de carga en la unidad servo en prueba. Esta plataforma de prueba de retroalimentación mutua permite ajustes de velocidad y par flexible, lo que permite varias pruebas funcionales. La computadora host monitorea la operación de todo el sistema, emitiendo comandos de control a las dos unidades de servo de acuerdo con los requisitos de la prueba. También recibe, almacena, analiza y muestra datos operativos.
Este sistema de prueba utiliza un alto control de vector de rendimiento - para controlar la velocidad y el par del motor en prueba y el dispositivo de carga, respectivamente. Esto simula el rendimiento dinámico y estático de la unidad de servo en varias condiciones de carga, lo que permite pruebas integrales y precisas de la unidad de servo. Sin embargo, debido al uso de dos Servo Drive y un sistema de motor, este sistema de prueba es voluminoso y no puede cumplir con los requisitos de portabilidad. Además, los circuitos de medición y control del sistema son complejos y costosos.
2. Probar plataforma utilizando una carga simulada ajustable
Este sistema de prueba consta de tres partes: el sistema de motor Servo Drive - en prueba, una carga simulada ajustable y una computadora host. La carga simulada ajustable, como un freno de polvo magnético o un dinamómetro eléctrico, está conectada coaxialmente al motor bajo prueba. La computadora de host y la tarjeta de adquisición de datos controlan el par de carga controlando la carga simulada ajustable, mientras recopilan, almacenan, analiza y muestra simultáneamente los datos operativos del Servo System. Al controlar la carga simulada ajustable, este sistema de prueba puede simular el rendimiento dinámico y estático de la unidad de servo en diversas condiciones de carga, lo que permite pruebas integrales y precisas de la unidad de servo. Sin embargo, este sistema de prueba sigue siendo relativamente grande, lo que dificulta ser portátil. Además, el circuito de medición y control del sistema es complejo y costoso.
3. Uso de una plataforma de prueba con un motor de actuador pero sin carga
Este sistema de prueba consta de dos piezas: la unidad de servo bajo prueba (DUT) y el sistema motor, y una computadora host. La computadora host envía señales de comando de velocidad a la unidad de servo, que luego comienza a funcionar en consecuencia. Durante la operación, la computadora de host y los circuitos de adquisición de datos recopilan datos operativos del sistema de servo, almacenamiento, análisis y visualización de datos. Debido a que el motor en este sistema de prueba está descargado, es relativamente más pequeño que los dos sistemas de prueba anteriores, y su circuito de medición y control es más simple. Sin embargo, esto también lo hace incapaz de simular las condiciones de funcionamiento reales de la unidad de servicio. Por lo general, este tipo de sistema de prueba solo se usa para probar la velocidad y el desplazamiento angular del DUT en condiciones de carga no -, y no pueden proporcionar pruebas integrales y precisas de la unidad de servo.
4. Probar plataforma utilizando un motor ejecutivo para arrastrar la carga inherente
Este sistema de prueba consta de tres componentes: el sistema de motor Servo Drive - en prueba, la carga inherente del sistema y una computadora host. La computadora host envía una señal de comando de velocidad a la unidad servo, y el sistema de servo comienza a funcionar de acuerdo con el comando. Durante la operación, la computadora host y el circuito de adquisición de datos recopilan datos operativos del sistema servo, que luego se almacena, analiza y se muestra.
Este sistema de prueba utiliza la carga inherente del sistema en prueba, por lo que el proceso de prueba coincide estrechamente con las condiciones de funcionamiento reales de la unidad servo y proporciona resultados de prueba relativamente precisos. Sin embargo, debido a que la carga inherente de algunos sistemas bajo prueba no se puede eliminar fácilmente del equipo, el proceso de prueba solo se puede realizar en el equipo, lo cual no es muy conveniente.
5. Plataformas de prueba utilizando métodos de prueba en línea
Este sistema de prueba consiste únicamente en un sistema de adquisición de datos y una unidad de procesamiento de datos. El sistema de adquisición digital recopila y condiciona las señales de estado operativas real de la Servo Drive - de tiempo dentro del equipo, luego las envía a la unidad de procesamiento de datos para su procesamiento y análisis. La unidad de procesamiento de datos finalmente extrae las conclusiones de prueba. Debido a que utiliza métodos de prueba en línea, este sistema de prueba tiene una estructura relativamente simple y elimina la necesidad de desconectar el accionamiento del servo del equipo, haciendo que las pruebas sean más convenientes. Este tipo de sistema de prueba realiza pruebas completamente durante la operación real de la unidad de servo, lo que resulta en resultados de las pruebas que son más precisos. Sin embargo, debido a las características de fabricación y ensamblaje de muchas unidades de servo, seleccionar las ubicaciones de instalación para los diversos sensores y componentes de medición de señal dentro de este sistema de prueba puede ser un desafío. Además, las fallas en otras partes del equipo pueden afectar negativamente la operación de la unidad de servo, afectando en última instancia los resultados de la prueba.
Parámetros de Servo Drive
Posición de ganancia proporcional
1. Establece la ganancia proporcional del regulador de bucle de posición.
2. Un valor mayor da como resultado una mayor ganancia, mayor rigidez y retraso de posición reducida bajo la misma frecuencia de pulso de comando. Sin embargo, los valores excesivos pueden causar oscilación o sobreimpulso.
3. El valor del parámetro está determinado por el modelo de servo sistema específico y las condiciones de carga.
Posición de ganancia de alimentación
1. Establece la ganancia de avance del bucle de posición.
2. Un valor mayor da como resultado un retraso de posición reducido bajo cualquier frecuencia de pulso de comando.
3. Una ganancia de avance más grande mejora la alta respuesta de velocidad del sistema de control -, pero también puede causar inestabilidad de posición del sistema y oscilación.
4. Cuando no se requiere una respuesta alta, este parámetro se establece típicamente en 0. El rango es de 0 a 100%.
Ganancia proporcional de velocidad
1. Establece la ganancia proporcional del regulador de velocidad.
2. Una configuración mayor da como resultado una mayor ganancia y mayor rigidez. El valor del parámetro se determina en función del modelo específico del sistema de accionamiento de servo y las condiciones de carga. En general, cuanto mayor es la inercia de la carga, mayor será el valor de ajuste.
3. Establezca un valor máximo siempre que el sistema no oscile.
Factor del filtro de retroalimentación de velocidad
1. Establece la retroalimentación de velocidad baja - Características del filtro de aprobación.
2. Un valor mayor disminuye la frecuencia de corte y reduce el ruido del motor. Si la inercia de la carga es grande, la configuración se puede reducir. Un valor mayor puede causar oscilación debido a la respuesta variable.
3. Un valor menor aumenta la frecuencia de corte y aumenta la respuesta de retroalimentación de velocidad. Si se requiere una respuesta de mayor velocidad, la configuración puede reducirse.
Configuración de torque de salida máxima
1. Establece el límite de torque interno del servomotor;
2. La configuración es un porcentaje del par nominal;
3. Este límite se aplica al rango de finalización de posicionamiento en todo momento;
4. Establece el rango de pulso de finalización de posicionamiento en el modo de control de posición;
5. Este parámetro proporciona la base para que el controlador determine si el posicionamiento está completo en el modo de control de posición. Cuando el número de pulsos restantes en el contador de desviación de posición es menor o igual al valor de configuración de este parámetro, el controlador considera el posicionamiento completo y la señal de interruptor de posición IN - se enciende; De lo contrario, se apaga;
6. En el modo de control de posición, emite la señal de finalización de posicionamiento y la constante de tiempo de aceleración/desaceleración;
7. El valor de ajuste representa el tiempo de aceleración del motor de 0 a 2000 rpm o tiempo de desaceleración de 2000 a 0 rpm;
8. Las características de aceleración/desaceleración son lineales en el rango de velocidad;
9. Establezca la llegada de velocidad;
10. En el modo de control de posición no -, si la velocidad del motor excede este valor de configuración, la señal del interruptor de llegada de velocidad se enciende; De lo contrario, se apaga;
11. Este parámetro no se usa en el modo de control de posición;
12. Este parámetro es independiente de la dirección de rotación.
Características del controlador
Relación de velocidad 1: 5000
Ratio de tasa 0.3: 1500
Control de posición
Cero - bloqueo de velocidad
Capacidad de sobrecarga 200%-300%
Torque de arranque alto
Velocidad no afectada por la carga
Tres - bucle cerrado - control de bucle
Conocimiento relacionado
1. Los servo controladores pueden cambiar fácilmente entre módulos de operación y módulos de bus de campo a través de interfaces de automatización. También pueden usar diferentes módulos de bus de campo para implementar varios modos de control (RS232, RS485, Fiber Optic, Interbus y Profibus). Los inversores generales - propósito, por otro lado, ofrecen un enfoque de control más limitado.
2. Los servo controladores se conectan directamente a los resonedores o codificadores para crear la velocidad de bucle y el control de desplazamiento cerrado -}. Los inversores generales - de propósito, por otro lado, solo pueden funcionar en sistemas de control de bucle Open -.
3. Los servo controladores ofrecen un rendimiento de control superior (como la precisión estatal -} de estado y el rendimiento dinámico) en comparación con los inversores generales -} de propósito.
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