Serwonapęd, znany również jako serwowzmacniacz, jest podstawowym elementem systemu serwo prądu przemiennego. Jego zadaniem jest konwersja standardowego źródła prądu przemiennego o-częstotliwości użytkowej na źródło prądu przemiennego o zmiennej-amplittudzie i{3}}zmiennej-częstotliwości dla serwomotoru. Podczas pracy w trybie kontroli prędkości serwonapęd reguluje prędkość silnika, kontrolując częstotliwość mocy wyjściowej; w trybie kontroli momentu obrotowego kontroluje moment obrotowy silnika, regulując amplitudę mocy wyjściowej; a w trybie kontroli położenia określa moment włączenia/wyłączenia mocy wyjściowej na podstawie przychodzących impulsów wejściowych.
Podczas pracy serwonapęd wymaga podłączenia do serwosilnika, enkodera, elementów sterujących i zasilacza. Jeżeli do konfiguracji parametrów wykorzystywane jest oprogramowanie, do podłączenia napędu do komputera wymagany jest kabel komunikacyjny. Poniższy diagram ilustruje schemat okablowania łączącego serwonapęd z jego urządzeniami pomocniczymi (w tym samouczku jako przykład wykorzystamy serwonapęd Mitsubishi; przyszłe aktualizacje obejmą serwonapęd Siemens i innych marek).
W tej części zaczniemy od wyjaśnienia funkcji „Sprzęt elektroniczny”-tematu bardzo interesującego wielu użytkowników-w celu zapewnienia praktycznych wskazówek dotyczących-rzeczywistych zastosowań. (Kolejne aktualizacje będą zawierać bardziej wszechstronne podsumowanie metod uczenia się i uruchamiania serwomechanizmów, które opracowałem.)
W trybie sterowania położeniem serwonapędu sterownik PLC generuje impulsy wejściowe w celu sterowania prędkością obrotową serwonapędu, regulując w ten sposób przemieszczenie uruchamianego elementu. Innymi słowy, im większa liczba impulsów wejściowych, tym większa liczba obrotów wykonywanych przez silnik.
Koder serwosilnika generuje dużą liczbę impulsów na każdy pełny obrót; dokładna liczba impulsów na obrót zależy od konkretnego modelu urządzenia i powinna być podana w instrukcji produktu. Ponieważ skumulowana liczba impulsów może stać się bardzo wysoka po wielokrotnym obróceniu enkodera, serwonapędy są wyposażone w funkcję „Przekładni elektronicznej”, która rozwiązuje ten problem poprzez skalowanie (zmniejszanie lub zwiększanie) liczby impulsów wejściowych. (Koncepcja ta jest analogiczna do dużej i małej zębatki w rowerze o wielu-prędkościach). Zasadniczo przerzutka elektroniczna działa jak mnożnik skalowania; w serwonapędach Mitsubishi konfiguruje się go za pomocą parametrów P3 i P4, natomiast w serii Siemens V90 konfiguruje się go za pomocą parametrów P29016 i P29017.
Wzór: Wartość przekładni elektronicznej=CMX / CDV
Aby ułatwić zrozumienie, przeanalizujmy praktyczny przykład, aby zobaczyć, jak zastosowano tę koncepcję. Jak pokazano na poniższym rysunku, serwomotor napędza śrubę pociągową poprzez sprzęgło; gdy śruba pociągowa się obraca, powoduje ruch stołu roboczego w poziomie. Śruba pociągowa ma skok 5 mm, co oznacza, że przy każdym pełnym obrocie śruby stół roboczy przesuwa się o 5 mm. Załóżmy, że wymagany jest impuls o częstotliwości odpowiadającej 1 μm/impuls-to znaczy, że każdy impuls wejściowy do serwonapędu powoduje przesunięcie stołu roboczego o 1 μm. Ile impulsów należy podać do serwonapędu, aby uzyskać przemieszczenie stołu roboczego o 5 mm? Ponadto, jeśli rozdzielczość enkodera wynosi 131 072 impulsów na obrót, jak należy skonfigurować elektroniczne przełożenie przekładni?
Ten scenariusz jest nieunikniony w praktycznym programowaniu,-szczególnie podczas sterowania serwomotorem w trybie sterowania położeniem-i wymaga wykonania określonych obliczeń.
[Problem-Podejście i kroki dotyczące rozwiązania problemu]
Krok 1: Oblicz liczbę impulsów sterujących wymaganych do przesunięcia obciążenia.
Naszym celem jest przesunięcie stołu roboczego o jeden skok (5 mm). Zgodnie z wymaganiami jeden impuls odpowiada przemieszczeniu o 1 μm (tj. 0,001 mm). Dlatego liczba impulsów poleceń wymaganych do przesunięcia o 5 mm (tj. liczba impulsów, które sterownik musi wyprowadzić) wynosi:
Liczba impulsów poleceń=5 mm / (0,001 mm/impuls)=5 000 impulsów. Oznacza to:
Chcemy, aby serwomotor wykonał dokładnie jeden pełny obrót, gdy sterownik PLC wygeneruje 5000 impulsów.
Krok 2: Określ liczbę impulsów sprzężenia zwrotnego generowanych na obrót silnika.
Zgodnie z tabliczką znamionową lub instrukcją silnika, w tym konkretnym przykładzie enkoder generuje 131 072 impulsów na każdy pełny obrót silnika.
Krok 3: Oblicz przełożenie przekładni elektronicznej.
Istotą funkcji przekładni elektronicznej jest ustalenie proporcjonalnej relacji pomiędzy „impulsami poleceń” a „impulsami sprzężenia zwrotnego enkodera”.
Wartość przekładni elektronicznej=Liczba impulsów generowanych przez enkoder / Liczba impulsów wejściowych
Podstawienie wartości: Wartość przekładni elektronicznej=131,072 / 5000
Krok 4: Uprość parametry.
Musimy uprościć ułamek uzyskany powyżej do najprostszej postaci stosunku całkowitego, aby wartości można było wprowadzić jako parametry:
131,072 / 5,000 = 16,384 / 625
Zatem licznik przekładni elektronicznej wynosi 16 384, a mianownik przekładni elektronicznej wynosi 625. Po wyprowadzeniu tych dwóch parametrów możemy przystąpić do konfigurowania ustawień serwowzmacniacza.
Wniosek
Obliczanie elektronicznego przełożenia przekładni jest podstawową umiejętnością podczas uruchamiania serwomechanizmu. Opanowując go, skutecznie opanujesz „system pomiarowy” do kontroli położenia. Chociaż kody parametrów mogą się różnić w zależności od marki (niektóre umożliwiają bezpośrednie wprowadzanie impulsów na obrót, podczas gdy inne wymagają oddzielnych wartości liczników i mianowników), podstawowa logika fizyczna pozostaje uniwersalna.
Do moich kolegów z branży automatyki przemysłowej: dzisiejsze studium przypadku opiera się na najprostszym modelu,-w którym silnik jest bezpośrednio połączony ze śrubą pociągową. Jednak w-rzeczywistych zastosowaniach często spotykamy bardziej złożone scenariusze. Jeżeli pomiędzy silnik a śrubę pociągową zostanie wprowadzony reduktor (np. o przełożeniu 1:3) lub napęd z paskiem synchronicznym, jak należy obliczyć przełożenie przekładni elektronicznej?