Μια μονάδα σερβομηχανισμού, γνωστή και ως σερβοενισχυτής, είναι το βασικό στοιχείο ενός σερβο συστήματος AC. Η λειτουργία του είναι να μετατρέπει το τυπικό τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος-συχνότητας AC σε μεταβλητό-πλάτος και μεταβλητή-συχνότητα τροφοδοτικό AC για τον σερβοκινητήρα. Όταν λειτουργεί σε λειτουργία ελέγχου ταχύτητας, ο σερβοκινητήρας ρυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα ελέγχοντας τη συχνότητα της ισχύος εξόδου. όταν βρίσκεται σε λειτουργία ελέγχου ροπής, ελέγχει τη ροπή του κινητήρα ρυθμίζοντας το πλάτος της ισχύος εξόδου. και όταν βρίσκεται σε λειτουργία ελέγχου θέσης, καθορίζει το χρόνο ενεργοποίησης/απενεργοποίησης της ισχύος εξόδου με βάση τους εισερχόμενους παλμούς εισόδου.
Κατά τη λειτουργία, μια μονάδα σερβομηχανισμού απαιτεί συνδέσεις με τον σερβοκινητήρα, έναν κωδικοποιητή, εξαρτήματα ελέγχου και μια μονάδα τροφοδοσίας ρεύματος. Εάν χρησιμοποιείται λογισμικό για τη διαμόρφωση παραμέτρων, απαιτείται ένα καλώδιο επικοινωνίας για τη σύνδεση της μονάδας με έναν υπολογιστή. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει τη σχηματική καλωδίωση που συνδέει μια μονάδα σερβομηχανισμού με τις βοηθητικές της συσκευές (για αυτό το σεμινάριο, θα χρησιμοποιήσουμε μια μονάδα σερβομηχανισμού Mitsubishi ως παράδειγμα· μελλοντικές ενημερώσεις θα καλύπτουν τη Siemens και άλλες μάρκες σερβομηχανημάτων).
Σε αυτήν την ενότητα, θα ξεκινήσουμε εξηγώντας τη λειτουργία "Ηλεκτρονικός εξοπλισμός"-ένα θέμα που παρουσιάζει σημαντικό ενδιαφέρον για πολλούς χρήστες-για να παρέχουμε πρακτικές οδηγίες για εφαρμογές του πραγματικού-κόσμου. (Οι επόμενες ενημερώσεις θα περιλαμβάνουν μια πιο ολοκληρωμένη περίληψη των μεθόδων εκμάθησης και θέσης σε λειτουργία του σερβο συστήματος που έχω συντάξει.)
Στη λειτουργία ελέγχου θέσης του σερβοκινητήρα, ένα PLC δημιουργεί παλμούς εισόδου για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής του σερβοκινητήρα, ρυθμίζοντας έτσι τη μετατόπιση του ενεργοποιούμενου εξαρτήματος. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των παλμών εισόδου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των περιστροφών που εκτελεί ο κινητήρας.
Ο κωδικοποιητής ενός σερβοκινητήρα παράγει μεγάλο αριθμό παλμών για κάθε πλήρη περιστροφή. Ο ακριβής αριθμός παλμών ανά περιστροφή εξαρτάται από το συγκεκριμένο μοντέλο συσκευής και θα πρέπει να αναφέρεται στο εγχειρίδιο του προϊόντος. Δεδομένου ότι ο αθροιστικός αριθμός παλμών μπορεί να γίνει εξαιρετικά υψηλός αφού ο κωδικοποιητής περιστραφεί πολλές φορές, οι σερβομηχανισμοί είναι εξοπλισμένοι με μια λειτουργία "Electronic Gear" για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος κλιμακώνοντας (είτε μειώνοντας είτε αυξάνοντας) τον αριθμό των παλμών εισόδου. (Αυτή η ιδέα είναι ανάλογη με τους μεγάλους και τους μικρούς τροχούς σε ένα ποδήλατο πολλαπλών-ταχυτήτων.) Ουσιαστικά, το Electronic Gear λειτουργεί ως πολλαπλασιαστής κλιμάκωσης. στους σερβομηχανισμούς Mitsubishi, διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους P3 και P4, ενώ στη σειρά V90 της Siemens, διαμορφώνεται μέσω των παραμέτρων P29016 και P29017.
Τύπος: Τιμή ηλεκτρονικού γραναζιού=CMX / CDV
Για να διευκολυνθεί η κατανόηση, ας εξετάσουμε ένα πρακτικό παράδειγμα για να δούμε πώς εφαρμόζεται αυτή η έννοια. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, ένας σερβοκινητήρας κινεί μια βίδα οδηγού μέσω ενός συνδέσμου. Καθώς περιστρέφεται η μπροστινή βίδα, οδηγεί το τραπέζι εργασίας σε οριζόντια κίνηση. Η μπροστινή βίδα έχει βήμα 5 mm, που σημαίνει ότι για κάθε πλήρη περιστροφή της βίδας, η επιφάνεια εργασίας ταξιδεύει 5 mm. Ας υποθέσουμε ότι απαιτείται ένα ισοδύναμο παλμού 1 μm/παλμό-δηλαδή, κάθε είσοδος παλμού στη μονάδα σερβομηχανισμού κάνει το τραπέζι εργασίας να μετακινηθεί κατά 1 μm. Πόσοι παλμοί πρέπει να εισαχθούν στον σερβομηχανισμό για να επιτευχθεί μετατόπιση επιφάνειας εργασίας 5 mm; Επιπλέον, εάν η ανάλυση του κωδικοποιητή είναι 131.072 παλμοί ανά περιστροφή, πώς πρέπει να διαμορφωθεί η ηλεκτρονική σχέση μετάδοσης;
Αυτό το σενάριο είναι μια αναπόφευκτη συνάντηση στον πρακτικό προγραμματισμό-ιδιαίτερα κατά την οδήγηση ενός σερβοκινητήρα σε λειτουργία ελέγχου θέσης-και απαιτεί την εκτέλεση συγκεκριμένων υπολογισμών.
[Πρόβλημα-Προσέγγιση και βήματα επίλυσης]
Βήμα 1: Υπολογίστε τον αριθμό των παλμών εντολών που απαιτούνται για τη μετακίνηση του φορτίου.
Στόχος μας είναι να μετακινήσουμε το τραπέζι εργασίας κατά ένα βήμα (5 mm). Σύμφωνα με τις απαιτήσεις, ένας παλμός αντιστοιχεί σε μετατόπιση 1 μm (δηλ. 0,001 mm). Επομένως, ο αριθμός των παλμών εντολών που απαιτούνται για να μετακινηθούν 5 mm (δηλαδή, ο αριθμός των παλμών που πρέπει να εξάγει το PLC) είναι:
Αριθμός παλμών εντολών=5 mm / (0,001 mm/παλμός)=5.000 παλμοί. Αυτό συνεπάγεται:
Θέλουμε ο σερβοκινητήρας να ολοκληρώσει ακριβώς μια πλήρη περιστροφή όταν το PLC παράγει 5.000 παλμούς.
Βήμα 2: Προσδιορίστε τον αριθμό των παλμών ανάδρασης που παράγονται ανά περιστροφή κινητήρα.
Σύμφωνα με την πινακίδα ή το εγχειρίδιο του κινητήρα, στο συγκεκριμένο παράδειγμα, ο κωδικοποιητής παράγει 131.072 παλμούς για κάθε πλήρη περιστροφή του κινητήρα.
Βήμα 3: Υπολογίστε την ηλεκτρονική σχέση μετάδοσης.
Η ουσία της λειτουργίας του ηλεκτρονικού γραναζιού είναι να δημιουργηθεί μια αναλογική σχέση μεταξύ των "παλμών εντολής" και των "παλμών ανάδρασης κωδικοποιητή".
Τιμή ηλεκτρονικού γραναζιού=Αριθμός παλμών που δημιουργούνται από τον κωδικοποιητή / Αριθμός παλμών εισόδου
Αντικατάσταση των τιμών: Electronic Gear Value=131,072 / 5.000
Βήμα 4: Απλοποιήστε τις παραμέτρους.
Πρέπει να απλοποιήσουμε το κλάσμα που λήφθηκε παραπάνω στην απλούστερη μορφή του ακέραιου λόγου, έτσι ώστε οι τιμές να μπορούν να εισαχθούν ως παράμετροι:
131,072 / 5,000 = 16,384 / 625
Έτσι, ο Αριθμητής Ηλεκτρονικού Γραναζιού είναι 16.384 και ο Παρονομαστής του Ηλεκτρονικού Γραναζιού είναι 625. Αφού εξάγουμε αυτές τις δύο παραμέτρους, μπορούμε να προχωρήσουμε στη διαμόρφωση των ρυθμίσεων εντός του σερβοενισχυτή.
Σύναψη
Ο υπολογισμός της ηλεκτρονικής σχέσης μετάδοσης είναι μια θεμελιώδης δεξιότητα στη θέση σε λειτουργία του σερβο συστήματος. Κατακτώντας το, κατακτάτε αποτελεσματικά το "σύστημα μέτρησης" για τον έλεγχο θέσης. Αν και οι κωδικοί παραμέτρων μπορεί να διαφέρουν μεταξύ διαφορετικών εμπορικών σημάτων (μερικοί επιτρέπουν την απευθείας εισαγωγή παλμών ανά περιστροφή, ενώ άλλοι απαιτούν ξεχωριστές τιμές αριθμητή και παρονομαστή), η υποκείμενη φυσική λογική παραμένει καθολική.
Για τους συναδέλφους μου στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού: η σημερινή μελέτη περίπτωσης βασίζεται στο απλούστερο μοντέλο-όπου ο κινητήρας συνδέεται απευθείας με τη βίδα. Ωστόσο, σε εφαρμογές του πραγματικού-κόσμου, συναντάμε συχνά πιο περίπλοκα σενάρια. Εάν ένας μειωτήρας (π.χ. με αναλογία μείωσης 1:3) ή ένας σύγχρονος ιμάντας κίνησης εισάγεται μεταξύ του κινητήρα και της βίδας, πώς πρέπει να υπολογιστεί η σχέση ηλεκτρονικής μετάδοσης;