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サーボモーター とは、サーボシステムの機械部品の動作を制御するエンジンを指し、補助モーター間接変速装置です。サーボモーターは、速度と位置精度を非常に正確に制御でき、電圧信号をトルクと速度に変換して制御対象を駆動できます。サーボモーターのローター速度は入力信号によって制御され、迅速に反応します。
自動制御システムではアクチュエータとして使用され、小さな電気機械時定数、高い直線性、起動電圧などの特性を持ち、受信した電気信号をモーター軸の角変位または角速度出力に変換できます。 DCサーボモータとACサーボモータに大別され、信号電圧がゼロのときは回転せず、トルクが増加すると等速で速度が低下するのが大きな特徴です。
自動化工場の動力筋として、 サーボモーター は産業用制御の設計と保守において避けられません。そこで今日はサーボの速度制御と干渉対策についてまとめて検討してみます。
よく使われるものがたくさんあります サーボモーター 、その選択は簡単な問題ではありません。それぞれのタイプのサーボは熟練しており、学習には非常にストレスがかかります。私たちにできる唯一の対策は、日々の仕事の中で満たせるものを選択することです。ほとんどのモデルについて学び、ついでに、市場でより一般的に使用されているいくつかのモデルとブランドについても学びましょう。サーボモーターの回転数は千、千五、三千と異なりますが、代表的には最もよく使われる3000RPMのACサーボを使用しています。
実際の使用において、サーボの選択または使用が 3000RPM で、必要な速度が 0 ～ 3000 の可変速である場合、現在のサーボの速度を変更するにはどのような手段を使用すればよいでしょうか。
サーボ速度の調整は、パルス制御速度、アナログ制御速度、ダイレクトドライブの内部設定制御と調整速度のいずれを使用するか、制御方法と制御方法の選択によって異なり、対応する方法も異なります。
速度変化をまとめる3つの異なる制御方式に対応。
1 トルク制御、速度は自由（負荷により変化）
トルク制御は一般的に使用される制御方法です。出力トルクは外部アナログまたは直接アドレス指定により設定されるため、機器の摩擦係数が変化したり、負荷の変化により速度出力に影響を与えたりするため、対応する速度は必ずしも一定ではありません。このユースケースでは、速度は自動調整されるため、基本的に調整する必要はありません。必要なのはシステムの安定性であり、トルクが長期間安定していることです。
設定トルクの変更はアナログ設定を瞬時に変更することも、通信により対応するアドレスの値を変更することも可能です。この用途は主に、巻取装置や光ファイバ牽引装置など、材料の力に対する厳しい要求が要求される巻き取り装置や巻き戻し装置に使用されます。サーボを使用する目的は、巻線の材質の変化による力の変化を防ぐことです。
2 位置制御、正確な位置決め、速度、トルクを厳密に制御可能
位置制御モードでは、一般的に回転速度は外部から入力されるパルスの周波数で決まり、回転角度はパルス数で決まります。サーボによっては通信により速度や変位を直接指定できるものもあります。
位置モードは速度と位置を非常に厳密に制御できるため、一般に位置決めデバイスで使用されます。 CNC工作機械、印刷機械などの応用分野。
PLCなどの送信パルスの使用時の定格周波数はどれくらいですか? 20KHz、100KHz、200KHz、サーボが選択したパルス相当量に応じて実際に移動すべき距離を算出し、サーボが指定位置まで移動する上限の走行速度と時間を算出します。
サーボライン速度を計算する必要があり、現場の要件を満たす適切なサーボモデルのみを選択できます。
サーボオンライン運転速度＝指令パルス定格周波数×サーボ上限速度
一般にサーボコントローラにはエンコーダが搭載されており、エンコーダからフィードバックパルスを受け取ることができます。速度ループ上のエンコーダフィードバックパルス周波数を設定します。エンコーダフィードバックパルス周波数＝1週間あたりのエンコーダフィードバックパルス数×サーボモータ設定速度（R/s）を設定します。 指令パルス周波数＝エンコーダフィードバックパルス周波数／電子ギア比となるため、「指令パルス周波数」を設定することでサーボモータの速度を設定することもできます。
3. 速度モードでは、トルクはフリーです（負荷によって変化します）。
回転速度はアナログ入力またはパルス周波数で制御でき、上位制御装置による外ループPID制御があれば速度モードで位置決めも可能ですが、モータの位置信号または直接負荷の位置信号を上位位置に送る必要があります。計算を目的としたフィードバック。
速度モードは位置モードに対応しており、位置信号に誤差が生じます。位置モード信号は端末負荷検出デバイスによって提供され、中間伝送誤差が減少し、システム全体の測位精度が相対的に向上します。
速度制御モードは主に 0 ～ 10 の電圧信号を使用してモーター速度を制御します。アナログ量の大きさによって、指定された速度の大きさが決まります。速度指令ゲインに応じてモータの応答が正または負で決まります。負荷慣性モーメントが大きい場合に使用します。速度モードでは、システムの応答をより速くするために速度ループ ゲインを設定する必要があります。調整時には機器の振動を考慮する必要があり、応答速度によってシステムの振動が発生してはなりません。
速度制御を使用する場合は、加速度と減速度の設定にも注意する必要があります。クローズドループ制御がない場合、モータを完全に停止するにはゼロクランプまたは比例制御が必要です。上位コンピュータを位置閉ループで使用する場合、アナログ値を自動的にゼロに調整することはできません。
制御システムは、速度を制御するために +/-10V のアナログ電圧コマンドをサーボ ドライブに送信します。利点は、サーボが迅速に応答することですが、欠点は、オンサイトの干渉の影響を受けやすく、デバッグが若干複雑になることです。速度制御には幅広い用途があります。高速なシートリンギングを必要とする連続速度調整システム。上部位置からの閉ループ位置決めシステム。迅速な切り替えのために複数の速度が必要なシステム。
サーボ システムの使用中およびデバッグ中、特にパルスを送信するサーボ モーターのアプリケーションでは、さまざまな予期しない外乱が時々発生します。
以下では、目標とする干渉防止の目的を達成するために、干渉の種類と生成方法をいくつかの側面から分析します。皆さんも一緒に学び、研究していただければと思います。
1. 電源からの干渉
現場の使用条件にはさまざまな制限があり、通常は習慣的に回避する必要がある複雑な状況が多く、問題の原因を可能な限り回避する必要があります。
多くの場合、ロータリーエンコーダの電源モジュールやモーションコントローラに電圧レギュレータや絶縁トランスなどの機器を追加してフィルタを追加したり、ドライブをDCリアクトルに変更したり、ドライブのローパスフィルタ時間やキャリアレートパラメータを変更したりします。 , 電源導入による干渉を軽減し、サーボ制御システムの故障を回避します。
サーボ系電源線は、制御線との干渉によるドライブ故障の原因となりますので、ドライブとモータ電源線等の距離を短くし、別々に配線してください。
2. 接地システムの混乱による干渉
アースは電子機器の耐干渉性を向上させる効果的な手段です。機器が送信する干渉を抑制し、外部干渉の影響を回避できます。ただし、接地を誤ると重大な干渉信号が発生し、システムが正常に動作できなくなります。制御システムのアース線には、通常、システムアース、シールドアース、ACアース、保護アースが含まれます。
接地システムが混乱している場合、サーボ システムに対する主な干渉は、各接地点の電位の不均一な分布です。ケーブルのシールド部分の両端、接地線、アース、および他の機器の接地点の間に電位差があり、接地ループ電流が発生します。システムの通常の動作に影響します。
この種の干渉を解決する鍵は、接地方法を区別し、システムに良好な接地性能を提供することです。
サーボによって作られるアース線は、環境電磁適合性に注意を払い、高周波電磁波、高周波機器などをシールドする必要があります。同じ電源変圧器や配電バス上の高周波と中間周波、高出力整流器やインバータ電源装置などの電源ノイズ干渉源を抑制し、排除する必要があります。
配電線には大きな干渉源が必然的に存在するため、従来とは異なる接地処理を導入し、ドライバを筐体内に別設置し、設置基板に非金属板を使用し、サーボドライバ関連のアース線を吊り下げるなど、他の測定系も確実に接地します。 , こちらの方が良いかもしれません。
3. システムからの干渉
これは主に、ロジック回路の相互放射、アナロググランドとロジックグランドの相互影響、コンポーネントの使用ミスなど、システムの内部コンポーネントと回路間の相互電磁放射によって発生します。
信号線や制御線はシールド線にすることで干渉を防ぐことができます。
配線距離が100mを超えるなど、配線が長い場合には配線の断面積を大きくする必要があります。
信号線と制御線は、電源線との相互干渉を避けるため、パイプを通して配置するのが最適です。
送信信号は主に電流信号の選択に基づいており、電流信号の減衰と耐干渉性は比較的良好です。実際のアプリケーションでは、センサー出力はほとんどが電圧信号であり、コンバーターで変換できます。
アナログ弱電回路の DC 電源をフィルタリングするには、2 つの 0.01uF (630V) コンデンサを追加し、一端を電源の正極と負極に接続し、もう一端をシャーシに接続してからアースに接続します。非常に効果的です。
サーボがきしむと、高周波高調波干渉が出力されます。サーボドライブバス電源の P 端と N 端をテストするために、0.1u/630v CBB コンデンサをシャーシに接続できます。
基板の制御線のシールド層は基板の0Vに接続されており、ドライバは接続されていません。シールド層の一部を引き出して撚ってストランドにし、外側に露出させるだけです。電磁 EMI フィルタを使用するか、制御ラインに耐干渉抵抗を溶接するか、磁気リングをモータ電源ラインに接続してください。
実際の現場の作業条件ははるかに複雑で、特定の問題を具体的に分析することしかできませんが、最終的には満足のいく解決策が得られますが、プロセスの経験は異なります。
