Kontrola prędkości silnika serwo i środki zapobiegania zakłóceniom

serwomotory  odnoszą się do silnika sterującego działaniem elementów mechanicznych w układzie serwo i są urządzeniem pomocniczym do pośredniej zmiany prędkości. Serwomotor może bardzo dokładnie kontrolować prędkość i dokładność położenia oraz może przekształcać sygnał napięciowy na moment obrotowy i prędkość w celu napędzania obiektu sterującego. Prędkość wirnika serwomotoru jest sterowana sygnałem wejściowym i może szybko reagować.

W automatycznym systemie sterowania służy jako siłownik i ma charakterystykę małej elektromechanicznej stałej czasowej, wysokiej liniowości, napięcia rozruchowego itp., Które mogą przekształcać odebrany sygnał elektryczny na przemieszczenie kątowe lub prędkość kątową na wale silnika. Podzielony na dwie główne kategorie serwomotorów prądu stałego i prądu przemiennego, jego główną cechą jest to, że nie ma obrotu, gdy napięcie sygnału wynosi zero, a prędkość maleje ze stałą prędkością wraz ze wzrostem momentu obrotowego.

 

Jako siła napędowa zautomatyzowanej fabryki, serwomotory   są nieuniknione w projektowaniu i konserwacji sterowania przemysłowego. Dlatego dzisiaj podsumujemy i przeanalizujemy kontrolę prędkości serwa i środki przeciwzakłóceniowe.

 

Istnieje wiele powszechnie stosowanych serwomotory  , a wybór nie jest sprawą prostą. Każdy typ serwa jest sprawny i jest bardzo stresujący dla naszej nauki. Jedynym środkiem, jaki możemy podjąć, jest wybór tego, co możemy spotkać w naszej codziennej pracy. Poznaj większość modeli, a przy okazji poznaj kilka modeli i marek, które są częściej stosowane na rynku. Prędkość serwomotoru różni się od tysiąca, tysiąca pięciu, trzech tysięcy. Do reprezentowania używamy najczęściej używanego serwa AC 3000 obr./min.

 

W rzeczywistym użyciu, jeśli wybrano lub użyto serwa o prędkości 3000 obr./min, a wymagana prędkość to zmienna prędkość w zakresie 0-3000, wówczas można zastosować środki do zmiany bieżącej prędkości serwa.

 

 

Regulacja prędkości serwomechanizmu zależy od metody stosowanej do sterowania i od wyboru metody sterowania, od tego, czy zastosować prędkość sterowania impulsowego, prędkość sterowania analogowego, czy wewnętrzne sterowanie ustawieniami i regulacją prędkości napędu bezpośredniego, odpowiednia metoda również jest inna.

 

Odpowiada trzem różnym metodom sterowania w celu podsumowania zmiany prędkości:

 

1 Kontrola momentu obrotowego, prędkość jest dowolna (zmienia się w zależności od obciążenia)

Sterowanie momentem obrotowym jest powszechnie stosowaną metodą sterowania. Wyjściowy moment obrotowy jest ustawiany poprzez zewnętrzne przypisanie adresu analogowego lub bezpośredniego, więc odpowiednia prędkość nie zawsze jest pewna, ponieważ zmienia się współczynnik tarcia sprzętu, obciążenie. Zmiana będzie miała wpływ na prędkość wyjściową. W tym przypadku zasadniczo nie musimy regulować prędkości, ponieważ jest to regulacja automatyczna. Potrzebujemy stabilności układu, a moment obrotowy jest stabilny przez długi czas.

 

Ustawiony moment obrotowy można zmienić poprzez natychmiastową zmianę ustawienia analogowego lub można to osiągnąć poprzez zmianę wartości odpowiedniego adresu za pomocą komunikacji. Aplikacja stosowana jest głównie w urządzeniach nawijających i rozwijających, które mają rygorystyczne wymagania dotyczące siły materiału, takich jak urządzenia nawijające lub urządzenia do przeciągania światłowodów. Celem użycia serwomechanizmu jest zapobieganie zmianie materiału uzwojenia przed zmianą siły.

 

2 Kontrola położenia, precyzyjne pozycjonowanie, prędkość i moment obrotowy mogą być ściśle kontrolowane

W trybie kontroli położenia prędkość obrotowa jest zwykle określana przez częstotliwość impulsów wejściowych z zewnątrz, a kąt obrotu jest określany przez liczbę impulsów. Niektóre serwa mogą bezpośrednio przypisywać prędkość i przemieszczenie poprzez komunikację.

Tryb pozycjonowania może mieć bardzo ścisłą kontrolę nad prędkością i pozycją, dlatego jest powszechnie stosowany w urządzeniach pozycjonujących. Obszary zastosowań, takie jak obrabiarki CNC, maszyny drukarskie i tak dalej.

Jaka jest częstotliwość znamionowa sterownika PLC lub innych wysyłających impulsy podczas użytkowania? 20 kHz, 100 kHz, 200 kHz, rzeczywista odległość, którą należy przesunąć, odpowiada ekwiwalentowi impulsu wybranemu przez serwo i można obliczyć górną granicę prędkości obrotowej i czasu ruchu serwa do określonej pozycji.

Należy obliczyć prędkość linii serwa i wybrać tylko odpowiedni model serwa, aby spełnić wymagania miejsca.

Prędkość obrotowa serwa online = częstotliwość znamionowa impulsu polecenia × górna granica prędkości serwa

Serwosterowniki zazwyczaj mają enkoder i mogą odbierać impulsy zwrotne z enkodera. Ustaw częstotliwość impulsu sprzężenia zwrotnego enkodera w pętli prędkości. Ustaw częstotliwość impulsów sprzężenia zwrotnego enkodera = liczba impulsów sprzężenia zwrotnego enkodera na tydzień × ustawiona prędkość serwomotoru (R/s). Ponieważ częstotliwość impulsów poleceń = częstotliwość impulsów sprzężenia zwrotnego enkodera/przełożenie przekładni elektronicznej, „częstotliwość impulsów poleceń” można również ustawić w celu ustawienia prędkości serwomotoru.

 

3. W trybie prędkości moment obrotowy jest wolny (zmienia się w zależności od obciążenia)

Prędkość obrotową można kontrolować za pomocą wejścia analogowego lub częstotliwości impulsów, a pozycjonowanie można również przeprowadzić w trybie prędkości, gdy zapewnione jest sterowanie PID w pętli zewnętrznej z górnym urządzeniem sterującym, ale sygnał położenia silnika lub sygnał położenia bezpośredniego obciążenia musi zostać przesłany do górnego położenia. Informacja zwrotna do celów obliczeniowych.

Tryb prędkości odpowiada trybowi pozycji, a sygnał pozycji zawiera błąd. Sygnał trybu położenia dostarczany jest przez urządzenie do detekcji obciążenia końcowego, co zmniejsza błąd transmisji pośredniej i relatywnie zwiększa dokładność pozycjonowania całego systemu.

Tryb kontroli prędkości wykorzystuje głównie sygnał napięcia 0-10 do sterowania prędkością silnika. Wielkość wielkości analogowej określa wielkość danej prędkości. Wartość dodatnia lub ujemna określa reakcję silnika w zależności od wzmocnienia zadanej prędkości. Jest stosowany w sytuacjach, w których występuje duża bezwładność obciążenia. W trybie prędkości należy ustawić wzmocnienie pętli prędkości, aby system reagował szybciej. Podczas regulacji należy wziąć pod uwagę wibracje sprzętu, a wibracje układu nie powinny być spowodowane szybkością reakcji.

Korzystając z kontroli prędkości, należy również zwrócić uwagę na ustawienia przyspieszania i zwalniania. Jeśli nie ma sterowania w pętli zamkniętej, do całkowitego zatrzymania silnika wymagana jest zacisk zerowy lub sterowanie proporcjonalne. Gdy górny komputer jest używany do pomiaru pozycji w zamkniętej pętli, wartość analogowa nie może zostać automatycznie ustawiona na zero.

 

Układ sterowania wysyła polecenia napięcia analogowego +/-10 V do serwonapędu w celu kontrolowania prędkości. Zaletą jest to, że serwo reaguje szybko, ale wadą jest to, że jest bardziej wrażliwe na zakłócenia na miejscu, a debugowanie jest nieco bardziej skomplikowane. Sterowanie prędkością ma szeroki zakres zastosowań: system ciągłej regulacji prędkości, który wymaga szybkiego dzwonienia siedzenia; system pozycjonowania w pętli zamkniętej z pozycji górnej; system wymagający wielu prędkości do szybkiego przełączania.

Podczas użytkowania i debugowania serwosystemu od czasu do czasu będą pojawiać się różne nieoczekiwane zakłócenia, szczególnie w przypadku zastosowania serwosilnika wysyłającego impulsy.

 

Poniżej przeanalizujemy rodzaje i metody generowania zakłóceń z kilku aspektów, aby osiągnąć zamierzone cele przeciwzakłóceniowe. Mam nadzieję, że wszyscy będą się wspólnie uczyć i badać.

 

1. Zakłócenia ze strony zasilacza

Istnieją różne ograniczenia dotyczące warunków użytkowania na miejscu i zwykle istnieje wiele skomplikowanych sytuacji, których należy zwyczajowo unikać, a także należy w miarę możliwości unikać przyczyny problemu.

W wielu przypadkach dodamy filtry do modułu zasilania i kontrolera ruchu enkodera obrotowego, dodając regulatory napięcia, transformatory izolacyjne i inny sprzęt, zmienimy napęd na dławik DC oraz zmienimy czas filtra dolnoprzepustowego i parametry szybkości nośnej napędu. , Aby zmniejszyć zakłócenia spowodowane wprowadzeniem zasilania i uniknąć awarii układu sterowania serwo.

Linie zasilające serwomechanizmów należy poprowadzić oddzielnie, aby skrócić odległość pomiędzy napędem a linią zasilającą silnik itp., aby uniknąć zakłóceń w linii sterującej i spowodować awarię napędu.

 

2. Zakłócenia spowodowane chaosem systemu uziemiającego

Uziemienie jest skutecznym sposobem poprawy ochrony przed zakłóceniami sprzętu elektronicznego. Może powstrzymać sprzęt przed wysyłaniem zakłóceń i uniknąć wpływu zakłóceń zewnętrznych. Jednakże nieprawidłowe uziemienie spowoduje wprowadzenie poważnych sygnałów zakłócających i uniemożliwi normalne działanie systemu. Przewód uziemiający systemu sterowania obejmuje zazwyczaj uziemienie systemu, uziemienie ekranu, uziemienie prądu przemiennego i uziemienie ochronne.

Jeśli system uziemiający jest chaotyczny, główną ingerencją w system serwo jest nierówny rozkład potencjału każdego punktu uziemiającego. Istnieje różnica potencjałów pomiędzy dwoma końcami sekcji ekranującej kabla, przewodem uziemiającym, ziemią i punktami uziemiającymi innego sprzętu, powodując prądy w pętli uziemienia. Wpływ na normalne działanie systemu.

Kluczem do rozwiązania tego rodzaju zakłóceń jest rozróżnienie metody uziemienia i zapewnienie dobrego uziemienia systemu.

Przewód uziemiający wykonany przez serwo powinien zwracać uwagę na kompatybilność elektromagnetyczną środowiska i chronić fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości, urządzenia o częstotliwości radiowej itp.; należy tłumić i eliminować źródła zakłóceń szumu zasilania, takie jak wysoka i średnia częstotliwość w tym samym transformatorze mocy lub szynie dystrybucyjnej, prostowniki i inwertery dużej mocy, itp.

Wprowadź niekonwencjonalny sposób uziemienia, ponieważ linia dystrybucji zasilania nieuchronnie ma duże źródło zakłóceń, sterownik jest instalowany osobno w szafie, płyta instalacyjna wykorzystuje niemetalową płytkę, a przewody uziemiające związane z serwonapędem są zawieszone, a pozostałe układy pomiarowe są niezawodnie uziemione. , To mogłoby być lepsze.

 

3. Zakłócenia ze strony systemu

Jest on wytwarzany głównie przez wzajemne promieniowanie elektromagnetyczne pomiędzy wewnętrznymi elementami i obwodami systemu, takie jak wzajemne promieniowanie obwodów logicznych, wzajemny wpływ masy analogowej i masy logicznej oraz niedopasowane użycie komponentów.

Przewody sygnałowe i sterujące powinny być przewodami ekranowanymi, co jest korzystne w celu zapobiegania zakłóceniom.

Gdy linia jest długa, np. odległość przekracza 100 m, należy powiększyć przekrój przewodu.

Przewody sygnałowe i sterujące najlepiej układać w rurach, aby uniknąć wzajemnego zakłócania się przewodów zasilających.

Sygnał transmisyjny opiera się głównie na wyborze sygnału prądowego, a tłumienie i przeciwdziałanie zakłóceniom sygnału prądowego jest stosunkowo dobre. W praktycznych zastosowaniach sygnał wyjściowy czujnika to głównie sygnał napięciowy, który można przekształcić za pomocą konwertera.

Aby odfiltrować zasilanie prądu stałego analogowego słabego obwodu, można dodać dwa kondensatory 0,01 uF (630 V), jeden koniec jest podłączony do dodatnich i ujemnych biegunów zasilacza, a drugi koniec jest podłączony do obudowy, a następnie podłączony do ziemi. Bardzo skuteczny.

Kiedy serwo piszczy, generuje zakłócenia harmoniczne o wysokiej częstotliwości. Do obudowy można podłączyć kondensator CBB 0,1u/630 V w celu przetestowania końcówek P i N zasilacza szyny serwonapędu.

Warstwa ekranująca linii sterującej płytki jest podłączona do 0 V płytki, a sterownik nie jest podłączony. Wystarczy wyciągnąć fragment warstwy ekranującej, skręcić go w pasmo i wystawić na zewnątrz. Użyj elektromagnetycznego filtra EMI, zgrzej rezystancję przeciwzakłóceniową na linii sterującej lub podłącz pierścień magnetyczny do linii zasilania silnika.

 

Rzeczywiste warunki pracy na miejscu są znacznie bardziej skomplikowane i może to być jedynie konkretna analiza konkretnych problemów, ale ostatecznie będzie zadowalające rozwiązanie, ale doświadczenie procesowe będzie inne!