Các biện pháp kiểm soát tốc độ động cơ servo và ngăn ngừa nhiễu

Động cơ servo  dùng để chỉ động cơ điều khiển hoạt động của các bộ phận cơ khí trong hệ thống servo và là thiết bị thay đổi tốc độ gián tiếp của động cơ phụ. Động cơ servo có thể điều khiển tốc độ và độ chính xác vị trí rất chính xác, đồng thời có thể chuyển đổi tín hiệu điện áp thành mô-men xoắn và tốc độ để điều khiển đối tượng điều khiển. Tốc độ rôto của động cơ servo được điều khiển bởi tín hiệu đầu vào và có thể phản ứng nhanh chóng.

Trong hệ thống điều khiển tự động, nó được sử dụng như một bộ truyền động và có các đặc tính là hằng số thời gian cơ điện nhỏ, độ tuyến tính cao, điện áp khởi động, v.v., có thể chuyển đổi tín hiệu điện nhận được thành chuyển vị góc hoặc đầu ra vận tốc góc trên trục động cơ. Được chia thành hai loại chính là động cơ servo DC và AC, tính năng chính của nó là không quay khi điện áp tín hiệu bằng 0 và tốc độ giảm ở tốc độ đồng đều khi mô-men xoắn tăng lên.

 

Là cơ quan quyền lực của nhà máy tự động, Động cơ servo   là điều không thể tránh khỏi trong thiết kế và bảo trì điều khiển công nghiệp. Vì vậy hôm nay chúng ta sẽ tổng hợp và nghiên cứu các biện pháp kiểm soát tốc độ servo và chống nhiễu.

 

Có nhiều cái thường dùng động cơ servo  và việc lựa chọn không phải là vấn đề đơn giản. Mỗi loại servo đều thành thạo và rất căng thẳng cho việc học của chúng tôi. Biện pháp duy nhất chúng ta có thể thực hiện là lựa chọn những gì chúng ta có thể đáp ứng trong công việc hàng ngày. Hãy tìm hiểu về hầu hết các mẫu mã và nhân tiện, hãy tìm hiểu về một số mẫu mã và nhãn hiệu được sử dụng phổ biến hơn trên thị trường. Tốc độ của động cơ servo khác với một nghìn, một nghìn năm, ba nghìn, chúng tôi sử dụng servo AC 3000RPM được sử dụng nhiều nhất để thể hiện.

 

Trong sử dụng thực tế, nếu một servo được chọn hoặc sử dụng là 3000RPM và tốc độ yêu cầu là tốc độ thay đổi 0-3000, thì có thể sử dụng phương tiện nào để thay đổi tốc độ servo hiện tại.

 

 

Việc điều chỉnh tốc độ servo phụ thuộc vào phương pháp nào được sử dụng để điều khiển và lựa chọn phương pháp điều khiển, sử dụng tốc độ điều khiển xung, tốc độ điều khiển analog hay tốc độ điều chỉnh và điều khiển cài đặt bên trong truyền động trực tiếp, phương pháp tương ứng cũng khác nhau.

 

Tương ứng với ba phương pháp điều khiển khác nhau để tóm tắt sự thay đổi tốc độ:

 

1 Kiểm soát mô-men xoắn, tốc độ tự do (thay đổi theo tải)

Điều khiển mô-men xoắn là phương pháp điều khiển được sử dụng phổ biến. Mô-men xoắn đầu ra được thiết lập bằng cách gán địa chỉ tương tự hoặc trực tiếp bên ngoài, do đó tốc độ tương ứng không phải lúc nào cũng nhất định, vì hệ số ma sát của thiết bị thay đổi, tải thay đổi sẽ ảnh hưởng đến tốc độ đầu ra. Trong trường hợp sử dụng này, về cơ bản chúng ta không cần điều chỉnh tốc độ vì đó là điều chỉnh tự động. Điều chúng ta cần là sự ổn định của hệ thống và mô-men xoắn ổn định trong thời gian dài.

 

Mô-men xoắn cài đặt có thể được thay đổi bằng cách thay đổi ngay lập tức cài đặt tương tự hoặc có thể đạt được bằng cách thay đổi giá trị của địa chỉ tương ứng bằng phương tiện giao tiếp. Ứng dụng này chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị cuộn dây và tháo cuộn có yêu cầu nghiêm ngặt về lực của vật liệu, chẳng hạn như thiết bị cuộn dây hoặc thiết bị kéo sợi quang. Mục đích của việc sử dụng servo là để ngăn chặn sự thay đổi của vật liệu cuộn dây làm thay đổi lực.

 

2 Kiểm soát vị trí, định vị chính xác, tốc độ và mô-men xoắn có thể được kiểm soát chặt chẽ

Ở chế độ điều khiển vị trí, tốc độ quay thường được xác định bởi tần số xung đầu vào bên ngoài và góc quay được xác định bởi số lượng xung. Một số servo có thể trực tiếp ấn định tốc độ và chuyển vị thông qua giao tiếp.

Chế độ vị trí có thể kiểm soát rất chặt chẽ về tốc độ và vị trí, vì vậy nó thường được sử dụng trong các thiết bị định vị. Các lĩnh vực ứng dụng như máy công cụ CNC, máy in, v.v.

Tần số định mức của PLC hoặc các xung gửi khác trong quá trình sử dụng là bao nhiêu? 20KHz, 100KHz, 200KHz, khoảng cách thực tế cần di chuyển tương ứng với xung tương đương được chọn bởi servo và có thể tính toán tốc độ và thời gian chạy giới hạn trên của servo di chuyển đến vị trí đã chỉ định.

Tốc độ dòng servo phải được tính toán và chỉ có thể chọn kiểu servo phù hợp để đáp ứng yêu cầu của địa điểm.

Tốc độ chạy trực tuyến của servo = tần số định mức xung lệnh × tốc độ giới hạn trên của servo

Bộ điều khiển servo thường có bộ mã hóa và có thể nhận xung phản hồi từ bộ mã hóa. Đặt tần số xung phản hồi của bộ mã hóa trên vòng tốc độ. Đặt tần số xung phản hồi bộ mã hóa = số xung phản hồi bộ mã hóa mỗi tuần × tốc độ cài đặt mô tơ servo (R/s) Bởi vì tần số xung lệnh = tần số xung phản hồi bộ mã hóa/tỷ số truyền điện tử, 'tần số xung lệnh' cũng có thể được đặt để đặt tốc độ mô tơ servo.

 

3. Ở chế độ tốc độ, mô-men xoắn tự do (thay đổi theo tải)

Tốc độ quay có thể được điều khiển bằng đầu vào analog hoặc tần số xung và việc định vị cũng có thể được thực hiện ở chế độ tốc độ khi điều khiển PID vòng ngoài với thiết bị điều khiển phía trên được cung cấp, nhưng tín hiệu vị trí của động cơ hoặc tín hiệu vị trí của tải trực tiếp phải được gửi đến vị trí phía trên. Phản hồi cho mục đích tính toán.

Chế độ tốc độ tương ứng với chế độ vị trí và tín hiệu vị trí có lỗi. Tín hiệu chế độ vị trí được cung cấp bởi thiết bị phát hiện tải đầu cuối, giúp giảm lỗi truyền trung gian và tăng tương đối độ chính xác định vị của toàn bộ hệ thống.

Chế độ điều khiển tốc độ chủ yếu sử dụng tín hiệu điện áp 0-10 để điều khiển tốc độ động cơ. Độ lớn của đại lượng tương tự xác định độ lớn của tốc độ đã cho. Giá trị dương hay âm quyết định phản ứng của động cơ phụ thuộc vào mức tăng lệnh tốc độ. Nó được sử dụng trong những trường hợp có quán tính tải lớn. Ở chế độ tốc độ, bạn cần đặt mức tăng vòng lặp tốc độ để hệ thống phản hồi nhanh hơn. Cần phải tính đến độ rung của thiết bị khi điều chỉnh và độ rung của hệ thống không được gây ra bởi tốc độ phản hồi.

Khi sử dụng điều khiển tốc độ, bạn cũng cần chú ý đến cài đặt tăng tốc và giảm tốc. Nếu không có điều khiển vòng kín, cần phải có kẹp bằng 0 hoặc điều khiển tỷ lệ để dừng hoàn toàn động cơ. Khi máy tính phía trên được sử dụng cho vòng kín vị trí, giá trị tương tự không thể được điều chỉnh tự động về 0.

 

Hệ thống điều khiển gửi lệnh điện áp analog +/-10V đến ổ servo để điều khiển tốc độ. Ưu điểm là servo phản hồi nhanh, nhưng nhược điểm là nó nhạy hơn với nhiễu tại chỗ và việc gỡ lỗi phức tạp hơn một chút. Bộ điều khiển tốc độ có nhiều ứng dụng: hệ thống điều chỉnh tốc độ liên tục yêu cầu rung chuông nhanh; hệ thống định vị vòng kín từ vị trí phía trên; một hệ thống đòi hỏi nhiều tốc độ để chuyển đổi nhanh chóng.

Trong quá trình sử dụng và gỡ lỗi hệ thống servo, đôi khi sẽ xảy ra nhiều nhiễu loạn không mong muốn, đặc biệt là đối với ứng dụng mô tơ servo gửi xung.

 

Phần sau đây sẽ phân tích các loại và phương pháp tạo nhiễu từ nhiều khía cạnh để đạt được mục đích chống nhiễu có mục tiêu. Rất mong mọi người cùng nhau tìm hiểu và nghiên cứu.

 

1. Nhiễu từ nguồn điện

Có nhiều hạn chế khác nhau đối với điều kiện sử dụng tại chỗ và thường có nhiều tình huống phức tạp cần phải tránh theo thói quen và nên tránh càng nhiều càng tốt nguyên nhân của sự cố.

Trong nhiều trường hợp, chúng tôi sẽ thêm bộ lọc vào mô-đun nguồn điện và bộ điều khiển chuyển động của bộ mã hóa quay bằng cách thêm bộ điều chỉnh điện áp, máy biến áp cách ly và thiết bị khác, thay đổi bộ truyền động thành cuộn kháng DC và thay đổi thời gian lọc thông thấp và các thông số tốc độ sóng mang của bộ truyền động. , Để giảm nhiễu do đưa nguồn điện vào và để tránh sự cố của hệ thống điều khiển servo.

Các đường dây điện của hệ thống servo nên được định tuyến riêng để rút ngắn khoảng cách giữa bộ truyền động và đường dây nguồn động cơ, v.v., để tránh nhiễu với đường dây điều khiển và gây ra lỗi bộ truyền động.

 

2. Can thiệp từ sự hỗn loạn của hệ thống nối đất

Nối đất là phương pháp hữu hiệu để nâng cao khả năng chống nhiễu của các thiết bị điện tử. Nó có thể hạn chế thiết bị phát ra nhiễu và tránh ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài. Tuy nhiên, việc nối đất sai sẽ gây ra tín hiệu nhiễu nghiêm trọng và khiến hệ thống không thể hoạt động bình thường. Dây nối đất của hệ thống điều khiển thường bao gồm nối đất hệ thống, nối đất tấm chắn, nối đất AC và nối đất bảo vệ.

Nếu hệ thống nối đất hỗn loạn, cản trở chính đối với hệ thống servo là sự phân bổ điện thế không đồng đều của từng điểm nối đất. Có sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu của phần che chắn cáp, dây nối đất, đất và điểm nối đất của các thiết bị khác, gây ra dòng điện vòng nối đất. Ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống.

Chìa khóa để giải quyết loại nhiễu này là phân biệt phương pháp nối đất và mang lại hiệu quả nối đất tốt cho hệ thống.

Dây nối đất do servo chế tạo phải chú ý đến khả năng tương thích điện từ môi trường và che chắn sóng điện từ tần số cao, thiết bị tần số vô tuyến, v.v.; Cần hạn chế và loại bỏ các nguồn nhiễu nhiễu điện, chẳng hạn như tần số cao và tần số trung gian trên cùng một máy biến áp hoặc bus phân phối, bộ chỉnh lưu công suất cao và các thiết bị nguồn biến tần, v.v...

Giới thiệu cách xử lý nối đất độc đáo, vì đường dây phân phối điện chắc chắn có nguồn nhiễu lớn, trình điều khiển được lắp đặt riêng trong tủ, bảng lắp đặt sử dụng tấm phi kim loại và các dây nối đất liên quan đến trình điều khiển servo bị treo và các hệ thống đo lường khác được nối đất đáng tin cậy. , Điều này có thể tốt hơn.

 

3. Can thiệp từ hệ thống

Nó chủ yếu được tạo ra bởi bức xạ điện từ lẫn nhau giữa các thành phần bên trong và mạch của hệ thống, chẳng hạn như bức xạ lẫn nhau của các mạch logic, ảnh hưởng lẫn nhau của mặt đất tương tự và mặt đất logic và việc sử dụng các thành phần không khớp.

Dây tín hiệu và dây điều khiển phải là dây có vỏ bọc, có lợi cho việc chống nhiễu.

Ví dụ, khi đường dây dài, khoảng cách vượt quá 100 m, mặt cắt ngang của dây phải được mở rộng.

Dây tín hiệu và dây điều khiển tốt nhất nên đặt qua đường ống để tránh nhiễu lẫn nhau với dây nguồn.

Tín hiệu truyền chủ yếu dựa trên việc lựa chọn tín hiệu hiện tại, khả năng suy giảm và chống nhiễu của tín hiệu hiện tại tương đối tốt. Trong các ứng dụng thực tế, đầu ra của cảm biến chủ yếu là tín hiệu điện áp, có thể được chuyển đổi bằng bộ chuyển đổi.

Để lọc nguồn điện DC của mạch yếu analog, bạn có thể thêm hai tụ điện 0,01uF (630V), một đầu nối với cực dương và cực âm của nguồn điện, đầu còn lại nối với khung máy rồi nối đất. Rất hiệu quả.

Khi servo kêu, nó sẽ tạo ra nhiễu sóng hài tần số cao. Bạn có thể kết nối tụ điện CBB 0,1u/630v với khung máy để kiểm tra đầu P và N của nguồn điện bus truyền động servo.

Lớp che chắn của đường điều khiển của bo mạch được kết nối với 0V của bo mạch và trình điều khiển không được kết nối. Chỉ cần rút một phần lớp che chắn ra và xoắn thành sợi rồi phơi ra bên ngoài. Sử dụng bộ lọc EMI điện từ, hàn điện trở chống nhiễu trên dây điều khiển hoặc nối vòng từ vào dây nguồn động cơ.

 

Điều kiện làm việc thực tế tại chỗ phức tạp hơn nhiều, chỉ có thể phân tích cụ thể các vấn đề cụ thể, nhưng cuối cùng sẽ có giải pháp thỏa đáng, nhưng trải nghiệm quá trình lại khác!