Tikslus judesių valdymas. Kas yra servo pavaros?

Pramoninė automatika tampa vis tikslesnė. Pirma, didėja reikalavimai gaminių kokybei ir, antra, gamybos įrangos našumui ir patikimumui. Norint atitikti šiuos reikalavimus, labai svarbu, kad naudojamos mašinos turėtų tinkamas charakteristikas. Reikiamą kokybę ir tikslumą gali užtikrinti servo pavaros. Skaitydami šį straipsnį sužinosite pagrindinę informaciją apie servo pavaras: kas tai, iš ko jos susideda ir kokie jų skirtumai.

Kas yra servo pavara?

Servo pavaros yra įrenginiai, naudojami tiksliai realizuoti įrenginių ir mašinų komponentų judėjimą, atsižvelgiant į visus jų parametrus. Tai yra pavaros moduliai, atsakingi už roboto rankų ir CNC staklių ašių judėjimą, bet ne tik. Servo pavaros veikia labai tiksliai ir pasižymi dideliu efektyvumu, todėl jas galima naudoti bet kurioje mašinoje, kur reikalingas efektyvumas ir didelis tikslumas.

Gali atrodyti, kad servo pavara tai tiesiog variklis. Tačiau tai yra didelis supaprastinimas, nes tai iš tikrųjų yra įrenginys, susidedantis iš tokių komponentų kaip servo variklis, servo stiprintuvas, kodavimo kabeliai ir maitinimo kabeliai. Toliau trumpai aptarsime kiekvieną iš šių komponentų.

Kas yra servo pavara ir kas yra servomechanizmas?

Pirmiausia norėčiau išsklaidyti dažnas abejones ir aptarti servo ir servo pavaros skirtumus. Šie du terminai dažnai painiojami vienas su kitu. Servo pavara yra žadinimo sistema, kurią sudaro:

• variklis,
• servo stiprintuvas, kuriame yra servo valdiklis,
• kodavimo kabeliai,
• ir maitinimo kabeliai.

Servo pavara yra didesnės visumos, servomechanizmo, dalis. Be to, jame yra pavarų dėžė ir, jei reikia, PLC, galintis atlikti papildomas pažangias funkcijas, tokias kaip įvesties ir išvesties valdymas, ašių sinchronizavimas arba PLCopen standartai. Įdiegus valdiklį, grįžtamojo ryšio įgyvendinimas iš servo stiprintuvo dažnai perkeliamas būtent į PLC.

Kiekvienas iš servo stiprintuvo komponentų atlieka svarbų vaidmenį mašinos darbe, todėl labai svarbu tinkamai pasirinkti juos konfigūruojant savo servo stiprintuvą.

Servo variklis

Pagrindinis servo pavaros komponentas yra servovariklis. Techniškai kalbant, tai klasikinis kintamosios srovės asinchroninis variklis su integruotu enkoderiu. Servovariklis yra visos servo pavaros vykdomasis elementas. Jis yra atsakingas už tam tikros mašinos dalies judėjimą. Jis prijungtas prie servo stiprintuvo, atsakingo už variklio nustatytų verčių generavimą. Šis prietaisas maitinamas kintamąja srove.

Skirtumai tarp inkrementinių ir absoliutinių enkoderių servovarikliuose

Enkoderiai - tai įrenginiai, verčiantys sukamąjį judesį į elektrinius signalus. Jie suteikia tikslią informaciją apie esamą variklio veleno būklę – jo kampinę padėtį, sukimosi kryptį ir padarytų apsisukimų skaičių.

Absoliutiniuose enkoderiuose išvesties signalas generuojamas analogine forma. Kiekvienoje kodavimo disko vietoje yra unikalus ją identifikuojantis kodas. Dėl to, kiekviena veleno kampinė padėtis išėjime turi savo kodo reikšmę. Absoliutinis kodavimo diskas taip pat turi papildomą inkrementinį kelią, todėl išėjime taip pat galima generuoti skaitmeninį signalą. Šio tipo įrenginių pranašumas yra tas, kad servo variklio padėtį galima nuskaityti išjungus maitinimą. Absoliutinis enkoderis matuoja santykinę servo variklio padėtį.

Inkrementinis enkoderis generuoja impulsus išėjime, atitinkančius sukimosi judesį. Jis turi tam tikrą skiriamąją gebą, kuri nurodo, kiek išėjimo impulsų atitinka tam tikrą kampinį poslinkį. Natūralu, kad kuo didesnė skiriamoji geba, tuo didesnis matavimo tikslumas. Inkrementinio enkoderio atveju neįmanoma nuskaityti dabartinės jo padėties praradus maitinimą.

Servo stiprintuvas

Servo stiprintuvas yra įrenginys, valdantis variklį naudodamas enkoderio duomenis. Jis naudojamas tam tikram apsisukimų skaičiui atlikti, veleno padėties pakeitimui tam tikru kampu arba jo greičiui keisti. Tai yra I/O terminalas ir STO jungtis, su kuriais galima susisiekti naudojant atitinkamus ryšio protokolus, tokius kaip Modbus RTU. Paprastais žodžiais tariant, servovariklio stiprintuvas yra tas pats, kas paprastam asinchroniniam kintamosios srovės varikliui yra keitiklis.

Taip pat galite susidurti su terminu „servo valdiklis“, kai kalbate apie servo stiprintuvą. Tai ne visai teisinga, nes servo valdiklis yra servo stiprintuvo komponentas. Pats servo valdiklis yra atsakingas už valdymo signalų, kuriuos vėliau reikia sustiprinti, perdavimą. Vadinasi, servo stiprintuvu vadinamas įrenginys, kuris perduoda valdymo signalus, o vėliau juos sustiprina, tiekdamas juos tiesiai į servovariklius.

Servo stiprintuvas ne visada yra servo variklio pagrindinis blokas. Dažnai jis veikia kartu su PLC, o būtent PLC duoda konkrečias komandas servo stiprintuvui, kurios paverčia jas servo variklio sukimu tam tikru greičiu ir padėtimi. Servo stiprintuvas ir PLC gali bendrauti tarpusavyje ne tik per ryšio protokolus, tokius kaip EtherCAT, Modbus, Profinet, Profibus ir kt., bet ir paprastais signalais, siunčiamais iš PLC I/O terminalo.

Laidai

Kiekvienai servo pavarai reikalingi dviejų tipų laidai – maitinimo ir kodavimo kabeliai.

Kabeliai turi būti tinkamai parinkti pagal mūsų įrenginio parametrus: maitinimo įtampa - 230 V arba 400 V, variklio galia arba kodavimo įrenginio tipas - prieauginis arba absoliutinis. Taip pat verta apsvarstyti galimybę naudoti kabelius su atsargine baterija.

Renkantis laidus reikia atkreipti dėmesį į tai, kad jie būtų lankstūs ir ekranuoti. Kuo jie skiriasi? Ekranuoti kabeliai apsaugo nuo elektromagnetinių trukdžių, atsirandančių dėl kabelyje tekančios srovės pulsavimo. Kita vertus, lankstus kabelis, dėl specialaus guminio apvalkalo, yra lankstus ir minkštas, tačiau patvarus. Dėl šių savybių jį lengviau paslėpti spintoje, kad netrukdytų.

Skirtumai tarp servo ir žingsninių variklių.

Pradėkime nuo žingsninio variklio principo paaiškinimo. Jo paskirtis, kaip ir bet kurio kito variklio, yra paversti elektros energiją mechanine energija. Variklio rotorius juda valdymo sistemoje generuojamų impulsų pagalba. Žingsninio rotoriaus sukimas tam tikru kampu priverčia valdomą objektą judėti tiksliai nurodytu atstumu.

Rotorius susideda iš dviejų diskų su priešingais magnetiniais poliais – šiauriniu ir pietiniu. Įjungus įtampą, rotorių paleidžia statoriaus apvija arba elektromagnetas. Šiuo metu variklis žengia vieną žingsnį. Kuo daugiau rotoriaus polių porų, tuo šis žingsnis bus mažesnis, todėl judesys bus tikslesnis.

Pagrindinis skirtumas tarp servo ir žingsninių variklių yra jų kaina. Žingsninis variklis yra daug pigesnis. Nepaisant to, jis turi savo trūkumų, į kuriuos reikėtų atsižvelgti renkantis įrenginį. Žingsniniuose varikliuose yra atvirasis grįžtamasis ryšis, todėl netikriname, ar variklis tikrai apsisuko nustatyta verte – nustatome tik žingsnių skaičių. Dėl to dinaminio pagreičio metu arba veikdamas dideliu greičiu variklis linkęs prarasti žingsnius. Tai reiškia mažesnį tikslumą. Neturėtume rinktis žingsninio variklio užduotims, kurioms reikalingas didelis pakartojamumas, o tai reiškia didelis tikslumas.