Vysvetlenie komponentov servopohonu: Ako spolu fungujú pohon, motor a slučka spätnej väzby

Servosystém nie je len motor pripojený k pohonu. Ide o uzavretý-systém pohybu, v ktorom si ovládač, servopohon, motor a spätnoväzbové zariadenie nepretržite vymieňajú príkazy, elektrickú energiu a informácie o polohe.

Tento rozdiel je dôležitý pri výbere novej osi, výmene staršieho disku alebo pri pokuse pochopiť, prečo sa stroj už neumiestňuje správne. Poznanie jednotlivých komponentov servopohonu je užitočné, ale vedieť, ako sa vzájomne ovplyvňujú, pomáha inžinierovi alebo kupujúcemu urobiť lepšie rozhodnutie.

Táto príručka sleduje cestu signálu z PLC alebo ovládača pohybu k servomotoru a späť cez kódovač. Potom sa pozrie do vnútra pohonu a motora, vysvetľuje hlavné riadiace slučky a ukazuje, ako sa môžu objaviť problémy s komponentmi na úrovni stroja.

Servopohon, servomotor a servosystém: Najprv spoznajte rozdiel

Servopohon a servomotor nie sú vzájomne zameniteľné pojmy.

Theservo pohon, niekedy nazývaný servozosilňovač, prijíma pohybový príkaz a informácie spätnej väzby. Vypočítava požadovaný prúd motora a riadi výkonový stupeň.

Theservomotorpremieňa riadenú elektrickú energiu na krútiaci moment a pohyb hriadeľa.

Thekódovač alebo resolvermeria, čo motor skutočne urobil a posiela informácie o polohe alebo rýchlosti späť do meniča.

Theservosystémje kompletné usporiadanie. Môže zahŕňať PLC alebo ovládač pohybu, servopohon, servomotor, spätnoväzbové zariadenie, káble, mechanický prevod, bezpečnostné zariadenia a zaťaženie stroja.

Toto oddelenie je dôležité, pretože pohybový problém môže začať kdekoľvek v reťazci. Motor, ktorý sa nepohybuje, nie je automaticky chybným motorom a chyba polohy automaticky neznamená, že je pohon chybný.

Ako funguje servosystém: Postupujte podľa príkazu na načítanie

Najjednoduchší spôsob, ako pochopiť, ako servopohon funguje, je sledovať jeden pohybový príkaz cez systém.

1. Ovládač odošle pohybový príkaz

PLC, CNC alebo vyhradený ovládač pohybu určuje, čo musí os robiť. Požiadavka môže definovať polohu, rýchlosť, krútiaci moment alebo profil koordinovaného pohybu.

Napríklad baliaci stroj môže prikázať indexovacej osi, aby presunula stôl do ďalšej stanice a zastavila sa v presnej polohe.

2. Servopohon porovnáva príkaz a spätnú väzbu

Pohon porovnáva požadovanú hodnotu so skutočnou hodnotou, ktorú hlási spätnoväzbové zariadenie. Rozdiel sa stáva chybou, ktorú musí riadiaci systém znížiť.

Presný algoritmus sa líši podľa platformy, ale princíp je konzistentný: pohon nemôže opraviť pohyb, pokiaľ nepozná požadovaný výsledok aj skutočný výsledok.

3. Výkonový stupeň reguluje prúd motora

Riadiaca elektronika riadi výkonový stupeň pohonu. Menič používa vysokorýchlostné polovodičové prepínanie, bežne založené na IGBT alebo iných výkonových zariadeniach v závislosti od konštrukcie, na reguláciu prúdu dodávaného do fáz motora.

4. Motor vytvára krútiaci moment

Regulovaný fázový prúd vytvára magnetické polia v motore. Ich interakcia vytvára krútiaci moment na rotore a otáča hriadeľ. Mechanický pohyb potom prechádza cez spojku, prevodovku, remeň, guľôčkovú skrutku alebo iný prevod k bremenu.

5. Kódovač meria, čo sa stalo

Snímač alebo rezolver meria pohyb hriadeľa a vracia meniču spätnú väzbu. Ak sa prikázané a skutočné hodnoty líšia, menič vie, že je potrebná korekcia.

6. Disk opraví chybu

Táto korekcia pokračuje počas celého pohybu. Ak sa zmení zaťaženie alebo sa zvýši trenie, pohon upraví prúd motora tak, aby sa skutočný pohyb priblížil príkazu.

Tento nepretržitý cyklus príkazov, spätnej väzby a korekcie je dôvodom, prečo môže servosystém vykonávať presné polohovanie a dynamický pohyb.

Odporúčaná ilustrácia:

PLC / Ovládač pohybu → Riadenie servopohonu → Výkonový stupeň → Servomotor → Zaťaženie stroja

Cesta spätnej väzby:

Encoder / Resolver → Servo Drive Control

Vo vnútri servopohonu: Komponenty, ktoré riadia a poháňajú os

Konštrukcia sa líši podľa série a výkonu, ale väčšinu servopohonov možno chápať ako niekoľko funkčných blokov.

Vstupné napájanie a usmerňovač

Vstupný stupeň prijíma napájanie a poskytuje prvý stupeň premeny energie a ochrany. V mnohých striedavých servopohonoch usmerňovač premieňa prichádzajúci striedavý prúd na jednosmerný pre internú zbernicu. Vstupná topológia sa líši, takže napätie, fáza a návrh systému sa musia kontrolovať podľa dokumentácie výrobcu.

DC Link a kondenzátory

Jednosmerný medziobvod poskytuje stabilný zdroj energie pre menič. Kondenzátory vyhladzujú jednosmernú zbernicu a ukladajú energiu na krátke zmeny záťaže.

Jednosmerná zbernica je dôležitá aj pri spomaľovaní, kedy motor dokáže vracať energiu do pohonu. V závislosti od systému môže byť táto energia spracovaná cez brzdový odpor, regeneračnú jednotku alebo zdieľanú DC zbernicu.

Invertor a výkonový stupeň

Menič premieňa energiu jednosmernej zbernice na riadený fázový prúd motora. Reaguje na riadiacu elektroniku a reguluje prúd, keď os zrýchľuje, spomaľuje alebo drží polohu.

To je jeden z dôvodov, prečo samotný výkon nestačí na výber. Špičkový prúd, trvalý prúd, pracovný cyklus a regenerácia môžu záležať rovnako ako na nominálnych kilowattoch.

Riadiaca doska a procesor

Riadiaca elektronika prijíma požadované hodnoty, spracováva spätnú väzbu, vykonáva riadiace funkcie a riadi výkonový stupeň.

Užitočným spôsobom zobrazenia riadiacej dosky je tok údajov: prijíma požadovaný pohyb a skutočnú spätnú väzbu, vypočítava korekciu, generuje aktuálnu požiadavku a monitoruje, či os zostáva v povolených medziach.

Spätná väzba a komunikačné rozhrania

Rozhranie spätnej väzby spája menič s kódovačom alebo resolverom. Musí dostať a interpretovať správny formát spätnej väzby.

Komunikačné rozhrania spájajú pohon s riadiacou jednotkou a niekedy aj s inými osami. V závislosti od platformy môžu siete zahŕňať EtherNet/IP, PROFINET alebo EtherCAT. Kompatibilita siete sa musí kontrolovať ako súčasť kompletnej architektúry pohybu.

Chladenie, ochrana a bezpečnosť

Výkonová elektronika generuje teplo, takže pohony využívajú chladiče, snímanie teploty, prúdenie vzduchu a v niektorých prevedeniach aj chladiace ventilátory.

Elektronická ochrana dokáže monitorovať nadprúd, prepätie a prehriatie. Funkcie funkčnej bezpečnosti, ako je bezpečné vypnutie krútiaceho momentu, slúžia na iný účel a nemali by sa považovať za bežnú ochranu pred poruchami.

Tabuľka je východiskový bod, nie diagnóza. Podobné príznaky môžu pochádzať z elektroinštalácie, ladenia alebo mechanického zaťaženia.

Vo vnútri servomotora: Čo mení prúd na pohyb

Motor dokončuje fyzickú časť regulačnej slučky.

Thestator a vinutiavytvára magnetické pole pri použití prúdu. Therotorreaguje na toto pole a vytvára rotáciu. Thehriadeľprenáša krútiaci moment na záťaž.

Ložiskápodoprite otočnú zostavu. Opotrebenie sa môže prejaviť ako hluk, teplo, vibrácie alebo hrubé otáčanie, hoci problémy so zarovnaním, spojením alebo zaťažením môžu spôsobiť podobné príznaky.

Mnohé servomotory tiež obsahujúkódovač alebo resolvera môže zahŕňať aprídržná brzda. Brzda je určená na pridržiavanie osi v prípade potreby, najmä pri vertikálnom zaťažení. Nemalo by sa zamieňať s dynamickým alebo regeneratívnym brzdením počas spomaľovania.

Prečo je spätná väzba kódovača taká dôležitá

Servosystém závisí od presnej znalosti skutočného pohybu.

Spätná väzba polohy informuje pohon, kde je hriadeľ. Informácie o rýchlosti podporujú reguláciu rýchlosti. Na mnohých systémoch je spätná väzba dôležitá aj pre komutáciu motora a inicializáciu osi.

Absolútne a inkrementálne kódovače riešia rôzne požiadavky. Absolútne zariadenie môže uchovávať alebo hlásiť jedinečnú referenčnú polohu podľa svojej konštrukcie, zatiaľ čo inkrementálny systém sa vo všeobecnosti spolieha na počítanie impulzov a môže vyžadovať referenčnú alebo navádzaciu stratégiu.

Pri náhradných prácach je dôležitým bodom kompatibilita. Pohon, motor, spätnoväzbové zariadenie, konektor, kábel a architektúra regulátora sa musia navzájom podporovať.

Problém súvisiaci s kódovačom- sa môže prejaviť ako alarm spätnej väzby, nestabilná poloha, zlyhanie navádzania alebo prerušovaný pohyb. Môže to byť spôsobené skôr káblom alebo konektorom ako samotným kódovačom.

Prvý pracovný postup s chybovým-kódom- nájdete v našomRiešenie problémov so servopohonom a motorom: Od chybového kódu po rozhodnutie o výmenesprievodca. Tento článok ide hlbšie do histórie porúch, bezpečnej izolácie, kontrol spätnej väzby a diagnostiky-na strane pohonu a motora-.

Ako spolupracujú polohové, rýchlostné a krútiace slučky

Riadenie servopohonu sa bežne vysvetľuje ako vnorené riadiace slučky.

Theprúdová alebo momentová slučkareguluje prúd motora, takže krútiaci moment môže rýchlo reagovať.

Therýchlostná slučkaporovná požadovanú a skutočnú rýchlosť a potom požiada vnútornú slučku o krútiaci moment potrebný na zníženie chyby rýchlosti.

Thepolohová slučkaporovnáva cieľovú a skutočnú polohu a generuje korekciu potrebnú na zníženie chyby polohy.

Táto hierarchia pomáha vysvetliť symptómy poľa. Zlé naladenie môže spôsobiť prekmitanie, osciláciu, dlhý čas ustálenia alebo vysokofrekvenčné kvílenie. Slabý pohyb automaticky nedokazuje poruchu komponentu. Zotrvačnosť zaťaženia, trenie, mechanická vôľa, uvoľnenie bŕzd a kvalita spätnej väzby môžu spôsobiť podobné príznaky.C

Čo sa stane, keď zlyhá servo komponent?

Použite symptómy na nájdenie oblasti, ktorá si zaslúži kontrolu, namiesto toho, aby ste sa pokúšali diagnostikovať súčiastku z jedného alarmu.

Ak je stroj už v poruchovom stave, použite špeciálneRiešenie problémov so servopohonom a motoromčlánok pre diagnostický postup. Tieto dva zdroje by mali slúžiť rôznym zámerom vyhľadávania: tento článok vysvetľuje vzťahy medzi architektúrou a komponentmi; článok o riešení problémov vysvetľuje, ako bezpečne izolovať skutočnú poruchu.

Opraviť alebo vymeniť? Začnite s neúspešnou vrstvou

Po potvrdení chybnej oblasti je ďalším rozhodnutím oprava, výmena alebo ďalšie vyšetrovanie systému.

Oprava môže mať zmysel, keď je problém opraviteľný, ak je k dispozícii kvalifikovaný opravárenský kanál, stroj má úžitok zo zachovania existujúcej konfigurácie a obrátka zodpovedá oknu prestojov.

Výmena sa stáva atraktívnejšou, keď sa chyby opakujú, model je zastaraný, podpora opráv je obmedzená, je potvrdené vážne poškodenie-výkonového stupňa alebo stroj prechádza na novšiu riadiacu architektúru.

Pred získaním náhrady si zaznamenajte:

• Katalógové číslo výrobcu a celého disku
• Vstupné napätie a elektrická trieda
• Menovitý prúd a výkon
• Presný model servomotora
• Typ kódovača alebo prekladača
• PLC alebo pohybový ovládač
• Komunikačná sieť
• Konfigurácia brzdy, bezpečnosti a lanka

Prečo samotné porovnávanie výkonu nestačí

Dva servopohony s rovnakým nominálnym výkonom nie sú nevyhnutne zameniteľné.

Výmena sa musí skontrolovať ako súčasť pohybového systému. Musí byť podporovaná rodina motorov a aktuálne požiadavky. Napájacie napätie musí byť správne. Systém spätnej väzby musí byť rozpoznaný. Riadiaca a komunikačná architektúra musí podporovať pohon. Odpoveď môže zmeniť aj brzdové vedenie, bezpečnostné funkcie, káble a požiadavky na regeneráciu.

Informácie o projektoch Allena-Bradley nájdete v našomAllen-servopohony Bradley: Sprievodca výberom, kompatibilitou a výmenou Kinetix.Táto stránka sa zaoberá výberom rodiny Kinetix, kompatibilitou regulátorov, kontrolami motora a spätnej väzby, architektúrou napájania a plánovaním výmeny, zatiaľ čo tento článok zostáva zameraný na komponenty servopohonov a prevádzku systému.

Servopohon vs VFD: Podobný hardvér, iný cieľ riadenia

Servopohon a VFD môžu obsahovať usmerňovač, jednosmernú zbernicu a menič, ale riešia rôzne problémy s riadením.

Servosystém je postavený na precíznom pohybe v uzavretej{0}}slučke, ktorý bežne zahŕňa reguláciu polohy, rýchlosti a krútiaceho momentu so spätnou väzbou motora. VFD sa zvyčajne vyberá, keď je hlavnou požiadavkou riadená rýchlosť motora alebo regulácia procesu, hoci pokročilé VFD môžu tiež využívať spätnú väzbu kódovača a vektorové riadenie.

Pre hlbšie rozhodnutie o aplikácii pozriKinetix vs PowerFlex: Ako si vybrať správny Allen-Bradley Drivenamiesto rozširovania porovnania tu.

Praktické: Myslite v systémoch, nie v jednotlivých komponentoch

Servopohon je ľahšie pochopiteľný, keď ho prestanete považovať za jednu skrinku.

Ovládač definuje pohyb. Menič vypočíta korekciu a riadi prúd motora. Motor vytvára krútiaci moment. Kódovač hlási, čo sa vlastne stalo. Kabeláž, bezpečnosť, komunikácia a mechanické zaťaženie ovplyvňujú, či os funguje tak, ako má.

Na výmenu použite rovnaké systémové zobrazenie. Pred zadaním objednávky identifikujte presný pohon a motor, overte spätnú väzbu, ovládač, komunikáciu a bezpečnostné požiadavky a potom potvrďte kompatibilitu.

CHENTUO podporuje produkty priemyselnej automatizácie vrátane servopohonov, servomotorov, PLC, VFD a pohybových zariadení. Ak potrebujete pomoc s identifikáciou jednotky, pošlite celé číslo modelu a vymažte fotografie typového štítku pohonu a motora. V prípade neistého alebo zastaraného modelu uveďte aj ovládač, napätie, aplikáciu a miesto určenia, aby bolo možné pred cenovou ponukou skontrolovať cestu výmeny.

FAQ

 

 

Aké sú hlavné komponenty servopohonu?

Medzi typické časti patrí usmerňovač, jednosmerný medziobvod, menič alebo výkonový stupeň, riadiaca elektronika, spätnoväzbové rozhranie, komunikačné rozhranie, chladiaci systém a ochranné alebo bezpečnostné funkcie. Presná architektúra sa líši podľa rodiny pohonov.

Aký je rozdiel medzi servopohonom a servomotorom?

Pohon riadi elektrickú energiu na základe informácií príkazu a spätnej väzby. Motor premieňa riadený prúd na krútiaci moment a pohyb. Fungujú ako zladený pohybový systém.

Čo robí kodér v servosystéme?

Kodér meria skutočný pohyb a vracia spätnú väzbu do riadiaceho systému. Pohon použije tieto informácie na porovnanie skutočného pohybu s požadovanou polohou alebo rýchlosťou a vykoná korekcie.

Môže servomotor bežať bez servopohonu?

Aby servomotor normálne fungoval, vyžaduje kompatibilný pohon alebo zosilňovač a riadiaci systém. Presná požiadavka závisí od architektúry motora a systému.

Čo zvyčajne zlyhá vo vnútri servopohonu?

Možné oblasti zahŕňajú chladiace komponenty, kondenzátory DC zbernice, výkonovú elektroniku, konektory, riadiacu elektroniku a rozhrania spätnej väzby. Samotný príznak nepotvrdzuje zlyhanie komponentu.

Môžem vymeniť servopohon za iný model s rovnakým výkonom?

Nie len podľa menovitého výkonu. Pred potvrdením výmeny overte požiadavky na napätie, prúd, motor, spätnú väzbu, ovládač, sieť, bezpečnosť, brzdu, kabeláž a regeneráciu.

Bezplatná konzultácia