2.3.3.1. Giới thiệu chung
Trong công nghiệp có rất nhiều quy trình tinh chỉnh và điều khiển và điều khiển và tinh chỉnh vị trí là một trong những khâu quan trọng nhất. Bởi lẽ khi muốn sản xuất hàng loạt mẫu sản phẩm có size đồng điều nhau thì buộc mạng lưới hệ thống phải tinh chỉnh và điều khiển đúng mực như : mạng lưới hệ thống đóng gói mẫu sản phẩm, đóng nắp chai, đo và cắt chiều dài trên băng tải, khắc chữ, cắt ống …. và ứng dụng lớn nhất lúc bấy giờ là những máy công cụ CNC. Vì thế việc ứng dụng những thiết bị điều khiển và tinh chỉnh vị trí như Step Motor, Servo Motor là rất thiết yếu. Vì nhu yếu ứng dụng rất lớn nên những hãng sản xuất những thiết bị công nghiệp lớn như Siemen, Omron, Tập đoàn Mitsubishi, Yakawa, koyo, Parasonic … đã không ngừng sản xuất và đưa ra những loại sản phẩm mới nhằm mục đích làm thỏa mãn nhu cầu nhu yếu của người tiêu dùng .
2.3.3.2. Giới thiệu về Servo YASKAWA SGDM
Hình 2. 14. Servo YASKAWA SGDM
Động cơ servo là thành phần quan trọng của mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển hoạt động. Để hoạt động giải trí được, tất cả chúng ta phải nối động cơ servo với những phần cứng, ứng dụng tương hỗ tinh chỉnh và điều khiển hoạt động. Động cơ servo được phối hợp cơ khí với những thiết bị máy móc khác để phân phối lực vận động và di chuyển những thiết bị này theo nhu yếu của ứng dụng .
Hình 2. 15. Động cơ servo được phối hợp cơ khí
Động cơ servo được sử dụng trong những mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển hoạt động để phân phối một lực cơ học đơn cử trong khoảng chừng thời hạn nhất định. Để đạt được điều này, tất cả chúng ta phải điều khiển và tinh chỉnh vị trí, tốc độ và mô men của động cơ servo theo nhu yếu ứng dụng .
– Bộ điều khiển và tinh chỉnh : Thông thường là PLC hoặc bộ điều khiển và tinh chỉnh hoạt động chuyên sử dụng sẽ chạy chương trình điều khiển và tinh chỉnh để thực thi đúng theo nhu yếu kỹ thuật của ứng dụng .
– Bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ : Thiết bị điện tử có tính năng phân phối đủ nguồn năng lượng cho động cơ theo đúng cách, đúng thời gian .
– Bộ mã hóa xung vòng xoay : Tạo phản hồi cho hoạt động giải trí của động cơ .
Hình 2. 16. Động cơ servo Cấu trúc động cơ servo :
– Động cơ AC Servo – Động cơ DC Servo Động cơ servo có 2 loại :
Động cơ DC Servo có 2 loại : động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không chổi than
Động cơ AC Servo có 3 cuộn dây với 1 đầu chung cho toàn bộ những cuộn dây. Thông thường đầu chung được nối với dương nguồn và được kích từ theo thứ tự liên tục, 1200 cho mỗi bước. Rotor trong động cơ có 2 răng, Stator có 3 cực cách nhau 1200. Khi một cuộn kích điện thì răng của rotor bị hút vào cực một. Nếu dòng qua cuộn một bị ngắt và đóng dòng cho cuộn hai, rotor quay 1200 và răng của rotor bị hút vào cuộn hai. Để động cơ quay một cách liên tục tất cả chúng ta cần cấp điện luân phiên cho 3 cuộn dây .
Chức năng của bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo
Cần có nguồn điện cấp thích hợp với phong cách thiết kế của động cơ servo. Bộ tinh chỉnh và điều khiển phân phối nguồn cho động cơ servo đúng lượng, đúng thời gian để điều khiển và tinh chỉnh vị trí vận tốc và mô men tương ứng với những nguồn vào từ bộ tinh chỉnh và điều khiển hoạt động, phản hồi từ bộ mã hóa xung vòng xoay và từ bản thân động cơ servo. Các tính năng khác của bộ tinh chỉnh và điều khiển gồm có :
– Truyền thông với bộ điều khiển và tinh chỉnh hoạt động
– Đọc phản hồi từ bộ mã hóa xung vòng xoay và kiểm soát và điều chỉnh thời hạn thực cho mạch vòng điều khiển và tinh chỉnh kín .
– Xử lý những tín hiệu vào / ra ví dụ như những thiết bị bảo đảm an toàn, chính sách nguồn vào và những tín hiệu đầu ra về trạng thái hoạt động giải trí. Vì nguyên do này, mỗi bộ tinh chỉnh và điều khiển thường tích hợp với một dòng động cơ servo đơn cử .
Trong khi tín hiệu nguồn vào cho bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo là dòng một chiều ( DC ), đầu ra bộ tinh chỉnh và điều khiển gần như là dạng sóng điện xoay chiều để tinh chỉnh và điều khiển trơn vận tốc, tần suất và mô men của động cơ servo .
Hình 2. 18. Tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo Tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo :
Dựa vào tài liệu lưu trong chương trình tinh chỉnh và điều khiển hoạt động, bộ tinh chỉnh và điều khiển nhận tín hiệu để thực thi một dạng hoạt động nhất định. Tín hiệu từ bộ điều khiển và tinh chỉnh hoạt động gửi tới bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo hoàn toàn có thể có nhiều dạng :
– Điện áp một chiều dạng tựa như ( ví dụ như từ – 12VDC đến + 12VDC ) – Dãy xung
– Gói dữ liệu truyền qua mạng
Phản hồi trong mạng lưới hệ thống động cơ servo
Bộ điều khiển và tinh chỉnh và động cơ servo cùng hoạt động giải trí để quản lý và vận hành trong chính sách mạch vòng kín .
Khi sử dụng mạch phản hồi, vị trí trong thực tiễn, tốc độ hay mô men của động cơ servo được so sánh với lệnh hoạt động và bất kể sai số nào giữa những cặp giá trị trên đều được xác lập. Sau đó, bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo sẽ sử dụng những thông tin sai số này để kiểm soát và điều chỉnh hoạt động giải trí của động cơ theo thời hạn thực, sao cho quy trình hoạt động giải trí của động cơ phân phối được nhu yếu của ứng dụng. Chu trình phản hồi – xác lập sai số – triệt tiêu sai số được gọi là mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển kín. Mạch vòng điều khiển và tinh chỉnh
Hình 2. 20. Các mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển
Mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển được giải quyết và xử lý bởi bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo, bộ tinh chỉnh và điều khiển hoạt động hoặc cả hai tùy thuộc vào nhu yếu tinh chỉnh và điều khiển. Để đạt được hoạt động như mong ước cho ứng dụng của mình, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tách riêng những mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển cho vị trí, tốc độ và mô men .
Không phải toàn bộ những ứng dụng điều khiển và tinh chỉnh đều gồm có cả ba dạng mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển vừa nêu. Nhiều ứng dụng chỉ gồm có mạch vòng dòng điện và mạch vòng vận tốc dùng cho tinh chỉnh và điều khiển vận tốc. Nhiều ứng dụng lại cần có cả ba mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển để tinh chỉnh và điều khiển vị trí .
– Điều khiển vị trí (Position Loop)
Vị trí được hiểu là vị trí góc tuyệt đối của trục động cơ servo hoặc trong vài trường hợp, là vị trí của thiết bị truyền động bởi động cơ servo. Khi động cơ servo đổi khác vị trí, bộ mã hóa xung vòng xoay của động cơ servo sẽ gửi phản hồi vị trí trong thực tiễn của trục động cơ tới bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo hoặc hoàn toàn có thể gửi tín hiệu trực tiếp tới bộ tinh chỉnh và điều khiển hoạt động .
Mạch vòng vị trí sẽ triển khai so sánh vị trí đặt và vị trí trong thực tiễn ; từ sai số nhận được và những thông số kỹ thuật chỉnh sửa của mạch vòng, bộ điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh vị trí trục quay động cơ theo thời hạn thực để triệt tiêu rơi lệch vị trí. Theo cách này, động cơ servo sẽ triển khai đúng chuẩn theo thông số kỹ thuật đã đặt trước ngay cả khi điều kiện kèm theo quản lý và vận hành đổi khác. Ví dụ như, nếu thiết bị truyền động bởi động cơ servo trở nên khó chuyển dời, bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo sẽ điều khiển và tinh chỉnh tăng mô men sinh ra và / hoặc điều khiển và tinh chỉnh động cơ vận hành trong khoảng chừng thời hạn lâu hơn để đạt được vị trí mong ước mặc kệ ma sát của cơ cấu tổ chức truyền động .
Tốc độ ở đây được hiểu là tốc độ và chiều quay của động cơ servo. Khi động cơ servo tăng cường hoặc giảm tốc, bộ mã hóa xung vòng xoay sẽ gửi tốc độ và chiều quay trong thực tiễn tới bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo hoặc gửi trực tiếp tới bộ điều khiển và tinh chỉnh hoạt động .
Mạch vòng tốc độ sẽ so sánh tốc độ đặt với tốc độ hiện tại; dựa vào sai số tốc
độ và các thông số căn chỉnh của mạch vòng, bộ điều khiển động cơ sẽ tự động điều
chỉnh vận tốc động cơ theo thời gian thực để đạt được các yêu cầu của ứng dụng.
Theo cách này, động cơ servo sẽ thực thi đúng theo những thông số kỹ thuật đã setup ngay cả khi điều kiện kèm theo quản lý và vận hành biến hóa. Ví dụ như, nếu động cơ servo truyền động cho một cơ cấu tổ chức có khối lượng lớn, động cơ sẽ rất khó để giảm tốc. Trong trường hợp này, động cơ hoàn toàn có thể tăng mô men nghịch để dừng tải trong khoảng chừng thời hạn và khoảng cách theo nhu yếu của ứng dụng .
– Điều khiển Mô men ( Current Loop )
Mô men của động cơ Servo là lực tạo ra từ hoạt động quay của rotor động cơ. Mô men tạo ra tỷ suất thuận với dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator của động cơ. Dòng hiệu dụng càng cao, mô men sinh ra càng lớn .
Bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo đo trị số dòng hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator và dùng phản hồi giá trị này để tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh dòng điện trong động cơ theo thời hạn thực nhằm mục đích cung ứng được nhu yếu mô men của ứng dụng .
Mạch vòng dòng điện đôi lúc được hiểu là mạch vòng mô men .
Hình 2. 21. Bộ mã hóa xung vòng
quay – Bộ phản hồi mã hóa xung vòng quay
Bộ mã hóa xung vòng xoay ( encoder ) : Là thiết bị phần cứng thiết yếu của mạng lưới hệ thống động cơ servo có tính năng phản hồi vận tốc và vị trí .
Thông thường, bộ mã hóa xung vòng xoay nằm trong hoặc được gắn với động cơ servo. Trong một vài ứng dụng, bộ mã hóa xung vòng xoay là thiết bị được gá lắp riêng không liên quan gì đến nhau với động cơ. Cách gá lắp này giúp cho bộ mã hóa xung vòng xoay ghi nhận được những thông số kỹ thuật khác ảnh hưởng tác động đến hoạt động giải trí của động cơ servo .
Có hai dạng bộ mã hóa xung vòng xoay chính : – Bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất ( incremental ) – Bộ mã hóa xung vòng xoay tuyệt đối ( absolute )
Cấu trúc vật lý của bộ mã hóa xung vòng xoay quyết định hành động dạng tín hiệu phản hồi .
Hình 2. 22. Cấu trúc vật lý bộ mã hóa xung vòng xoay – Bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất
Bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất vận dụng nguyên tắc quang học sử dụng một đĩa thủy tinh trong suốt được in những vạch đối xứng tỏa tròn theo khoảng cách đều. Đĩa này được gắn cố định và thắt chặt với trục động cơ và quay cùng rotor của động cơ .
Các vạch trên đĩa được phát hiện bởi một cảm ứng quang điện. Đầu ra của cảm ứng đổi khác mỗi khi có sự đổi khác từ sáng sang tối hoặc từ tối sang sáng. Tốc độ đổi khác này tỷ suất thuận với tốc độ động cơ. Đầu ra của bộ mã hóa xung vòng xoay là một dải xung tỷ suất với tốc độ động cơ. Đầu ra này đôi lúc còn được gọi là tín hiệu Pha A .
Như vậy, với bộ mã hóa này tất cả chúng ta không hề biết được chiều quay mà chỉ biết được vận tốc của động cơ .
Để biết được chiều quay, bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất cần lắp thêm một cảm ứng quang thứ hai, cách cảm ứng thứ nhất một khoảng cách nhất định
Hình 2. 23. Chiều quay bộ mã hóa xung vòng xoay
Khi thay đổi chiều quay thì xung cũng đổi khác vị trí của cảm ứng thứ hai được lắp ở trị trí sao cho sự biến hóa sáng tối làm cho đầu ra của cảm ứng thứ hai lệch sóng 90 độ so với cảm ứng thứ nhất .
Quan hệ giữa những xung này được gọi là chậm pha ¼ chu kỳ luân hồi. Bằng cách so sánh hai dãy xung lệch sóng này, ngoài xác lập được tốc độ quay còn hoàn toàn có thể xác lập được chiều quay. Đầu ra từ cảm ứng thứ 2 còn được gọi là tín hiệu Pha B. Bên
cạnh tín hiệu pha A và pha B, bộ mã hóa xung vòng quay có thể có đầu ra thứ ba
được gọi là Pha Z. Pha Z chỉ xuất đi một xung ứng với mỗi vòng quay. Tín hiệu này
có tác dụng xác định vị trí gốc ban đầu hoặc vị trí tham chiếu.
Hình 2. 24. Pha Z bộ mã hóa xung vòng xoay
Bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất sử dụng xung tham chiếu này là điểm khởi đầu để từ đó xác lập vị trí tuyệt đối bằng cách đếm số xung khởi đầu từ một vị trí đã biết .
– Bộ mã hóa xung vòng xoay tuyệt đối
Hình 2. 25. Bộ mã hóa tuyệt đối
Bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt đối cũng sử dụng một đĩa trong suốt; nhưng
thay vì dùng các vạch in, đĩa này có các vùng trong suốt và vùng mờ sắp xếp theo
mã nhị phân.
Mỗi bit mã hóa là một vùng riêng biệt trên đĩa và các cảm biến quang sẽ
đồng thời đọc tất cả các vùng này.
Dữ liệu đọc từ đĩa là duy nhất ứng với mỗi vị trí góc của trục động cơ. Dữ liệu này hoàn toàn có thể được gửi đi từ bộ mã hóa theo phương pháp song song hoặc được quy đổi sang kiểu tài liệu tiếp nối đuôi nhau. Số bit trong mã dữ liệu pháp luật độ phân giải góc của bộ mã hóa xung vòng xoay .
Theo kim chỉ nan, một bộ mã hóa xung vòng xoay có độ phân giải 12 bit sẽ sinh ra 4096 mã đơn nhất khi quay một vòng 360 độ ; hay nói cách khác khi trục động cơ quay được 0.088 độ sẽ xuất ra một mã đơn nhất. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tác động tới việc tăng thêm số góc trong thực tiễn nhưng bộ mã hóa 20 bit cũng không phải là hiếm gặp .
Một chiêu thức khác để xác lập vị trí tuyệt đối là phối hợp một dạng đặc biệt quan trọng của bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ suất với một bộ nhớ phần cứng cùng với một ứng dụng riêng thay vì sử dụng chiếc đĩa đắt đỏ của bộ mã hóa tuyệt đối .
Thiết bị sử dụng những xung lũy tiến từ bộ mã hóa để tạo một vị trí ảo tuyệt đối trong bộ nhớ phần cứng. Nhờ có pin, bộ nhớ được duy trì ngay cả khi ngắt nguồn của mạng lưới hệ thống .
Cả hai dạng bộ mã hóa xung vòng xoay tuyệt đối đều hoàn toàn có thể gửi phản hồi vị trí thiết yếu đến bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo .
Sau đây là sơ đồ kết nối cấp nguồn cho bộ driver Servo và sơ đồ đấu dây ở 3
chế độ điều khiển:
Kết luận chương II : Tác giả đã nghiên cứu và điều tra và giám sát động lực học của robot đồng thời nghiên cứu và điều tra về PLC FX3U, đưa ra được giải pháp tinh chỉnh và điều khiển và sơ đồ liên kết mạch điều khiển và tinh chỉnh .
CHƯƠNG III
LẮP ĐẶT, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Source: https://dichvusuachua24h.com
Category : Góc Tư Vấn