ĐIÊU KHIỂN ĐỌNG CƠ SERVO AC

TR NG I H C M THÀNH PH H CHÍ MINH KHOA XÂY D NG VÀ I N K S I U KHI N ÁN T T NGHI P NGÀNH C – I N T NG C SERVO AC SVTH : NGUY N VI T TH NG MSSV : 20662094 GVHD : TS.NGUY N TR NG TH NG TP H Chí Minh, tháng n m 2011 án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng L IM U Không d ng l i mà ti p t c phát tri n, u có th nói v th tr ng thành ph n tr đ ng t đ ng hóa Nh ng b c ti n kích th c c ng nh tính n ng m i cho h th ng t đ ng hóa u n th h m i ng c tr đ ng (servo), đ c l p đ t vơ s q trình h th ng, c ng thay đ i đ c c i ti n liên t c đ đáp ng yêu c u ngày kh t khe h th ng nh momen cao h n, kích c nh h n, kh n ng ph n h i v trí t đ i, kh n ng u n b ng ph n m m V i v trí ngày quan tr ng ng d ng ngày r ng rãi l nh v c t đ ng hóa c a h th ng servo mà tài li u v v n đ hi n t i n c ta thi u nên em ch n đ tài “đi u n h th ng servo” ch gi i h n u n t c đ v trí c a đ ng c servo V i mơ hình h th ng servo q trình làm đ án s tìm hi u k h n v hai ng d ng c b n c a h th ng servo u n t c đ quay v trí c a đ ng c theo yêu c u SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV:20662094 án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng L I CÁM N Trong su t th i gian ng i gh gi ng đ ng, đ c s ch d n t n tình c a th y cô gi ng viên em d n d n hồn thành ch ng trình h c c a V i tình hình chung c a n c ta thi u u ki n th c hành, thí nghi m h c n ng v lý thuy t m t đ án t t nghi p s giúp em hi u rõ h n v nh ng h c bám sát đ c công vi c t ng lai c a Trong su t trình làm đ án em xin chân thành s giúp đ c a quý th y cô khoa xây d ng n c bi t th y Nguy n Tr ng Th ng dõi theo em su t 12 tu n làm đ án h ng d n em hồn thành đ tài Trong q trình thi t k mơn h c th i gian có h n ki n th c h n ch , nên khơng kh i thi u sót Mong th y, cô cho nh n xét đ đ án đ c hoàn thi n h n SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng M CL C L i nói đ u L ic m n M cl c CH NG I: GI I THI U NG C SERVO 1.1 Phân lo i đ ng c CH 1 1.1.1 ng c servo DC 1.1.2 ng c AC servo 1.1.3 L a ch n đ ng c NG II: H TH NG SERVO 2.1 H th ng servo gì? 2.2 H th ng u n 11 CH NG III: MƠ HÌNH H TH NG SERVO MR-J2S-10A 3.1 Gi i thi u b ph n 13 13 3.1.1 Servo amplifier 13 3.1.2 ng c servo 17 3.1.3 ng c t i 20 3.1.4 Contactor 20 3.1.5 Bi n tr volume 21 3.1.6Công t c 21 3.1.7 S đ chân ch c n ng t ng chân tín hi u I/O 23 3.1.8 Ch c n ng chân CN1A, CN1B 25 3.2 S đ k t n i đ ng c servo 30 3.3 Các ch đ ho t đ ng c a mơ hình 31 3.3.1 Hình nh mơ hình 31 3.3.2 Ch đ ch y th jog 32 SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng 3.3.3 Ch đ u n Speed 34 3.3.4 ch đ u n Position 36 3.4 M t s mơ hình ng d ng h th ng servo 43 3.4.1 Trong máy c t 43 3.4.2 Trong máy hàn theo v trí kích th ng ng h th ng ki m tra thông s c a đ ng c ph n l c 3.4.3 3.4.4 H th ng giám sát ch t l CH c yêu c u ng s n ph m 44 45 46 3.4.5 ng d ng máy mài 47 3.4.6 ng d ng máy đánh bóng đ a 48 NG IV: T NG K T 4.1 Ph ng h TÀI ng phát tri n đ tài 4.2 L i k t PH L C NH NG THÔNG S 49 49 C A SERVO AMPLIFIER DANH M C TÀI LI U THAM KH O SVTH: Nguy n Vi t Th ng 49 MSSV: 20662094 50 71 án t t nghi p k s c n t CH GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng NG I: GI I THI U NG C SERVO 1.1 Phân lo i đ ng c Servo ng có Servo có lo i: 1.1.1 ng c Servo DC i u n đ ng c chi u: D n đ ng ch y dao máy công c u n s NC/CNC đòi h i h u n ph i có kh n ng u n đ ng th i c t c đ v trí M c dù v i s phát tri n c a công nghi p n t , đ ng c xoay chi u u n t c đ b ng bi n t n ngày phát tri n m nh m nh ng đ ng c Servo DC v n đ c s d ng ph bi n máy công c u n s Nh ng n m tr c 1995 c a th k tr c 95% đ ng c dùng xích chuy n đ ng ch y dao máy đ ng c NC/CNC đ u đ c s d ng đ ng c DC u n Servo ng c Servo DC có lo i: đ ng c chi u có ch i than đ ng c chi u ch i than a ng c Servo DC có ch i than ng c servo DC có ch i than đ c trình bày (hình 1.1) g m thành ph n c b n: stator c a đ ng c DC m t nam châm v nh c u, cu n dây ph n ng l p roto Trong trình ho t đ ng, t tr ng c đ nh đ c sinh t nam châm v nh c u g n stator t ng tác v i dòng t sinh t cu n dây roto có dịng n ch y qua Q trình t ng tác sinh moment tác đ ng lên tr c roto Moment bi u di n theo ph ng trình (1) Te=ke .Ie.sin - Trong : Te = moment đ ng c ; Ke=h s đ ng c ; = m t đ dòng t ; Ia = dịng ph n ng ; = góc gi a vect t tr ng c đ nh vect dịng Hình 1.1: C u t o đ ng c Servo có ch i than - Công th c (1) cho th y ph n t sin nh h ng t i moment tr c đ ng c Hình 1.2 ch quan h gi a vect t tr ng c đ nh vect dòng qua = 0o l n nh t góc ph n ng moment tr c đ ng c t ng d n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng =90o có ngh a vect t tr ng c đ nh vng góc v i vect dịng ph n ng, moment tr c đ ng c l n nh t = 0o vect dòng ph n ng song song v i vect t tr ng c đ nh, t i moment tr c nh nh t đ m b o moment tr c đ ng c đ t đ c giá tr l n nh t c n thi t ph i u n chuy n m ch c p n cho cu n dây roto cho vect dịng ph n ng ln ln vng góc v i t tr ng c đ nh V i cách u n trình c p n nh trên, mômen đ ng c s bi n thiên t l v i dòng c p cho cu n dây ph n ng Hình 1.2: Vect t tr ng c đ nh vect dòng momen đ ng c Servo DC - M t m i liên h khác gi a thông s c a đ ng c m t chi u t c đ quay c a rôto t l v i s c n đ ng ph n n đ ng ph n n sinh cu n dây ph n ng - Mômen t c đ c a đ ng c Servo DC u n có th mơ t b ng hai (2) ph ng trình sau: Tđc= Km.Iu (3) Eb=Kb - Trong đó: Tđc- mơmen t , Nm Iu- dịng n cu n dây ph n ng, A Eb- n áp ph n n (emf), V Km- h s mômen, kgm/A Kb- h s n, đ n v đo vơn vịng phút - v n t c quay c a đ ng c , vòng/phút - M ch đ ng c Servo DC ch hình 1.3 Hình 1.3: M ch đ ng c Servo DC SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang án t t nghi p k s c n t - GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng T đ nh lu t Kirchhoff ta có ph ng trình m ch dI Vu = K b ω + R u I u + L u ( u ) (4) dt - Thành ph n L nh h n so v i R nên có th b qua L B qua L ph ng trình s là: (5) V – R I = Kb - Ph ng trình mơmen t i Tm đ t tr c đ ng c : Tm = Tđ + Ts + Tc (6) Và Td =Jđc (d / dt) Ts = fdc Tc =Jm (d /dt)+fm - Trong : Tđ - mơmen đ ng; Ts - mơmen t nh; Tc - mômen c n; Jđc- mômen quán tính roto đ ng c ; Fđc- h s s c c n nh t c a t i; Jm – mơmen qn tính t i; Fm- h s s c c n nh t c a t i; đ ng c quay mơmen đ ng c ph i b ng v i mômen t i: (7) Tm= Tđc=Km.Iu u m c a đ ng c Servo DC ch i than đ n gi n u n giá thành s n ph m r Tuy nhiên s d ng chuy n m ch c khí gây n, t ng nhi t đ vành góp qn tính rơ to cao gi m t c đ kh c ph nh c m ng i ta s d ng đông c Servo DC không ch i than b ơng c Servo DC khơng có ch i than ng c Servo DC khơng có ch i than đ c s d ng ph bi n máy công c u n s C u trúc c a v c b n gi ng nh đ ng c Servo DC ch i than nh ng khác ch cu n pha c a đ ng c l p Stato Rôto nam châm v nh c u Roto đ c ch t o t v t li u ferit ho c samari coban Rôto làm t v t li u samari coban có kh n ng t p trung t cao t d th p Nh ng giá thành rôto lo i cao h n nhi u so v i rôto làm t v t li u ferit Vì v y, ch dùng đ ch t o rôto cho đ ng c công su t l n T ng t nh đ ng c xoay chi u, t tr ng quay đ ng c DC không ch i than đ c sinh nh m ch u n th t c p dòng cho cu n pha Cu n dây pha c a đ ng c khơng chuy n đ ng v y có th s d ng chuy n m ch b ng n t nên lo i tr b ng nh ng nh c m t n t i đ ng c DC Servo ch i than i u n tr c máy công c u n s đòi h i u n xác c v v trí t c đ Vì v y, đ ng c Servo DC khơng ch i than c n ph i có m ch ph n h i, tính hi u ph n h i t c đ quay tr c đ ng c ho c v trí góc SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng tr c đ m b o xác chuy n đ ng bàn máy, tín hi u ph n h i ph i đ c c p liên t c cho m ch u n Trong công nghi p thi t b m ch ph n h i c a đ ng c Servo DC th ng s d ng c m bi n t c đ (Tachometer) ch i than ho c khơng có ch i than, sensor hi u ng Hall, resolver, synchro encoder - Hình 1.8: K t c u đ ng c DC không ch i than - Hình 1.8 k t c u c a đ ng c DC không ch i than Trên đ ng c b trí h th ng phanh, sensor đo t c đ , chuy n m ch hi u ng Hall, sensor ki m tra nhi t đ đ ng c Trong than đòi h i h u n đ ng c cung c p tín hi u u n c v trí c t c đ Có ki u c b n c a h u n đ ng c Servo: t ng t s - H u n Servo ki u t ng t s d ng m ch n đ th c hi n bù sai s v trí t c đ H g m c m u n c b n: máy tính u n v trí, u n t c đ đ ng c m t chi u không ch i than M i quan h gi a c m u n ch rõ hình v i tín hi u ph n h i v trí t b bi n đ i encoder ho c Sesolver qua m ch ph n h i đ h i sinh sai s t c đ sai s đ c đ a đ n h u n t c đ đ s lí cho phù h p v i v trí H u n t c đ ch a m ch ph n h it c đ sinh t Tachometer Tín hi u đ c so sánh v i tín hi u đ c đ a t h u n v trí sinh n áp dòng phù h p bù cho sai s v trí t c đ SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng Hình 1.9: S đ kh i c a h u n đ ng c DC ki u t ng t CNC - Hình 1.10 m t ki u m ch u n đ ng c Servo DC dùng máy công c u n s CNC i n áp l i t ng t CNC tín hi u ph n h i c a Tachometer g i t i m ch u ch nh (PI) đ sinh tín hi u u n v trí Tín hi u sinh t b u ch nh PI tín hi u t m ch dao đ ng đ a t i m ch khu ch đ i công su t tr c t i m ch u ch chi u r ng xung (PWM) Xung tam giác xung chu n đ c sinh t m ch phát xung Xung đ c g i b u ch chi u r ng xung Trên hình 1.10 n tr R1 n tr khu ch đ i c a m ch u n v trí Hình 1.10: M ch u n đông c Servo DC 1.1.2 ng c AC Servo - Nh s phát tri n v t b c c a công ngh u n n, hi n chuy n đ ng ch y dao máy công c u n s dùng ph bi n đ ng c AC Servo Hình -11 ch hình d ng ngồi c a đ ng c AC Servo SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 61 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 62 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 63 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 64 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 65 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 66 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 67 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 68 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 69 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 70 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 71 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 72 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 73 án t t nghi p k s c n t SVTH: Nguy n Vi t Th ng GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng MSSV: 20662094 Trang 74 án t t nghi p k s c n t GVHD: TS Nguy n Tr ng Th ng DANH M C TÀI LI U THAM KH O [1] MITSUBISHI, AC SERVO SCHOOL TEXTBOOK, [2] MITSUBISHI, SERVO AMPLIFIERS AND MOTORS INSTRUCTION MANUAL, nhà xu t b n Misubishi, 2005 SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang 75