Đồ án môn, ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT, VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, tìm hiểu về hệ TĐĐ SERVO
1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ********* ĐỒ ÁN MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI:TÌM HIỂU VỀ HỆ TĐĐ SERVO Giáo viên hướng dẫn : THs Nguyễn Đăng Khang Nhóm sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Thanh Hiếu 2.Trần Văn Thái 3. Cao Xuân Hướng 4.Phan Thanh Liêm Lớp : ĐH Tự Động Hóa 2_K5 Tháng 12 năm 2012 Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN e&f _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ LỜI NÓI ĐẦU Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,đặc biệt là ngành điện-tự động hóa đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp.Đối với điều khiển chuyển động trong các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao,việc điều khiển tốc độ hay vị trí của các cơ cấu cơ học là hết sức quan trọng. Một trong những máy móc thông dụng là động cơ, được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực.Chính vì thế việc điều khiển động cơ và ghép nối chúng thành một hệ truyền động tự động là vô cùng quan trọng để tính toán sử dụng động cơ. Sau một thời gian làm việc,nghiên cứu,tham khảo chúng em đã hoàn thành đề tài “Tìm hiểu về Hệ TĐĐ servo”.Bài làm còn dựa trên nhiều lý thuyết,vì vậy chúng em đang hoàn thiện và cố gắng thực hiện trong thực tế. Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN ĐĂNG KHANG và các thầy cô trong bộ môn đã giúp nhóm em hoàn thành đồ án này. Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 MụcLục CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TĐĐ SERVO 3 1 Hệ tđđ servo 3 2 Đặc điểm hệ tđđ servo 8 CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO 11 1 Sơ đồ khối 11 2 Sơ đồ nguyên lí 11 2.1 Các phần củamột dc servo 12 2.2 Servo vàđiềubiếnđộrộngxung 12 2.3 Điềukhiển servo 14 3 Cácmạchvòngđiềukhiển 15 CHƯƠNG III:TÌM HIỂU VỀ AC SERVO MOTOR VÀ DRIVER SGDHSIGMA II-YASKAWA 16 1 Thông số kĩ thuật 16 1.1 Sự khác biệt so với motor thường 17 1.2 Các loại và tính năng của servo motor 20 1.3 Servo Amplifiers 24 2 Sơ đồ đấu dây 27 3. Thông số cài đặt và tham số 32 3.1 Cài đặt theo đặc điểm thiết bị 33 3.2 Cài đặt theo máy chủ điều khiển 40 3.3 Thiết lập Servo Amplifiers 55 3.4 Thiết lập chức năng dừng 58 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG SERVO MOTOR 61 4.1 Làm phim 62 4.2 Máy hàn 63 4.3 Băng tải 64 4.4 Máy khoan 65 4.5 Máy dán nhãn 66 4.6 Hướng phát triển 69 CHƯƠNG V KẾT LUẬN 70 CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TĐĐ SERVO 1. Hệ TĐĐ servo. Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị. Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Cơ cấu định vị: Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ. Sau đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị: Cơ cấu định vị đơn giản : Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Ưu điểm của cơ cấu này đó là đơn giản, rẻ tiền, và có thể hoạt động ở tốc độ cao. Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor Cơ cấu này có thể được điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàng thay đổi vị trí đich và tốc độ của cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chuyển động định hướng Cơ cấu này chuyển động theo hướng nhất định được chỉ định từ bộ điều khiển. Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Chuyển động có thể là chuyển động tịnh tiến hay quay. Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động (do truyền động khá êm). Backlash và hiệu chỉnh: Backlash hiểu nôm na đó là giới hạn chuyển động của một hệ thống servo.Tất cả các thiết bị cơ khí đều có một điểm trung tính giữa chuyển động hoặc quay theo chiều dương và âm (cũng giống như động cơ trước khi đảo chiều thì vận tốc phải giảm về 0). Xét một chuyển động tịnh tiến lui và tới như trong hình sau: Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Chuyển động tính tiến này được điều khiển bởi một động cơ servo.Chuyển động tới và lui được giới hạn bởi một khoản trống như trong hình. Như vậy động cơ sẽ quay theo chiều dương hoặc chiều âm theo một số vòng nhất định để chuyển động của thanh quét lên toàn bộ khoản trống đó nhưng không được vượt quá khoản trống (đây là một trong những điều kiện cốt lõi của việc điều khiển động cơ servo). Giới hạn này được gọi là backlash. Tuy nhiên trong thực tế độ động cơ quay những vòng chính xác để con trượt trựơt chính xác và quét lên toàn bộ khoản trống trên là rất khó thực hiện nếu không có một sự bù trừ cho nó. Và trong hệ thống servo nhất thiết có những hàm lệnh thực hiện việc bù trừ, hiệu chỉnh này. Như trong hình vẽ trên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu chỉnh cộng/trừ số lượng xung lệnh điều khiển và các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ không được tính đến trong bộ đếm xung. Hệ thống điều khiển Có ba dạng : Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Điều khiển vòng hở: Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi. Điều khiển nửa kín: Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí. Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “ lệnh” của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí có thể ra lệnh cho chạy hoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế. Điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thông qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay của motor nữa mà nó điều khiển trực Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN [...]... Servo được phân loại thành các động cơ servo DC, động cơ servo AC, và động cơ bước Có hai loại động cơ servo AC , động cơ servo đồng bộ và động servo loại cảm ứng Phân loại động cơ servo: Nét đặc trưng của mỗi động cơ servo: Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Cấu trúc động cơ servo AC : Các tính năng của động cơ servo AC so với động cơ servo DC: - Nam châm vĩnh cửu được gắn... gọn,giá thành hạ) Hình 3:Tích hợp động cơ điều khiển và trục vit bi thành hệ truyền động tuyến tính giả Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO 1.Sơ đồ khối Hình 4:Sơ đồ khối của hệ truyền động servo 2.Sơ đồ nguyên lý Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu... Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Để quay động cơ này một cách liên tục, chúng ta cần cấp điện liên tục luân phiên cho ba cuộn dây.Bảng dưới đây thể hiển rõ quá trình hoạt động của động cơ servo Các đặc điểm của động cơ servo: Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 1.3 Servo Amplifiers Hình... của động cơ sẽ đụng vật cản bên trong, dẫn đến các bánh răng bị mài mòn hay bị rơ Hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động cơ bị phá hủy Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Hình 6:Mạch điện tử servo anlog 2.3.Điều khiển servo Hình 7: Điều khiển servo sử dụng AVR Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 3.Các mạch vòng điều khiển... 3.2.Mạch vòng điều khiển mômen 3.3.Mạch vòng điều khiển vị trí Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 CHƯƠNG 3 :Tìm hiểu về AC Servo motor và DriverSGDH Sigma II - Yaskawa 1.Thông số kỹ thuật Hình thức bên ngoài và tên Mẫu số Tiêu chuẩn servomotor Công suất của sevomotor Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Encoder series Mã số 1 Thông số kỹ thuật SGMAH 16-bit... 2.2Một số đòi hỏi khác về kết cấu đối với hệ T Servo: Thoát nhiệt tốt kể cả ở trạng thái đứng im (dự kiến sẵn làm mát độc lập) Ngăn ngừa truyền nhiệt qua trục động cơ tới đối tượng TĐ (tới phụ tải) (đòi hỏi về cấp chính xác đối với máy công cụ, động cơ KĐB bất lợi với vai trò động cơ ĐK vì có tổn thất lớn trong Rotor) Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Sự đồng đều của chuyển... bên ngoài Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Mẫu số Công suất tối đa áp dụng Servomotor Công suất tối đa áp dụng Servomotor Ký hiệu Công suất (KW) A3 0.03 Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội Ký hiệu 50 Công suất(KW) 5.0 ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 A5 01 02 04 05 08 10 15 20 30 0.05 0.10 0.20 0.40 0.50 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0 Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội 60 75 1A 1E 2B 3Z... Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Tùy chọn - Về kết cấu và hoạt đông của động cơ servo về cơ bản giống động cơ thường.Nhưng nó được thiết kế để đáp ứng độ chính xác cao, tốc độ cao, tần số cao kiểm soát tốc độ và vị trí của các phương tiên cơ khí Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Không phải bất kì động cơ nào cũng có thể dùng làm động cơ servo Động cơ servo là động cơ hoạt động dựa theo... điện áp đầu vào VÌ vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm 2.Đặc điểm hệ TĐĐ servo Dải công suất có giới hạn trên khoảng 30 kW Vì hệ TĐ không cần được thiết kế cho chế độ dài hạn Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 Quan trọng hơn là giá trị mômen danh định Mb mà hệ TĐ có thể tạo nên và khả năng quá tải mômen ngắn hạn (Mmax/Mb), gắn liền với tốc độ quay... để lái robot, di chuyển các tay máy lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng… 2.2 Servo và điều biến độ rộng xung Trục của động cơ servo được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là đi62u biến độ rộng xung (PWM).Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 định Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số . nhóm em hoàn thành đồ án này. Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 MụcLục CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TĐĐ SERVO 3 1 Hệ tđđ servo 3 2 Đặc điểm hệ tđđ servo 8 CHƯƠNG II:CƠ. 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ********* ĐỒ ÁN MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI:TÌM HIỂU VỀ HỆ TĐĐ SERVO Giáo viên hướng dẫn : THs Nguyễn Đăng. bi thành hệ truyền động tuyến tính giả. Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1 CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO 1.Sơ đồ khối. Hình 4:Sơ đồ khối của hệ truyền