Động cơ Servo ( training )

Tài liệu trình bày về thông số kỹ thuật và hoạt động của động cơ Servo trong thực tế. Đây là bộ tài liệu thực sự hữu ích cho các kỹ sư thiết kế máy. Việc nắm bắt được chính xác về động cơ Servo sẽ giúp bạn lựa chọn được dòng động cơ thích hợp với mỗi dự án máy cụ thể.

O M R O N

ỨNG DỤNG

5

O M R O

• Điều khiển vòng hở

• Giá thành rẻ

• Ổn định ở tốc độ nhỏ

• Thay đổi tốc độ không êm

• Hiện tượng mất xung trong

quá trình điều khiển nên

thường bị sai số (tăng tốc,

tải thay đổi, tốc độ cao)

Servo Motor

Step Motor

O M R O N

O M R O

N

SERVO MOTOR LÀ GÌ?

1

Servo theo tiếng Hy Lạp là Servus (servant – nô lệ)

Đáp ứng một cách trung thành và chính xác theo các lệnh điều khiển vị trí

Là hệ thống điều khiển dựa trên quan sát sai lệch tốc độ và vị trí giữa hệ cơ khí (đáp ứng) và lệnh điều khiển

Servo là hệ thống điều khiển vòng kín

Giá trị đáp ứng được phản hồi về sau khi thực hiện lệnh

Sai biệt giữa giá trị đáp ứng và giá trị lệnh điều khiển sẽ được

hệ thống điều chỉnh xuống bằng 0

O M R O N

O M R O

Hồi tiếp dòng điện

Sơ đồ điều khiển vòng kín

Position loop: điều khiển góc quay motor tới vị trí mong muốnSpeed loop: điều khiển motor quay ở tốc độ đặt trước

Current loop: cấp dòng cố định đặt trước cho motor

O M R O N

O M R O

khiển cho servo

Cáp encoder: hồi tiếp tốc độ, vị trí của motor về cho driver

Cáp nguồn Motor:

nguồn cấp từ driver

O M R O N

Cáp I/O điều khiển

Phát xung điều khiển tốc độ, vị trí theo chương trình người

sử dụng.

Các ngõ vào/ ra điều khiển phụ trợ.

Chứa 1 bộ thông số (parameter) điều chỉnh các thông số điều khiển như: độ phân giải xung phát nhận vào tương ứng với tốc

độ, độ lợi (gain), chức năng các ngõ vào ra, …

O M R O

Cáp servo với relay unit

O M R O

O M R O

N

CÁC DÒNG SERVO OMRON

2

Đèn báo lệnh và alarm

Switch vặn chỉnh tần số xung vào

và chỉnh chống rung

chạy, dừng đơn giản nhưng đòi

hỏi độ chính xác và độ lặp lại cao

O M R O N

O M R O

N

CÁC DÒNG SERVO OMRON

2

• Nhỏ gọn, công suất 50W – 400W

• Cài đặt và theo dõi thông số dễ dàng bằng

console hoặc CX-Drive

• Ngõ ra encoder có thể cài đặt tùy ý từ 1 – 2500

xung/vòng giúp kiểm tra vị trí từ controller

• Tốc độ đọc xung lên tới 500kHz và bộ nhân xung

O M R O N

O M R O

N

CÁC DÒNG SERVO OMRON

2

• Công suất 30 – 750W

• Tốc độ tối đa 3000 r/min

• Cài đặt chế độ hoạt động bằng console, PC hoặc

chỉ đơn giản bằng các switch sẵn trên driver

• Nút chỉnh đáp ứng của motor ngay trên driver,

dễ dàng điều chỉnh độ lợi (gain) khi hoạt động

• Motor dạng trụ và dạng khối vuông, thích ứng

với các dạng lắp đặt khác nhau

O M R O N

O M R O

• Ngõ vào analog tham chiếu tốc

độ và torque Ngoài ra còn có

8 giá trị tốc độ tham chiếu bên trong, chọn bằng I/O ngoài

• Ngõ vào xung lên tới 2MHz

• Encoder 17bit cho độ chính xác vị trí nhỏ hơn 1µm

O M R O N

O M R O

N

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

 What is Torque (Nm)?

Là lực hướng tới để sinh ra chuyển động quay

 What is Rate Torque?

Khả năng sản xuất lực xoắn tối đa của một mô tơ tại một tốc độ

đã cho lực xoắn mô tơ có thể cung cấp cho tải, thường được chỉ rõ

với giản đồ đường cong lực xoắn/ tốc độ

 What is Rate Speed?

Là tốc độ tối đa mà motor có khả năng sản sinh ra một mo-ment

xoắn tối đa như định mức Và thường được biểu điễn bởi giản đồ

đường cong lực xoắn/ Tốc độ

O M R O

N

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

What is a holding torque?

Đôi khi được gọi là mo-ment (lực) xoắn tĩnh Nó nói lên khả năng giữ được lực kéo tối đa từ bên ngoài của motor, khi motor đã dừng hẵn Lực kéo này không phải do tốc độ quay của motor sinh ra

What is the Repeated Usage in Torque/Speed Curve?

Đây là vùng cho phép motor tăng / giảm tốc nhanh mà không

bị quá tải

What is the Continuous Usage in Torque/Speed Curve?

Đây là vùng cho phép động cơ quay liên tục , hoạt hoạt động an toàn với một moment cố định được sản sinh ra bởi động cơ

O M R O N

Torque (N.m)

Speed (r/min)

O M R O

Present Position

Position deviation ( vị trí lệch)

+

_

O M R O

Độ lợi cao hơn sẽ cho giá trị ngõ ra của vòng phản hồi cao hơn Vì vậy nếu độ lợi (gain) tăng thì công suất ngõ ra sẽ

tăng, Hệ thống servo có độ lợi cao thì rất lý tưởng , bởi vì nó

sẽ đảm bảo được tốc độ đáp ứng cao và giảm được lỗi

Tuy nhiên nếu độ lợi quá cao, thì hệ thống servo sẽ làm cho Motor hoặc máy sẽ bị rung, làm ảnh hưởng đến độ bền

của máy (với những máy có kích thước nhỏ)

O M R O

N

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

Using Incremental Encoder

I : Tổng số lượng xung phát ra từ Encoder sẽ được

tính từ lúc di chuyển đến điểm dừng hiện tại (

Present value), thông tin của điểm dừng hiện tại sẽ bị mất đi khi mất nguồn.

Using Absolute Encoder

A: Tổng số lượng xung phát ra từ Encoder sẽ được

tính từ điểm gốc đến thời điểm dừng hiện tại(the zero position), thông tin của điểm dừng hiện tại sẽ không

bị mất đi khi mất nguồn.

O M R O

N

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

I (Incremental) movement distance

A (Absolute) movement distance

O M R O

O M R O

N

SMARTSTEP JUNIOR

System configuration

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

O M R O

N

ỨNG DỤNG

5

Sơ đồ đấu nối điều

khiển Smart step

Junior

O M R O N

O M R O

O M R O N

+24 0V COM 0 +COM1

O M R O N

ỨNG DỤNG

5

Chức năng và màu sắc các dây tín hiệu trên CN1 của Smart Step hoặc Smartstep 2 R88A-CPU001S/ 002S

O M R O

• C: Word điều khiển

• NV: Word đầu tiên chứa giá trị

hiện thời

O M R O N

Ví dụ: ngừng phát xung port 0

O M R O

N

CP1L: CÁC LỆNH LIÊN QUAN

4

SET PULSES: PULS(886)

Cài đặt lượng xung phát ra cho các

lệnh SPED và ACC tiếp theo

P : Chỉ định cổng phát xung

T : Cài đặt loại xung phát

N : Word đầu tiên để cài số lượng

xung phát ra

O M R O N

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

4

SPEED OUTPUT: SPED(885)

• Phát xung theo tần số xung cài

đặt, không tăng/ giảm tốc độ

P : Chỉ định cổng phát xung,

M : Cài đặt chế độ phát xung

F : Word đầu tiên cài đặt tần số

O M R O N

O M R O

N

Continue Mode : Xung sẽ được phát liên tục cho đến khi dừng chương trình

Independent Mode: Xung sẽ được phát ra liên tục cho đến khi số lượng phát xung phát ra bằng

số lượng xung cài đặt ở lệnh PULS(881) Xung sẽ không phát ra nếu đặt lệnh SPED trước.

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

PULSE OUTPUT: PLS2(887)

Phát xung: bắt đầu ở starting

frequency, tăng tốc lên target

frequency, sau đó giảm về starting

frequency trước khi dừng

Tốc độ tăng giảm cài đặt trước

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

PULSE OUTPUT: PLS2(887)

O M R O

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

PULSE OUTPUT: PLS2(887)

Có thể sử dụng để bắt đầu phát xung, thay đổi tần số xung

đang phát, thay đổi hướng xung đang phát

 Thay đổi tần số xung đang phát

O M R O

O M R O

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

4

ACCELERATION CONTROL: ACC(888)

• Dùng để tăng/ giảm tần số phát xung

đến giá trị đặt trước

• Để điều khiển vị trí, dùng kết hợp với

lệnh cài đặt số xung phát PULS(886)

• Có thể thực hiện trong khi xung

đang phát để thay đổi êm tốc độ

O M R O N

O M R O

Thay đổi tần số xung đang phát Giảm và tắt tần số đang phát

O M R O

Khi 0.00 ON, port 0 phát xung chế độ continuous kiểu

CW/CCW theo chiều kim đồng

hồ Tốc độ tăng tần số 20Hz/4ms đến khi đạt 500Hz Khi 0.01 ON, tốc độ tăng tần số

O M R O

O M R O

Origin return: dò điểm gốc dựa

trên việc nhớ điểm gốc cũ

Origin Search: dò điểm gốc dựa trên tín hiệu các sensor tiệm

O M R O

N

CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN

4

ORIGIN SEARCH: ORG(889)

Ví dụ: Khi 0.00 ON, port 0 thực hiện Origin return bằng cách phát xung kiểu

CW/CCW Tốc độ phát xung ban đầu là 100pps (pulse per second), tần số đích là 200pps, tốc độ tăng/ giảm tần số là 50Hz/4ms.

O M R O N

O M R O

phát xung và Servo SmartStep để

thực hiện yêu cầu trên

I/O trả về

O M R O N

O M R O

O M R O

N

Nguyên lý origin search

• Hướng: search theo CW

• Phát hiện: xung Z đầu tiên sau

xung OFF-ON-OFF của Origin

sensor

• Đổi chiều khi gặp limit sensor

• Reset counter khi hoàn tất

Nguyên lý điều khiển vị trí điểm

• Tần số đích 50kHz

• Tốc độ tăng giảm 2000Hz/4ms

• Tần số ban đầu 0Hz

O M R O

N

ỨNG DỤNG

5

O M R O

N

Cài đặt ngõ ra

phát xung CP1L

O M R O N

ỨNG DỤNG

5

O M R O

N

Chương trình PLC

O M R O

N

ỨNG DỤNG

5

O M R O

N

Chương trình PLC

O M R O

N

ỨNG DỤNG

5

O M R O N

0000 D0013

Tốc độ xung đích: 50000Hz C350

D0012

Tốc độ giảm xung: 2000Hz/4ms 07D0

D0011

Tốc độ tăng xung: 2000Hz/4ms 07D0

D0010 Điều khiển vị trí

đến điểm B

0000 D0007

Tần số ban đầu: 0Hz 0000

D0006 Tần số khởi

đầu

FFFF D0005

Lượng xung phát ra: -1000 FC18

D0004

0000 D0003

Tốc độ xung đích: 50000Hz C350

D0002

Tốc độ giảm xung: 2000Hz/4ms 07D0

D0001

Tốc độ tăng xung: 2000Hz/4ms 07D0

D0000 Điều khiển vị trí

đến điểm A

Ý nghĩa Giá trị

N

ỨNG DỤNG

5

O M R O N

PHÁT HIỆN NHÃN

Để phát hiện sự có mặt của nhãn rất bóng trên máy dán nhãn.

Một sensor truyền thống không thể phát hiện được chính xác vật thể có độ phản xạ ( bóng ) cao như vậy OMRON đã sáng chế được loại sensor công nghệ cao phát hiện được vật thể bóng là sensor có

mã hiệu E3X-NL11 và E32-S15L-1

APPLICATION

OMRON

SOLUTION

O M R O N

THANK YOU VERY MUCH !

O M R O N