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.

N R M NO O R M Prepared by Tran Cat Tuong O N R M SERVO MOTOR LÀ GÌ? DÒNG SERVO OMRON CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CP1L & SMARTSTEP JUNIOR ỨNG DỤNG SERVO MOTOR LÀ GÌ? N R M O Động Servo Động bước (step motor) Step Motor Servo Motor • Điều khiển vòng hở • Điều khiển vòng kín • Giá thành rẻ • Giá thành cao • Ổn định tốc độ nhỏ • Vận hành tốt tốc độ cao • Thay đổi tốc độ không êm • Thay đổi tốc độ êm • Hiện tượng xung trình điều khiển nên thường bị sai số (tăng tốc, tải thay đổi, tốc độ cao) • Điều khiển vị trí xác, độ lặp lại cao nhờ vào thiết bị phản hồi tín hiệu (encoder) SERVO MOTOR LÀ GÌ? N R M O Servo theo tiếng Hy Lạp Servus (servant – nô lệ) Đáp ứng cách trung thành xác theo lệnh điều khiển vị trí Là hệ thống điều khiển dựa quan sát sai lệch tốc độ vị trí hệ khí (đáp ứng) lệnh điều khiển Servo hệ thống điều khiển vòng kín Giá trị đáp ứng phản hồi sau thực lệnh Sai biệt giá trị đáp ứng giá trị lệnh điều khiển hệ thống điều chỉnh xuống N R M O SERVO MOTOR LÀ GÌ? Sơ đồ điều khiển vòng kín Motor + Command Pulse + Deviation Counter _ Gain Kp _ Position Gain + Kv Speed Gain M Ki _ Current Hồi tiếp dòng điện Hồi tiếp tốc độ Speed detection E Feedback pulse (hồi tiếp vị trí) Encoder Position loop: điều khiển góc quay motor tới vị trí mong muốn Speed loop: điều khiển motor quay tốc độ đặt trước Current loop: cấp dòng cố định đặt trước cho motor Controller CẤU HÌNH HỆ THỐNG Cáp I/O Cáp I/O điều khiển Bộ điều khiển có ngõ phát xung tốc độ cao Sử dụng lệnh phát xung tốc độ cao để phát xung điều khiển cho servo driver Phát xung điều khiển tốc độ, vị trí theo chương trình người sử dụng Các ngõ vào/ điều khiển phụ trợ Driver N R M O Cáp motor Servo Motor Chứa thông số (parameter) điều chỉnh thông số điều khiển như: độ phân giải xung phát nhận vào tương ứng với tốc độ, độ lợi (gain), chức ngõ vào ra, … Cáp encoder: hồi tiếp tốc độ, vị trí motor cho driver Cáp nguồn Motor: Cấp nguồn cho driver nguồn cấp từ driver cho motor CẤU HÌNH HỆ THỐNG Controller Cáp I/O Driver N R M O Cáp motor Servo Motor • Servo Driver Cáp IO thông dụng • Servo Motor • Controller ngõ phát xung PLC có ngõ phát xung • Các cáp nối Cáp servo với relay unit Cáp encoder Cáp nguồn Motor Module điều khiển vị trí Cáp nguồn CẤU HÌNH HỆ THỐNG Servo Motor Cáp motor Driver Cáp I/O N R M O Controller Communication unit PLC có ngõ phát xung CÁC DÒNG SERVO OMRON Switch vặn chỉnh tần số xung vào chỉnh chống rung N R M O Đèn báo lệnh alarm • Nhỏ gọn • Công suất 100W – 750W • Cài đặt qua Switch, không cần bảng thông số phức tạp • Phù hợp ứng dụng điều khiển chạy, dừng đơn giản đòi hỏi độ xác độ lặp lại cao CÁC DÒNG SERVO OMRON N R M O • Nhỏ gọn, công suất 50W – 400W • Cài đặt theo dõi thông số dễ dàng console CX-Drive • Ngõ encoder cài đặt tùy ý từ – 2500 xung/vòng giúp kiểm tra vị trí từ controller • Tốc độ đọc xung lên tới 500kHz nhân xung sử dụng controller có tốc độ xuất xung thấp • Chống rung, chức giới hạn torque 10 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN ACCELERATION CONTROL: N R M O 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 xung phát để thay đổi êm tốc độ 46 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN ACCELERATION CONTROL: N R M O ACC(888) Thay đổi tần số xung phát Giảm tắt tần số phát 47 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN ACCELERATION CONTROL: N R M O ACC(888) Ví dụ Khi 0.00 ON, port phát xung chế độ continuous kiểu CW/CCW theo chiều kim đồng hồ Tốc độ tăng tần số 20Hz/4ms đến đạt 500Hz Khi 0.01 ON, tốc độ tăng tần số đổi thành 10Hz/4ms đạt 1000Hz 48 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN N R M O ORIGIN SEARCH: ORG(889) • Dò điểm gốc • chế độ: Origin Search Origin Return 49 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN N R M O ORIGIN SEARCH: ORG(889) Origin return: dò điểm gốc dựa việc nhớ điểm gốc cũ Origin Search: dò điểm gốc dựa tín hiệu sensor tiệm cận điểm gốc điểm giới hạn 50 CÁC LỆNH CP1L LIÊN QUAN N R M O ORIGIN SEARCH: ORG(889) Ví dụ: Khi 0.00 ON, port thực Origin return cách phát xung kiểu CW/CCW Tốc độ phát xung ban đầu 100pps (pulse per second), tần số đích 200pps, tốc độ tăng/ giảm tần số 50Hz/4ms 51 N R M O ỨNG DỤNG Yêu cầu: • Dùng tay máy di chuyển vật đến điểm A B • Cho phép Origin search (dò điểm gốc) Ví dụ sau sử dụng PLC CP1L ngõ phát xung Servo SmartStep để thực yêu cầu I/O trả CP1LL14DT-D Ngõ phát xung Motor 52 ỨNG DỤNG N R M O Sơ đồ đấu nối thiết bị Input • Sensor giới hạn: điểm A, B, origin • Công tắc tay: dò origin, điểm A, B • Xung Z từ servo motor Output • Xung CW CCW • Đèn báo: đến điểm Origin, A, B • Ngõ reset cho servo driver 53 ỨNG DỤNG N R M O Nguyên lý origin search • Hướng: search theo CW • Phát hiện: xung Z sau xung OFF-ON-OFF Origin sensor • Đổi chiều gặp limit sensor • Reset counter hoàn tất Nguyên lý điều khiển vị trí điểm • Tần số đích 50kHz • Tốc độ tăng giảm 2000Hz/4ms • Tần số ban đầu 0Hz • Vị trí A, B: tương ứng -1000 xung 54 100000 xung so với origin ỨNG DỤNG N R M O Cài đặt ngõ phát xung CP1L 55 ỨNG DỤNG N R M O Chương trình PLC 56 ỨNG DỤNG N R M O Chương trình PLC 57 Cài đặt vùng nhớ DM N R M O ỨNG DỤNG Địa Giá trị Ý nghĩa D0000 07D0 Tốc độ tăng xung: 2000Hz/4ms D0001 07D0 Tốc độ giảm xung: 2000Hz/4ms D0002 C350 Tốc độ xung đích: 50000Hz D0003 0000 D0004 FC18 D0005 FFFF Tần số khởi đầu D0006 0000 D0007 0000 Điều khiển vị trí đến điểm B D0010 07D0 Tốc độ tăng xung: 2000Hz/4ms D0011 07D0 Tốc độ giảm xung: 2000Hz/4ms D0012 C350 Tốc độ xung đích: 50000Hz D0013 0000 D0014 86A0 D0015 0001 Điều khiển vị trí đến điểm A Lượng xung phát ra: -1000 Tần số ban đầu: 0Hz Lượng xung phát ra: 100000 58 PHÁT HIỆN NHÃN N R M O APPLICATION Để phát có mặt nhãn bóng máy dán nhãn OMRON SOLUTION Một sensor truyền thống phát xác vật thể có độ phản xạ ( bóng ) cao OMRON sáng chế loại sensor công nghệ cao phát vật thể bóng sensor có mã hiệu E3X-NL11 E32-S15L-1 59 N R M O THANK YOU VERY MUCH ! 60 [...]... động cơ quay liên tục , hoạt hoạt động an toàn với một moment cố định được sản sinh ra bởi động cơ 14 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M Torque (N.m) 1.0 0.8 Repeated Usage 0.6 (Các ứng dụng => điều khiển lập lại) Ex: Dán nhãn 0.4 0.2 Continuous Usage (Các ứng dụng điều khiển liên tục) Ex: Kéo định hình dây cáp điện) Speed (r/min) 1000 2000 3000 4000 Torque/Speed Curve 5000 15 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ... THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N R M O Gain Position deviation ( vị trí lệch) Target Position (Position Command) + _ X.Position Loop Proportional Gain( Position gain Kp) Speed Command To Speed Loop Present Position 16 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M Gain Sự khác biệt giữa vị trí lệch và giá trị đáp ứng trong một vòng phản hồi là tích giữa độ lợi (Gain) và kết quả đạt được ở ngõ ra từ vòng phản hồi Độ lợi... 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 18 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M Using Incremental Or Absolute Encoder I (Incremental) movement distance A (Absolute)... 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 nh ) 17 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M Using Incremental Encoder...2 CÁC DÒNG SERVO OMRON N R M O • 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 11 2 CÁC DÒNG SERVO OMRON N R M O • Công... ngoài • Ngõ vào xung lên tới 2MHz • Encoder 17bit cho độ chính xác vị trí nhỏ hơn 1µm GiẢI PHÁP TIẾT KIÊM CHO ỨNG DỤNG CÔNG SUẤT LỚN HƠN 750W 12 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M 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... movement distance A (Absolute) movement distance Position Mechanical Origin 0 Present Value 50 100 150 19 2 N R M O Công suất 7.5kW CÁC DÒNG SERVO OMRON 750W 400W 50W Chức năng/ giá thành 20 4 SMARTSTEP JUNIOR N R M O System configuration 21 4 SMARTSTEP JUNIOR N R M O PULSE Switch setting 22 4 SMARTSTEP JUNIOR N O R M FILTER setting Mặc định switch này ở vị trí 0 Khi động cơ không rung thì không cần... 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 13 3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN N O R M 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... SmartStep , hoặc Smartstep 2 34 5 ỨNG DỤNG N R M O Chức năng và màu sắc các dây tín hiệu trên CN1 của Smart Step hoặc Smartstep 2 R88A-CPU001S/ 002S 35 4 CP1L: CÁC LỆNH LIÊN QUAN N R M O MODE CONTROL: INI(88 0) • Dùng lệnh này để dừng phát xung • P: Chỉ định cổng phát xung • C: Word điều khiển • NV: Word đầu tiên chứa giá trị hiện thời Ví dụ: ngừng phát xung port 0 36