1: TRANSISTOR –ON–; 0: TRANSISTOR –OFF–
(MCO) MOTOR CURRENT OUTPUT (MVO) MOTOR VELOCITY OUTPUT
(MVO) MOTOR VELOCITY OUTPUT (POSITIVE) (NEGATIVE) EXTERNAL VCS POWER N.C. (TORQUE MODE) COMMON EXTERNAL VCS POWER (ECL) (MCO) NOT MOTOR TACH HIGH NEUTRAL GND MAIN DISCONNECT P2 P3 2 7 10 9 8 6 5 4 3 1 1 2 4 5 3 8 7 6 MAX-430 20-85 VAC Hình 6.19 sơđồ bộđiều khiển động cơ Servo
nối tiếp trên dây pha. Hai dây pha và trung tính cung cấp điện nguồn vào một bộ biến thế đảm bảo điện áp thứ cấp là 20V- 85V. Bộ điều khiển đ−ợc tiếp đất tại cầu đấu số 8 trên cổng P3 để bảo vệ chống hiện t−ợng rò điện trên tất cả các bộ phận kim loại trong hệ thống. Động cơ servo đ−ợc nối với bộ điều khiển tại cầu đấu số 4 (-) và cầu đấu số 5 (+). Cầu đấu số 3 đ−ợc nối đất với vỏ bảo vệ cho các dây nối giữa động cơ và bộ điều khiển. Bộ đo tốc độ góc đ−ợc nối với cầu đấu số 2 (+) và cầu đấu số 1 (-). Vỏ bảo vệ cho các dây điện này đ−ợc nối với vỏ của động cơ. Các dây điện nối với cổng P3 sẽ có kích th−ớc tiết diện lớn hơn các dây điện nối với các cổng khác do chúng phải có khả năng tải dòng điện động cơ lớn. Trong hầu hết mọi tr−ờng hợp, quạt làm mát sẽ đ−ợc cung cấp điện bằng điện áp 1 pha hoặc 3 pha có điện áp đ−ợc duy trì không đổi ví dụ nh− điện xoay chiều 110V hoặc 220V.
Sơ đồ này giới thiệu các tín hiệu số (tắt/bật) và các tín hiệu t−ơng tự có thể đ−ợc chuyển đến bộ điều khiển và các tín hiệu điều khiển gửi ng−ợc trở lại từ bộ điều khiển đến bộ điều khiển chính hoặc bộ PLC. Tín hiệu lệnh điều khiển đ−ợc gửi đến bộ điều khiển thông qua cổng P1 tại cầu đấu 1 (+) và cầu đấu 2 (-). Tín hiệu này là một dạng tín hiệu không đ−ợc tiếp đất hay không dùng chung điện thế tiếp đất với bất cứ phần nào của mạch điều khiển. Một số các tín hiệu ngoại vi phụ khác cũng có thể đ−ợc nối vào cổng P1. Các tín hiệu này bao gồm tín hiệu dừng (INH) đ−ợc sử dụng để dừng động cơ từ một bộ điều khiển bên ngoài, các lệnh quay xuôi (FAC) hoặc quay ng−ợc (RAC) làm cho bộ điều khiển gửi các tín hiệu điện tới động cơ để nó quay theo chiều thuận hoặc chiều nghịch. Trong một vài ứng dụng, các công tắc giới hạn hành trình thuận và ng−ợc đ−ợc nối vào để đảm bảo nếu thiết bị di chuyển v−ợt quá giới hạn và chạm vào các công tắc đó, nó sẽ tự động dừng động cơ hay dảo chiều chuyển động của động cơ theo chiều ng−ợc lại. Cổng P1 cũng cung cấp một vài tín hiệu số có thể đ−ợc sử dụng để gửi các tín hiệu thông báo lỗi hoặc các thông tin trạng thái hoạt động của động cơ ng−ợc trở lại cho bộ điều khiển chính hoặc bộ PLC.
Cổng P2 dùng để giao tiếp với các tín hiệu t−ơng tự. Các tín hiệu điển hình cho dạng này bao gồm dòng của động cơ và các tín hiệu về tốc độ của động cơ mà có thể gửi từ bộ điều khiển đến các bộ điều khiển chính hay bộ
PLC khi chúng cần sử dụng để kiểm tra đảm bảo các tín hiệu do bộ điều khiển chuyển đến là các thông tin chính xác về động cơ. Các tín hiệu đầu vào đ−ợc gửi từ bộ điều khiển chính hay bộ PLC cũng có thể đ−ợc gửi đến bộ điều khiển để thiết lập giá trị dòng và vận tốc tối đa cho động cơ.
Qua một số phân tích trên, ta có thể so sánh hai loại động cơ b−ớc và động cơ servo nh− sau:
Động cơ b−ớc Động cơ servo
Độ phân giải và độ chính xác Đối với một trục vít cho tr−ớc, các
động cơ b−ớc bốn pha điển hình có thể tạo ra 200 b−ớc đầy đủ, 400 nửa b−ớc và có thể lên đến 25. 000 b−ớc siêu nhỏ trong một vòng quay. Do động cơ b−ớc là loại mạch điều khiển hở nên nó không thể đạt đ−ợc vị trí chính xác cần thiết, đặc biệt d−ới tác động của tải. Đặc biệt, độ chính xác về vị trí còn rất thấp khi sử dụng loại b−ớc siêu nhỏ là loại đặc biệt có hiệu quả cho các chuyển động trơn.
Độ phân giải của động cơ servo phụ thuộc vào bộ giải m∙ đ−ợc sử dụng. Các bộ giải m∙ có thể tạo ra 2. 000 đến 4. 000 xung điều khiển trong một vòng quay cũng nh− hiện đ∙ có các bộ giải m∙ có thể cung cấp đến 10. 000 xung điều khiển trong một vòng quay. Động cơ servo sử dụng mạch điều khiển kín nên nó có thể đạt đ−ợc độ phân giải cho phép và có khả năng duy trì độ chính xác vị trí.
Các động cơ b−ớc th−ờng có tính năng về moment xoắn thấp ở tốc độ cao. Tính năng này có thể tăng lên ở một số tr−ờng hợp khi sử dụng động cơ b−ớc siêu nhỏ, tuy nhiên, ngoại trừ việc động cơ b−ớc sử dụng mạch điều khiển kín, nó th−ờng không thể hoạt động tốt nh− loại động cơ servo.
Động cơ servo có khả năng tạo ra các tốc độ và sức mạnh nhiều hơn các động cơ b−ớc có kích cỡ t−ơng đ−ơng từ 2 đến 4 lần. Sự tiến bộ này là kết quả trực tiếp do sử dụng mạch điều khiển kín cho phép tốc độ lớn hơn và độ tin cậy cao hơn. Việc sử dụng mạch điều khiển kín cũng cho phép các hệ thống này tận dụng tốt hơn các khả năng về moment xoắn cực đại.
Động cơ b−ớc Động cơ servo
Mạch điều khiển kín và mạch điều khiển hở Các động cơ b−ớc hầu hết th−ờng sử
dụng cấu hình mạch điều khiển hở. Nếu sử dụng mạch điều khiển kín chúng cũng trở nên đắt ngang hoặc cao hơn so với các hệ thống động cơ servo. Việc sử dụng mạch điều khiển hở của các động cơ b−ớc là hạn chế cơ bản nhất của chúng. Các lệnh điều khiển đ−ợc đ−a ra để thực hiện một l−ợng chuyển động cho tr−ớc và không tính đến các tr−ờng hợp không l−ờng tr−ớc (ví dụ nh− cơ cấu chấp hành bị kẹt), động cơ sẽ di chuyển theo l−ợng chuyển động cho tr−ớc đó. Trong một số tr−ờng hợp, các lực cộng h−ởng không mong muốn có thể làm cho động cơ b−ớc bị bỏ qua một số b−ớc chuyển động hoặc động cơ bị kẹt không chuyển động.
Các động cơ servo th−ờng sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí trong mạch điều khiển kín của mình. Các tín hiệu phản hồi vị trí đ−ợc sử dụng để hiệu chỉnh bất cứ sự sai lệch nào giữa vị trí mong muốn và vị trí thực. Việc hiệu chỉnh chính xác vị trí đ−a đến kết quả trong các tốc độ lớn và tăng công suất (có thể tới 3 lần) ở các tốc độ cao. Việc sử dụng mạch điều khiển kín trong động cơ servo cũng đảm bảo không xảy ra trạng thái bị kẹt trừ khi có một vật không thể di chuyển ngăn cản trên qu∙ng đ−ờng đi của nó.