BÀI 9:BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO
1. Giới thiệu bộ điều khiển máy điện Servo
Giới thiệu được bộ điều khiển máy điện Servo 1.1. Động cơ servo.
1.1.1. Động cơ Servo DC.
Servo. Động cơ Servo DC có 2 loại: động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không có chổi than.
a. Động cơ Servo DC có chổi than.
Hình 9-1. Cấu tạo động cơ Servo DMC chổi than
Động cơ servo dòng một chiều DC chổi than gồm 4 thành phần cơ bản:
Statorr của động cơ DC là một nam châm vĩnh cửu, cuộn day phần ứng lắp trên Roto. Trong quá trình hoạt động, từ trường cố định được sinh ra từ nam châm vĩnh cửu gắn trên Statorr tương tác với dòng từ sinh ra từ cuộn dây trên Roto khi có dòng điện chạy qua nó. Quá trình tương tác đó sinh ra Momen tác động lên trục Roto
b. Đông cơ Servo DC không có chổi than.
Động cơ Servo DC không có chổi than được sử dụng phổ biến trong máy công cụ điều khiển số. Cấu trúc của nó về cơ bản giống như động cơ Servo DC chổi than nhưng khác ở chổ các cuộn pha của động cơ lắp trên Stator và Rôto là nam châm vĩnh cửu. Roto được chế tạo từ vật liệu ferit hoặc samari coban . Rôto làm từ vật liệu samari coban có khả năng tập trung từ cao và từ dư thấp. Nhưng giá thành rôto loại này cao hơn nhiều so với khi rôto làm từ vật liệu ferit. Vì vậy, nó chỉ dùng để chế tạo rôto cho động cơ công suất lớn.
Tương tự như động cơ xoay chiều, từ trường quay trong động cơ DC không chổi than được sinh ra nhờ mạch điều khiển thứ tự cấp dòng cho các cuộn pha. Cuộn dây pha của động cơ không chuyển động vì vậy có thể sử dụng chuyển mạch bằng điện tử nên loại trừ bằng những nhược điểm tồn tại trong động cơ DC Servo chổi than.
1.1.2. Động cơ AC Servo
Nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ điều khiển điện, hiện nay chuyển động chạy dao trong máy công cụ điều khiển số dùng khá phổ biến động cơ AC Servo.
Cấu trúc động cơ AC servo.
Hình 9-2. Cấu trúc động cơ AC servo.
Nhược điểm của động cơ AC servo là hệ điều chỉnh tốc độ động cơ phức tạp và đắt tiền so với động cơ DC. Hệ điều khiển tốc độ động cơ AC Servo dựa trên cơ sở biến đổi tần số. Tốc độ động cơ được xác định theo tần số nguồn.
Một trong những phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC Servo là biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều nhờ bộ chỉnh lưu 3 pha, sau đó biến đổi dòng 1 chiều thành dòng xoay chiều nhưng ở tần số đã được lựa chọn.
1.1.3. Hệ thống servo.
Là hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị.
Hình 9-3. Mô hình một hệ thống Servo
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.
Hệ thống điều khiển động cơ servo có ba dạng:
- Điều khiển vòng hở:
Hình 9-4. Sơ đồ điều khiển vòng hở
Với hệ điều khiển vòng hở bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi.
- Điều khiển nửa kín:
Hình 9-5. Sơ đồ 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
Hình 9-6. Sơ đồ 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 thong 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 tiếp vị trí của bàn chạy. Nghĩa là các sai số tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động được loại bỏ.
Cấu hình của hệ thống servo
Hình 9-7. Cấu hình của hệ thống servo
Sự khác biệt của động cơ servo so với những động cơ sử dụng cảm ứng từ nói chung là nó có một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí.
Điều khiển tốc độ đông cơ servo quay với một tốc độ tương ứng với tính
hiệu điện áp đầu vào. Vì vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm.
1.2. Bộ điều khiển động cơ servo.
1.2.1. Hình dạng và thông số.
Hình 9-8. Hình dạng và thông số bộ điều khiển động cơ servo
Ví dụ mã số:
Công suất tối đa áp dụng cho servomotor.
Hình 9-9. Cấu tạo bộ điều khiển động cơ servo
1.2.2. Sơ đồ bố trí các đầu vào, ra dùng để điều khiển Sơ đồ chân điều khiển của SGDH amplifier.
Hình 9-10. Sơ đồ bố trí các đầu vào, ra'
a. Tín hiệu đầu vào.
Lưu ý:
- Các chức năng phân bổ cho / S-ON, P-CON.P-OT, N-OT, ... tín hiệu đầu vào có thể được thay đổi với các thông số.
- Các số trong () là căn cứ tín hiệu.
- Phạm vi điện áp đầu vào cho tham chiếu tốc độ và mômen xoán tối đa là
± 12V.
b. Tín hiệu đầu ra.
Lưu ý:
- Các chức năng phân bổ cho /TGON, /S-RDY, và V-CMP, có thể được thay đổi thông qua các thông số. Chức năng / CLT, /VCT, /BK, cảnh báo và các tín hiệu NEAR/, cũng có thể được thay đổi.
- Các số trong () là căn cứ tín hiệu.
c. Thông số cài đặt và các tham số.
2.Kết nối mạch động lực Mục tiêu:
Kết nối được mạch động lực
2.1. Sơ đồ kết nối và kiểm tra trước khi vận hành a. Sơ đồ kết nối.
Hình 9-12 Sơ đồ kết nối.
1 – Máy cắt: Bảo vệ dòng điện bằng cách đóng tiếp điểm OFF mạch khi quá dòng được phát hiện.
2 – Chống nhiễu: Được sử dụng để loại bỏ nhiễu bên ngoài từ dòng điện.
3 – Công tắc tơ điện từ: Bật hoặc tắt servo.
4 – Nguồn cấp cho phanh: Sử dụng cho servomotor có sử dụng phanh.
5 – Điện trở tái tạo.
6 – Cáp kết nối encoder.
7 – Bộ điều khiển, máy tính cá nhân.
8 – Máy điều khiển chủ.
b. Kiểm tra trước khi vận hành.
Cung cấp năng lượng đúng được kết nối trạm đưa năng lượng vào (L1, L2) của bộ khuếch đại.
Trạm cung cấp năng lượng cho động cơ servo (U, V, W) của bộ khuếch đại nối chung pha với trạm đầu vào năng lượng (U, V, W) động cơ servo. Bộ khuếch đại và động cơ servo nối đất an toàn. Trạm cung cấp năng lượng cho động cơ servo (U, V, W) của bộ khuếch đại không nối với trạm đầu vào năng
lượng (L1, L2).
Khi sử dụng thanh tái sinh, không nối tải qua D-Pcủa khố mạch chính.
Cũng như sự xoắn của dây cáp có thể sử dụng nối dây của phanh chọn tái sinh.
Khi kết thúc những cái cắt mạch giới hạn được sử dụng, tín hiệu đi qua LSP-SG và LSN-SG của CN1 trong lúc hoạt động 24VDC hoặc điện áp cao hơn không kết nối vào chân của CN1. SD và SG của CN1 thì không kết nối.
Bảo đảm cho cáp tín hiệu và năng lượng không gắn bởi dây offcuts, metallic clustay clust, etc.
Bảo đảm cho khung động cơ và trục máy được nối an toàn Bảo đảm động cơ servo và máy vận hành rõ ràng.
2.2. Vận hành và sử lý khi lỗi.
Cảnh báo: không nhấn công tắc với bàn tay ẩm ướt, bạn có thể bị điện giật
Nhắc nhở: trước khi bắt đầu vận hành, kiểm tra thông số. Một vài máy bất ngờ vận hành trong suốt thời gian bật nguồn hoặc sớm tắt nguồn, không chạm vào lá tản nhiệt của bộ khuếch đại phanh tái sinh (resistor), động cơ servo, chúng có thể vô cùng nóng, bạn có thể bị bỏng.
Sự kết hợp đặc biệt của động cơ servo và bộ khuếch đại phải chỉ định.
Thao tác ngắt và dừng
Servo off…Mạch cơ bản thì shut off và động cơ servo sẽ giảm dần đến khi dừng hẳn
Stroke end off…Động cơ servo sẽ dừng đột ngột và servo-locked. Động cơ servo chạy theo hướng đã định
Alarm…Khi xuất hiện báo động, các mạch cơ bản shut off.
Khi cấp nguồn cho động cơ servo amplifier, trên màn hình hiển thị CL
Công việc điều chỉnh tham số đã xong. Kiểm tra xem động cơ hoạt
động hay không bằng cách nhấn UP động cơ quay thuận hoặc DOWN động cơ sẽ quay nghịch
Nếu động cơ không quay thì kiểm tra báo lỗi (coi phần báo lỗi) để phát hiện động cơ lỗi ở chổ nào để sữa lỗi.
Như vậy công việc kiểm tra đã xong.