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伺服控制器如何应用

2017-12-13 11:21


伺服控制器有那么神乎其神吗?也别把那东西想得那么复杂,伺服的基本条件是闭环控制。什么是闭环控制?无非就是和输出马达组合成一个环路,有反馈而已。变频器也有反馈,比如电流传感器就是。伺服的反馈要求更苛刻一些,要求电机每转动一下的位置信息主控制板都要知道。通俗点说就是:快了就慢下来,慢了就加快一点。这个说起来容易做起来难,要知道动态,惯性,负载变化都在瞬息万变,马达那边出了什么幺蛾子,控制器马上就知道,而且要做出对应的处理措施,这并不是一件容易的事。
硬件是工业控制设备中重中之重的课题,是虚实交互的桥梁,没这座桥一切都是空谈,是绕不开的执行工具,硬件质量的好坏,直接关系到处理结果。现在世界上顶级的工控设备生产商,都在向模块化生产靠拢。
什么是模块化呢?简单点说就是:把一个设备分拆为几个部分,每个部份,集成起来生产组合起来。这样的好处是,可尽量控制设备的故障范围,节省维护成本,同时拓展了用途。这点在需要联控的领域优势非常的明显。很多人进入工业设备维修的领域,都是从修变频器开始的,也有人认为会修变频器就会修所有的工业控制设备,其实,这仅仅是一个开始。
当然,入门级变频器包括了强电/微电电路/反馈取样/本地远程控制等基本功能。通常用在要求运转精度不高的场合,比如供水,调速等场合。但一些精确控制场合就不同了,要知道工业控制的精髓就是,精确控制。没有精确度,纵使外观漂亮大气,吹得如何天花乱坠,你的产品还是低级产品。有精度要求的场合,比如我们常常乘坐的电梯,起重,造纸,冶金,纺织等有严格要求的场合,普通变频器就往往不能胜任了。这时,就要求伺服控制器登场了。
于是第二个问题就出来了,那就是响应问题。所谓的响应,就如人与人之间的对话,一问一答。马达运行起来那是每分钟几千转的问题,这就是所谓的高速响应。马达的编码器担负起和主控板之间的对话。编码器制造商按要求将编码器演算成脉冲,马达转一圈,很可能编码器就输出了几千个脉冲,这个脉冲以原始位置为起点,每一个脉冲代表一个位置。你也可以这样理解,编码器每圈输出的脉冲越多,定位越准确,误差越小。当然以上说的指示一个概念,实际的软件算法,硬件制造工艺要求,那是相当的复杂的。不过那对与维修工程人员来说,用处不大,但需了解原理。光说理论没用,维修的时候,还会遇上各种编码器,什么绝对编码器,增量编码器,通讯式编码器,旋转变压器等等。
所以有人说,工业设备的维修技术,一半是理论,一半是经验。在现实维修中,很多事情是没时间给你去慢慢推敲理论,客户要你一看故障结果,就需要判断出故障点。个人经验,在日本美国产品中,习惯用编码器作为反馈器件,代表如三菱,安川,松下等等。欧洲的一些顶级伺服制造商,非常习惯用旋变(解析器)作为反馈器件,比如伦茨,路斯特,科比等等。对于反馈器件的使用,不敢说谁更胜一筹。但稳定性来说,旋转变压器应该稳定一些。但旋变的a/d运算复杂,制作成本也较高,所以一般都只出现在高级的伺服控制器中。伺服电机的编码器有绝对值编码器和相对值编码器两种,其中绝对值编码器断电可以保持,只要电池还有电,是不需要寻原点的;而相对编码器由于断电后会丢失电机多圈数值,故需要寻原点操作。相对编码器的伺服电机在寻原点的过程中需要有一个外部传感器来配合动作,当外部传感器检测到寻原点位置块后,伺服电机从寻原点高速切换到寻原点低速,当电机继续运行到外部传感器检测下降沿后,伺服电机旋转到编码器相输出点即可,但是有几点是需要重点注意的是:
1.伺服电机后面的编码器如果固定牢固,相脉冲点就是固定的,伺服寻原点也就非常精确;
2.伺服电机寻原点的方式有很多种,需要依据现场设备来确定电机在各个过程中的运行方向;
3.原点精度不依赖于外部传感器的精度,只要外部传感器没有被松动,伺服电机就应该非常精确的找到原点;
4.一般来说伺服电机寻原点的目的是将电机当前实际位置与伺服控制器内位置相匹配,故很多伺服电机寻原点最后停止位置不在0.0的位置,会有一点偏差,这点偏差不代表寻原点位置有误差,而是因为电机实际位置已经与控制器内部位置匹配完成,没有必要精确的走到原点。

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