Các thành phần của hệ thống AC servo là gì?

Một Hệ thống servo AC là một thiết lập điều khiển chuyển động phức tạp nổi tiếng về độ chính xác, tốc độ và hiệu suất năng động. Không giống như các hệ thống vòng hở đơn giản hơn, hệ thống servo sử dụng cơ chế điều khiển vòng kín, liên tục theo dõi và điều chỉnh vị trí, tốc độ và mô-men xoắn của động cơ để đạt được các chuyển động có độ chính xác cao và có thể lặp lại. Hiểu các thành phần riêng lẻ tạo nên một hệ thống như vậy là rất quan trọng đối với bất kỳ ai làm việc với tự động hóa công nghiệp, robot hoặc máy móc hiệu suất cao.

Các thành phần cốt lõi của hệ thống AC servo

Mặc dù độ phức tạp có thể khác nhau, nhưng về cơ bản, một hệ thống servo AC điển hình bao gồm bốn thành phần chính hoạt động đồng bộ:

1. Động cơ AC servo

các Động cơ servo AC là cơ của hệ thống, chịu trách nhiệm tạo ra chuyển động cơ học. Đây thường là các động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) hoặc động cơ cảm ứng được thiết kế để có phản ứng động cao. Các đặc điểm chính bao gồm quán tính thấp, mật độ công suất cao và khả năng kiểm soát mô-men xoắn tuyệt vời trên phạm vi tốc độ rộng. Không giống như động cơ cảm ứng AC tiêu chuẩn, động cơ servo được thiết kế để điều khiển chính xác, thường có số cực cao hơn và cuộn dây chuyên dụng để giảm thiểu gợn sóng mô-men xoắn và tăng cường vận hành trơn tru. Chúng được chế tạo để xử lý việc tăng tốc, giảm tốc nhanh và thay đổi hướng thường xuyên, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng động.

2. Bộ truyền động AC servo

Thường được coi là bộ não của hệ thống, Ổ đĩa AC servo (còn được gọi là bộ khuếch đại servo , bộ điều khiển servo hoặc biến tần servo ) là một thiết bị điện tử nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển bên ngoài và chuyển đổi chúng thành nguồn điện chính xác cần thiết để vận hành mô tơ servo. Nó hoạt động như một giao diện, quản lý điện áp, dòng điện và tần số của động cơ dựa trên phản hồi mà nó nhận được. Bộ truyền động servo chứa các thuật toán điều khiển phức tạp (như bộ điều khiển PID) cho phép nó điều chỉnh chính xác vị trí, vận tốc và mô-men xoắn của động cơ. Các bộ điều khiển servo hiện đại rất thông minh, cung cấp các tính năng như tự động điều chỉnh, nhiều giao thức truyền thông khác nhau (ví dụ: EtherCAT, PROFINET, CANopen) và khả năng chẩn đoán tích hợp, đơn giản hóa việc vận hành và khắc phục sự cố.

3. Thiết bị phản hồi

các thiết bị phản hồi là con mắt của hệ thống, cung cấp thông tin theo thời gian thực về vị trí, tốc độ thực tế của động cơ hoặc cả hai. Thông tin này rất quan trọng cho việc điều khiển vòng kín. Các thiết bị phản hồi phổ biến nhất là:

• Bộ mã hóa: cácse convert angular position into electrical signals.

  • Bộ mã hóa gia tăng: Cung cấp các xung cho mỗi lần quay, được sử dụng cho tốc độ và vị trí tương đối.

  • Bộ mã hóa tuyệt đối: Cung cấp mã kỹ thuật số duy nhất cho từng vị trí góc, giữ lại thông tin vị trí ngay cả khi mất điện.

• Người giải quyết: Các thiết bị tương tự mạnh mẽ cung cấp phản hồi vị trí tuyệt đối, thường được ưa chuộng trong môi trường khắc nghiệt do khả năng chống sốc và rung.

• Cảm biến hiệu ứng Hall: Đôi khi được sử dụng trong các động cơ servo đơn giản hơn để xác định vị trí rôto để chuyển mạch.

các feedback device is directly mounted on the servo motor or the load, transmitting precise data back to the servo drive, which then compares the actual state with the commanded state and adjusts the motor's output accordingly.

4. Bộ điều khiển chuyển động (hoặc PLC có khả năng điều khiển chuyển động)

các bộ điều khiển chuyển động là người hoạch định chiến lược của hệ thống. Đây là bộ điều khiển trung tâm đưa ra các hướng dẫn cho bộ điều khiển servo. Đây có thể là bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng, Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) với các mô-đun điều khiển chuyển động tích hợp hoặc thậm chí là hệ thống điều khiển dựa trên PC. Bộ điều khiển chuyển động lưu trữ các cấu hình chuyển động mong muốn (ví dụ: vị trí, vận tốc, đường dốc tăng tốc cụ thể) và gửi lệnh đến bộ truyền động servo. Nó quản lý các chuyển động phối hợp đa trục phức tạp, đồng bộ hóa và chuỗi hoạt động tổng thể cho máy hoặc hệ thống robot. Sự phức tạp của bộ điều khiển chuyển động quyết định độ phức tạp và độ chính xác của các chuyển động mà hệ thống servo có thể đạt được.

Cách họ làm việc cùng nhau

các synergy between these components is what makes an AC servo system so powerful. The motion controller sends a desired motion command to the Ổ đĩa AC servo . các ổ đĩa servo sau đó tính toán điện áp và dòng điện cần thiết để áp dụng cho Động cơ servo AC . Khi động cơ chuyển động, thiết bị phản hồi liên tục báo cáo vị trí và tốc độ thực tế của nó về bộ truyền động servo. Bộ truyền động servo so sánh phản hồi này với các giá trị được lệnh và thực hiện các điều chỉnh tức thời, đảm bảo động cơ đi theo chính xác đường dẫn mong muốn. Vòng phản hồi liên tục này là bản chất của điều khiển vòng kín, đảm bảo độ chính xác cao, khả năng lặp lại và phản hồi động, ngay cả trong các điều kiện tải khác nhau.

Việc hiểu các thành phần cơ bản này sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho việc thiết kế, triển khai và duy trì các giải pháp tự động hóa hiệu suất cao.