伺服驱动器的工作原理是怎样的是怎样来驱动伺服电机?
发表时间: 2023-09-06 17:27:42 作者: ayx爱游戏网页版中国
伺服驱动器(servo driver)是一种电子设备,用于控制伺服电机。伺服驱动器的工作原理可以概括为三个部分:控制信号的接收、控制算法的处理和电机驱动。当伺服驱动器接收到来自控制管理系统的控制信号时,它会将这些信号输入到控制算法中做处理。控制算法依据这一些信号来计算伺服电机的最佳运动轨迹,将这一些信息输出到电机驱动部分。电机驱动部分负责将控制算法输出的信号转换为能够驱动伺服电机的实际电流和电压。在这样的一个过程中,伺服驱动器还需要与伺服电机进行通信,获取电机的状态信息,实时调整电机的运动轨迹。
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我们先了解伺服系统的作用。市面上我们一般把伺服电机+伺服驱动器=伺服系统,而这个系统主要是用来实现我们对设备的位置控制、速度控制以及转矩控制。
☑位置控制:使设备能正确地移动或停止在某个指定位置,这一个位置精度越高越好,目前技术能达到微米以内。
☑速度控制:当目标速度发生明显的变化时,设备能快速做出相应的速度响应。即使负载变化,也可以最大限度地缩小与目标速度的差异,保障在宽广的速度范围内稳定高效运行。
☑转矩控制:当设备负载发生明显的变化时,设备依旧能够准确的通过指定转矩稳定可靠运行。
那么,伺服驱动器和伺服电机之间如何打配合完成位置、速度、转矩控制。这就需要给我们的伺服系统再纳入一名大脑级别的人物——控制器。
伺服驱动器的基本功能是将来自控制器的指令转换成电机所能识别的控制信号。这需要驱动器采取了适当的控制算法,将控制器发出的模拟信号转换成数字信号,再通过内部CPU做处理,最终输出电机所需的目标电流或位置信号等。
其次,伺服驱动器常常具备精密的速度控制和过载保护功能。伺服电机工作时需要保证速度的精确控制,而电机所承受的负载、惯性等因素也可能会导致突增的大电流。因此,伺服系统要通过内部的反馈机制实时监测电机的状态,保障电机工作在安全、稳定的范围内。
这个过程好比我们吃饭。大脑(控制器)发出指令我要吃饭,神经系统(伺服驱动器)接收指令并且将指令进行解读出手脚能够听懂的信号,从而驱动手做出不偏不倚得端起碗的动作。当手在端碗的过程中,发现碗有点重,那么将信息反馈给神经系统,神经系统上报给大脑,这样大脑再发出另一道指令……这样下来,很好地保证我们吃饭精准、有效。
Question 2不同厂家品牌的伺服驱动器可以和伺服电机混搭配套使用吗?
从理论上看,当你编码器分辨率、功率等参数基本相同的情况下,是能轻松实现配套使用的。
不过从实际运用中,我们得知要考虑的因素会很多。比如:通信协议。一般品牌都会有自定义的协议,想要配套使用就一定要满足相应的通信协议。还有电机的三个控制环的参数,电机的保护方式,如有制动器,制动器的供电等都需要考虑。
另外必须要格外注意的是,日系以及国内以日系为参考设计的相关品牌对适配的第三方电机要求会比较严格,相反欧美系在这方面会开放的多。
总而言之,伺服驱动器和伺服电机配套与不配套最好根据厂家样本手册或推荐的搭配来,这样会更兼容和适合你的工况。随意搭配,可能会大幅度的降低应有的效果,甚至影响长时间运行和寿命。
这个要看电机编码器通讯协议和速率,各品牌以及不同的搭配都会有不同的距离要求,一般来说都会在产品手册中加以距离说明。
在一般情况下,伺服驱动器和伺服电机之间一般保持在15-20米左右,使用效果会更适宜。而且不建议线缆中间转接。
如果一定要更长的距离,也能采取一定的措施实现。比如,处理好线缆屏蔽,并采用必要的抗干扰措施。伺服驱动器主电源输入端采用隔离变压器、驱动器接地、动力线缆加磁环等。
接线必须是参考用户手册,参考用户手册,且不容马虎。一旦接线错误,很有一定的概率会导致伺服驱动器异常工作,影响伺服电机的使用效果,严重的会影响到别的设备的正常使用。
各个端口保障连接牢固,最好在将线插入端口后,再用力拔一下线,确定端口是否已连接牢固。这样可避免在运行中,出现因设备振动而线脱落的意外。
主回路电缆和输入输出信号用电缆、编码器电缆使用同一套管,也不要将其绑扎在一起。避免危险情况出现。
连接的时候,也要确保自己的安全。就算是关闭电源,伺服驱动器也有一定的概率会残留高压电源,所以在指示灯亮的时候,不要触摸电源端子。
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伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要使用在于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机来控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。
很多人认为伺服驱动器是通过放大脉冲型号来驱动电机的,其实不然。PLC输出的是方波,经过驱动器处理后变成了正弦波。伺服驱动器,能够理解成一个能满足伺服电机工作的交流电源,它驱动伺服电机时候,并不是直接把PLC的脉冲简单放大,而是将这些脉冲进一步分析,然后通过PWM方式模拟输出正弦波来控制伺服电机工作。
一般PLC发脉冲,是PLS脉冲,其脉宽和间隔是固定的方波,方波的个数一般称为“步距”。每收到一个脉冲信号,伺服电机就要转动一定的角度,而转动角度的大小取决于脉冲信号中方波数量的大小,脉冲方波个数越多,伺服电机转动的角度就越多。所以想要伺服电机转动一定的角度,就需要伺服驱动器输出相应的脉冲波,这中间需要编码器的参与,用于测量脉冲方波,使得电机能转动相应的角度,然后再通过PID来调整输出电压和输出频率。
简单来说,就是伺服驱动器要把接受到的PLC脉冲和电机反馈回来的编码器脉冲来比较,然后经过PID计算后输出一个值,给出速度环和电流环,再经过计算通过PWM手段来控制IGBT模块,输出一定方波来模拟正弦波控制伺服电机的转速来满足它要转动到什么角度位置。