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        2021 IAS展
        運動控制

        如何對伺服電機實施理想控制

          2012年10月08日  

        引言

                750-636系列直流驅動控制器是一款單通道智能定位控制器,帶有增量型位置反饋功能,適用于額定電流為5A的 24V直流電機,該控制器不依賴于現場總線類型,可作為總線模塊集成到WAGO-I/O-SYSTEM中,三個24V直流輸入通道用于采集終端開關和預設信號信息。它還帶有一個增量型編碼傳感器接口,計算來自于位置變送器的信號并確定實際值。

         

                福里茨(Fritsch GmbH)公司是一家全球領先的烘培機器和系統制造商,他們選擇了應用直流24V伺服電機來實現系統的設置和調整功能。該公司選用了WAGO的直流驅動控制器,它在生產過程中所遵循的與眾不同的工序標準使其具備極高的精確度,從而使福里茨具備了智能化且功能強勁的系統控制。

                福里茨的面包烘培機器具有高質量、故障安全性的顯著優點,且均是面向客戶需求進行制造的。這些機器須經受最少6天每天24小時不間斷運行的考驗。系統組件如伺服電機等也應滿足同樣高的要求,伺服電機用于對兩個輥輪間距(輥間隙)進行精確的定位和調整,這樣就能夠始終以合適的強度來生產面包坯。福里茨公司為了達到這個輥間隙的精確定位和調整曾經嘗試過使用各種各樣的電機,例如交流電機、步進電機等等。但最終還是將直流伺服電機作為最優的選擇。

        直流伺服電機的控制
                “使用直流驅動電機來進行機器的輥間定位十分經得起考驗。它不僅性能強,成本低并且經久耐用”,福里茨的電氣部門經理Gerhard Danzig說道。若更換烘培方式,則需要對機器的輥間隙重新進行定位調整。但是若想使輥間定位達到理想的精確度卻并非易事。使用直流電機進行定位很簡單、強勁但精確度不夠高。以前,直流電機的工作方式都是以低于1m/s的速度向左或向右轉動固定的轉數。就定位方式來講,軸定位是最簡單的一種,而若想達到3/100mm的高精度輥間定位則絕非易事。對定位過程的時間沒有嚴苛要求,因為烘培產品的更換往往需要數分鐘,在這個范圍內,電機有充足的時間來完成定位工作。用戶選擇了WAGO的直流驅動控制器作為解決方案?!艾F在我們設定一個理論值,然后直流電機開始自動轉動到正確的位置,電機達到的這一實際位置與當初所設定的理論值達到準確的吻合。這種電機設計嚴謹,避免了過調的產生,因此電機的功能十分具有可靠性”,福里茨電氣部經理如是說。

        智能定位控制
                750-636系列直流驅動控制器是一款單通道智能定位控制器,帶有增量型位置反饋功能,適用于額定電流為5A的 24V直流電機,該控制器不依賴于現場總線類型,可作為總線模塊集成到WAGO-I/O-SYSTEM中,三個24V直流輸入通道用于采集終端開關和預設信號信息。它還帶有一個增量型編碼傳感器接口,計算來自于位置變送器的信號并確定實際值。定位功能會根據需求按方向優化預先斷開定位,并充分考慮齒輪嚙合間隙的調整補償。直流電動機的兩個轉動方向是通過一個帶有短路保護和溫度監控的H橋電路來控制的。不論是切換方向,軟啟動/停止,還是降低電流,都可以通過脈寬調制(PWM)方式實現。脈寬調制控制可以控制一個運行周期內的轉數或轉矩,而電流和溫度監控功能可以避免過載的發生。調試和診斷則可通過WAGO-I/O-CHECK軟件工具的界面實現。

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            該控制器可通過一個特殊的過程原理使伺服電機克服自身限制從而達到驚人的精確度。由此,伺服電機運行到預設的目標范圍并按時斷電停止運行。它能夠通過測量電機運轉過的路程來識別目標,公差范圍經預先設定,在達到目標的過程中受到持續監控,若有偏差會自動對其進行調整,這就使電機的控制過程更有可塑性。這種控制就相當于:當校準調整范圍內出現摩擦或污染的情況時及時為校準軸實施潤滑保養措施。采取預先或稍后將電機電源切斷的方式便于在下一步的調整和校準過程中更加容易地實現目標。

                應用的過程原理運行起來雖然僅有數秒鐘,但其簡單的構造卻可節省開支。帶有自動制動功能的齒輪起到了制動閘的作用。保持轉矩的取消起到了節省能源的目的,這時電源只需很小的功率,并且該功率會無需轉換直接傳輸給電機。

                在福里茨的大型工業系統(Impressa項目)中一共使用了12臺伺服電機?!爸绷黩寗涌刂破魍庑尉o湊,采用模塊式結構,其寬度僅為12mm,替代了許多以前的重要硬件如接觸器、計數器卡和數字量輸入通道”,Gerhard Danzig還談到了該控制器在空間結構方面的優勢?!艾F在我們總共僅需要原先20%的安裝空間就夠了?!?/FONT>


                從機器系統制造商的角度出發,福里茨公司認為該直流驅動控制器緊湊的外形結構(模塊寬度僅為12mm)是他們選擇該產品的重要因素,使用該控制器后,他們僅需原先20%的安裝空間就足夠了。

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