Un servoazionamento, noto anche come servoamplificatore, è il componente principale di un servosistema CA. La sua funzione è quella di convertire l'alimentatore CA a frequenza-di rete standard in un alimentatore CA a-ampiezza e frequenza-variabile per il servomotore. Quando si opera in modalità di controllo della velocità, il servoazionamento regola la velocità del motore controllando la frequenza della potenza in uscita; in modalità controllo di coppia, controlla la coppia del motore regolando l'ampiezza della potenza in uscita; e in modalità di controllo della posizione, determina i tempi di attivazione/disattivazione della potenza di uscita in base agli impulsi di ingresso in ingresso.
Durante il funzionamento, un servoazionamento richiede collegamenti al servomotore, un encoder, componenti di controllo e un alimentatore. Se per configurare i parametri si utilizza un software, è necessario un cavo di comunicazione per collegare l'azionamento a un computer. Lo schema seguente illustra lo schema di cablaggio che collega un servoazionamento ai suoi dispositivi ausiliari (per questo tutorial utilizzeremo un servoazionamento Mitsubishi come esempio; i futuri aggiornamenti riguarderanno Siemens e altri marchi di servo).
In questa puntata, inizieremo spiegando la funzione "Ingranaggio elettronico"-un argomento di notevole interesse per molti utenti-per fornire una guida pratica per le applicazioni-del mondo reale. (I successivi aggiornamenti conterranno un riepilogo più completo dei metodi di apprendimento e messa in servizio del servosistema che ho compilato.)
Nella modalità di controllo della posizione del servoazionamento, un PLC genera impulsi di ingresso per controllare la velocità di rotazione del servomotore, regolando così lo spostamento del componente azionato. In altre parole, maggiore è il numero di impulsi in ingresso, maggiore sarà il numero di rotazioni eseguite dal motore.
L'encoder di un servomotore genera un gran numero di impulsi per ogni rotazione completa; il numero esatto di impulsi per giro dipende dal modello specifico del dispositivo e deve essere indicato nel manuale del prodotto. Poiché il conteggio cumulativo degli impulsi può diventare estremamente elevato dopo che l'encoder ha ruotato più volte, i servoazionamenti sono dotati di una funzione "Ingranaggio elettronico" per risolvere questo problema ridimensionando (riducendo o aumentando) il numero di impulsi di ingresso. (Questo concetto è analogo ai pignoni grandi e piccoli di una bicicletta a più-velocità.) Essenzialmente, il cambio elettronico agisce come un moltiplicatore di scala; nei servoazionamenti Mitsubishi si configura tramite i parametri P3 e P4, mentre nella serie Siemens V90 si configura tramite i parametri P29016 e P29017.
Formula: valore del cambio elettronico=CMX / CDV
Per facilitare la comprensione esaminiamo un esempio pratico per vedere come viene applicato questo concetto. Come mostrato nella figura seguente, un servomotore aziona una vite tramite un accoppiamento; mentre la vite di comando ruota, fa sì che il piano di lavoro si muova orizzontalmente. La vite madre ha un passo di 5 mm, ciò significa che per ogni giro completo della vite il piano di lavoro effettua una corsa di 5 mm. Supponiamo che sia richiesto un impulso equivalente a 1 μm/impulso-ovvero, ogni impulso immesso al servoazionamento provoca lo spostamento del piano di lavoro di 1 μm. Quanti impulsi devono essere immessi nel servoazionamento per ottenere uno spostamento del piano di lavoro di 5 mm? Inoltre, se la risoluzione dell'encoder è di 131.072 impulsi giro, come va configurato il rapporto di riduzione elettronica?
Questo scenario è un incontro inevitabile nella programmazione pratica-in particolare quando si aziona un servomotore in modalità di controllo della posizione-e richiede l'esecuzione di calcoli specifici.
[Approccio e passaggi per la risoluzione del problema-]
Passaggio 1: calcolare il numero di impulsi di comando necessari per spostare il carico.
Il nostro obiettivo è spostare il piano di lavoro di un passo (5 mm). Secondo i requisiti, un impulso corrisponde ad uno spostamento di 1 μm (cioè 0,001 mm). Pertanto, il numero di impulsi di comando necessari per spostare 5 mm (ovvero il numero di impulsi che il PLC deve emettere) è:
Numero di impulsi di comando=5 mm/(0,001 mm/impulso)=5.000 impulsi. Ciò implica:
Vogliamo che il servomotore completi esattamente un giro completo quando il PLC emette 5.000 impulsi.
Passaggio 2: determinare il numero di impulsi di feedback generati per giro del motore.
Secondo la targhetta o il manuale del motore, in questo esempio specifico, l'encoder genera 131.072 impulsi per ogni giro completo del motore.
Passaggio 3: calcolare il rapporto di trasmissione elettronica.
L'essenza della funzione di cambio elettronico è stabilire una relazione proporzionale tra gli "impulsi di comando" e gli "impulsi di feedback dell'encoder".
Valore cambio elettronico=Numero di impulsi generati dall'encoder/Numero di impulsi in ingresso
Sostituendo i valori: Valore cambio elettronico=131,072 / 5.000
Passaggio 4: semplificare i parametri.
Dobbiamo semplificare la frazione ottenuta sopra nella sua forma di rapporto intero più semplice in modo che i valori possano essere inseriti come parametri:
131,072 / 5,000 = 16,384 / 625
Pertanto, il numeratore della marcia elettronica è 16.384 e il denominatore della marcia elettronica è 625. Una volta derivati questi due parametri, possiamo procedere a configurare le impostazioni all'interno del servoamplificatore.
Conclusione
Il calcolo del rapporto di trasmissione elettronico è una competenza fondamentale nella messa in servizio del servosistema. Padroneggiandolo si padroneggia effettivamente il "sistema di misura" per il controllo della posizione. Sebbene i codici dei parametri possano variare a seconda dei marchi (alcuni consentono l'immissione diretta di impulsi per giro, mentre altri richiedono valori separati di numeratore e denominatore), la logica fisica sottostante rimane universale.
Ai miei colleghi nel campo dell'automazione industriale: il case study di oggi si basa sul modello più semplice-quello in cui il motore è accoppiato direttamente alla vite di comando. Tuttavia, nelle applicazioni del mondo-reale, spesso incontriamo scenari più complessi. Se tra il motore e la vite di comando viene inserito un riduttore (ad esempio con rapporto di riduzione 1:3) o una trasmissione a cinghia sincrona, come deve essere calcolato il rapporto di riduzione elettronica?