在工控领域中我们经常会使用到多种型号的伺服电机,其转速从1000、1500、3000不等。以应用最广泛的3000rpm交流伺服为例:我们需要的转速是0 ~ 3000转变速,那么我们可以采取什么措施来改变当前的伺服转速呢?
伺服速度的调节取决于我们如何控制,是用脉冲控制速度,模拟控制速度,还是直接驱动内部设置控制调节速度。我们对应的方法不一样。根据以下三种不同的控制模式总结速度变化。
01、扭矩控制,速度自由(带负载)
扭矩控制是我们通常使用较多的一种控制方法。我们通过外部模拟量或直接地址赋值来设置输出扭矩,所以不知道对应的转速,因为设备老化摩擦系数和负载的变化会影响转速输出。在这种情况下,我们基本上不需要调节转速,因为是自动调节,我们需要的是系统的稳定性和持久的扭矩稳定性。
可以通过即时改变模拟量的设置来改变设定的转矩,也可以通过通讯来改变对应地址的数值。主要用于对材料应力有严格要求的卷绕和放卷装置,如卷绕装置或光纤拉丝设备。使用伺服的目的是防止卷绕材料的变化改变应力。
02、位置控制,精确定位,速度和扭矩可严格控制。
在位置控制模式下,旋转速度通常由外部输入脉冲的频率决定,旋转角度由脉冲的数量决定。一些伺服系统可以通过通信直接给速度和位移赋值。
由于位置模式可以严格控制速度和位置,所以一般应用于定位装置。应用如数控机床、印刷机械等。在使用中,我们需要知道PLC或其他发送脉冲的额定频率,实际要移动的距离,以及伺服选择的脉冲当量,这样就可以计算出伺服移动到指定位置的上限运行速度和时间。
伺服在线速度必须由我们计算,只有选择合适的伺服型号才能满足现场使用的要求。伺服在线运行速度=指令脉冲额定频率×伺服上限速度
伺服驱动器一般都配有编码器,能接收编码器接收到的反馈脉冲。在速度环中设置了编码器反馈脉冲频率。编码器反馈脉冲频率=编码器周期反馈脉冲数×伺服电机设定速度(r/s)。由于指令脉冲频率=编码器反馈脉冲频率/电子齿轮比值,还可以设定“指令脉冲频率”来设定伺服电机的速度。
03,速度模式,扭矩自由(随负载变化)
转速可以通过模拟量的输入或脉冲的频率来控制,也可以在上控制器有外环PID控制时定位转速模式,但电机的位置信号或直接负载的位置信号必须反馈给上控制器进行计算。
速度模式对应位置模式,位置信号有误差。位置模式的信号由终端负载检测装置提供,减少了中间传输误差,相对提高了整个系统的定位精度。
速度控制的应用相当广泛:需要一个快速、相应的连续调速系统;上层闭环定位系统;需要快速切换多级速度的系统。速度控制方式主要利用0~10V电压信号来控制电机的速度。模拟量的大小决定给定的速度,正值或负值决定电机的转向,而模拟量与速度的对应关系取决于速度指令增益。在大负载惯性的情况下使用速度模式时,我们需要设置速度环增益,使系统响应更快。调整时需要考虑设备的振动,系统振动不能由响应速度引起。
当我们使用速度控制时,我们还需要注意加速和减速的设置。如果没有闭环控制,我们需要通过零箝位或比例控制完全停止电机。当上位机作为位置闭环时,模拟量不能自动归零。
控制系统向伺服驱动器发送10V的模拟电压指令来控制速度。它的优点是伺服响应快,缺点是对现场干扰敏感,调试有点复杂。