伺服系统由伺服驱动器和伺服电机及编码器构成!
伺服系统的速度控制
伺服驱动器类似于变频器,可以看作是一个能改变频率的电源。
伺服驱动器改变频率的方法与变频器相同,也是先将交流电整流为直流电,然后采用脉宽调制技术(PWM),将直流电压分解成“等高不等宽”的一连串直流电压脉冲,从而获得近似的频率可变的交流电。
频率的改变,使电机可以按不同的速度运行,这一原理与变频器相同。
伺服系统的位置控制
伺服系统的强项是位置控制,即定位和插补运行。
通用伺服系统多用于独自的定位运行。对于位置控制,是由控制单元(定位控制单元如QD77/运动控制器、FX-20GM/FX-1PG)发出指令脉冲给伺服驱动器,由安装在伺服电机轴上的编码器将实际运行数据(位移、速度)以脉冲的形式返回给伺服驱动器,这样就构成了闭环控制。
在伺服驱动器内部有一个滞留脉冲计数器。滞留脉冲计数器用于存放滞留脉冲。滞留脉冲定义如下。
滞留脉冲=指令脉冲−反馈脉冲
滞留脉冲表示了指令位置与实际位置之差。如果存在位置偏差,伺服系统就会一直驱动电机运行,直到位置偏差小于精度参数规定的数值,系统才确认定位完成。
这是伺服驱动器与变频器的主要区别。
目前伺服系统可以控制的对象有位置、速度、转矩,因此伺服系统有多种用途。
但最常用的还是位置控制。
是做功能丰富的插补运行还是做单轴控制取决于控制器的功能。有些控制器如FX-1PG只能够做单轴控制,而运动控制器可以做4轴插补运行。伺服驱动器只是一个执行机构,并不是“大脑”。
伺服驱动器的其他功能
(1)过载保护。
伺服驱动器中装有电子热继电器,可以对伺服驱动器和伺服电机做过载保护。在伺服驱动器内,有电流检测器和过电流保护。过电流保护是伺服系统最常用的功能,当负载过大、带抱闸运行、强制定位、机械碰撞、加减速时间过短时都可能出现过载报警,实际是过电流保护起作用。
(2)过电压保护。
伺服驱动器内部的直流母线电压过高时,系统会执行过电压保护。
(3)再生制动。
在直流回路中,由控制回路控制一个开关型三极管,当该三极管导通时,再生制动回路工作,再生电流经过内置电阻或外置电阻,形成热能而消耗。平常使用内置电阻时,在 P-D 端有短路片形成回路。如果使用外置电阻则必须卸下短路片,使再生电流流过外置电阻形成回路。如果未卸下短路片,则再生电流仍然流过内置电阻,由于再生电流过大,容易烧毁内置电阻。
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