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力士乐REXROTH伺服电机如何选择脉冲、模拟量、通讯三种控制方式

  力士乐REXROTH伺服电机如何选择脉冲、模拟量、通讯三种控制方式?

  驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。如上图中,如果B相比A相快90度,为正转;那么B相比A相慢90度,则为反转。

  运行时,这种控制的两相脉冲为交替状,因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。具有差分的特点,那也说明了这种控制方式,控制脉冲具有更高的抗干扰能力,在一些干扰较强的应用场景,优先选用这种方式。但是这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口,对高速脉冲口紧张的情况,比较不适用。

  第二种,驱动器依然接收两路高速脉冲,但是两路高速脉冲并不同时存在,一路脉冲处于输出状态时,另一路必须处于无效状态。选用这种控制方式时,一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。两路脉冲,一路输出为正方向运行,另一路为负方向运行。和上面的情况一样,这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。

  第三种,只需要给驱动器一路脉冲信号,电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制方式控制更加简单,高速脉冲口资源占用也最少。在一般的小型系统中,可以优先选用这种方式。

  二、力士乐REXROTH伺服电机模拟量控制方式

  在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景,我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了电机的运行速度。

  模拟量有两种方式可以选择,电流或电压。

  电压方式:只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可,在有些场景甚至使用一个电位器即可实现控制,非常的简单。但选用电压作为控制信号,在环境复杂的场景下,电压容易被干扰,造成控制不稳定。

  电流方式:需要对应的电流输出模块,但电流信号抗干扰能力强,可以使用在复杂的场景。

  三、力士乐REXROTH伺服电机通信控制方式

  采用通信方式实现伺服电机控制的常见方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信方式来对电机进行控制,是目前一些复杂、大系统应用场景的控制方式。在这种方式下,系统的大小、电机轴的多少都易于裁剪,没有复杂的控制接线。搭建的系统具有极高的灵活性。

  四、拓展部分

  1、力士乐REXROTH伺服电机转矩控制

  转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm。如果电机轴负载低于2.5Nm时,电机处于加速状态;外部负载等于2.5Nm时,电机处于匀速或停止状态;外部负载高于2.5Nm时,电机处于减速或反向加速状态。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

  主要应用在对材质受力有严格要求的缠绕和放卷装置中,例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

  2、力士乐REXROTH伺服电机位置控制

  位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置,数控机床、印刷机械等等。

  3 、力士乐REXROTH伺服电机速度模式

  通过模拟量或脉冲频率的输入都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位机反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。

  4、谈谈三环

  伺服一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

  最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

  第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

  第3环是位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量,动态响应速度也最慢。

  深度剖析伺服电机的三种控制模式,你真的了解吗?

  在现代工业自动化领域中,伺服电机以其高精度、高响应速度和高可靠性等特点,成为了众多设备的核心驱动部件。而伺服电机的三种控制模式 —— 位置控制模式、速度控制模式和转矩控制模式,更是决定了其在不同应用场景中的出色表现。那么,这三种控制模式究竟是怎样的呢?

  一、位置控制模式

  位置控制模式是伺服电机最常见的控制方式之一。在这种模式下,伺服系统通过接收外部的位置指令信号地控制电机的位置,使其到达的位置。

  例如,在数控机床中,通过编程设定加工路径,伺服电机在位置控制模式下,能够地控制刀具的位置,实现高精度的加工。

  位置控制模式的特点是定位精度高,可以实现的位置控制。但同时,对位置指令的准确性和稳定性要求也较高。

  二、速度控制模式

  速度控制模式下,伺服电机主要是根据外部输入的速度指令信号,来调整电机的转速,以达到所需的速度。

  比如在食品加工行业的搅拌机中,不同的食材和加工工艺需要不同的搅拌速度。伺服电机在速度控制模式下,可以根据设定的速度指令,地调整搅拌桨的转速,确保搅拌效果的一致性。如果速度过快,可能会导致食材飞溅,影响生产环境和产品质量;如果速度过慢,则可能无法充分混合食材,影响产品口感。

  在物流行业的自动分拣系统中,传送带的速度需要根据不同的包裹大小和重量进行调整。伺服电机通过速度控制模式,可以快速响应速度指令的变化,确保包裹能够准确地被分拣到相应的位置。如果速度不稳定,可能会导致包裹堆积或错分,影响分拣效率和准确性。

  再如一些医疗设备中的离心机,不同的样本和实验要求需要不同的离心速度。伺服电机在速度控制模式下,能够地控制离心机的转速,确保实验结果的准确性和可靠性。

  速度控制模式的优点是响应速度快,能够快速调整电机的转速。但在一些对速度精度要求较高的场合,可能需要配合其他控制方式来实现更的速度控制。

  三、转矩控制模式

  转矩控制模式主要是通过控制电机的输出转矩来实现对负载的控制。

  在一些需要控制转矩的场合,如张力控制、卷绕设备等,伺服电机的转矩控制模式就发挥了重要作用。例如,在印刷机的张力控制中,伺服电机通过转矩控制模式,地控制纸张的张力,确保印刷质量。纸张在传送过程中,需要保持一定的张力,张力过大或过小都会影响印刷效果。通过转矩控制模式,可以实时调整电机的输出转矩,使纸张的张力始终保持在合适的范围内。

  再比如,在电线电缆的卷绕设备中,伺服电机也常常采用转矩控制模式。在卷绕过程中,需要保证电线电缆的张力均匀,避免出现松散或过紧的情况。转矩控制模式可以根据卷绕半径的变化,自动调整电机的输出转矩,确保张力稳定。

  转矩控制模式的特点是可以直接控制电机的输出转矩,对负载的变化具有较好的适应性。但在实际应用中,需要对转矩进行的测量和控制,以确保系统的稳定性和可靠性。

  那么,对于不同的应用场景,我们该如何选择合适的伺服电机控制模式呢?这需要我们根据具体的设备要求、工艺特点和控制精度等因素来综合考虑。只有选择了合适的控制模式,才能充分发挥伺服电机的优势,提高设备的性能和生产效率。

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