Trình điều khiển động cơ AC servo

Ổ đĩa servo là một thành phần quan trọng của các hệ thống servo, gây ra phần lớn các lỗi hệ thống servo. Sê -ri Servo Drive của Tonghang trải qua thử nghiệm hệ thống trước khi sản xuất và sử dụng. Đây là một phương pháp đánh giá quan trọng cho sự an toàn và ổn định hệ thống servo. Khi các ổ đĩa servo trở nên phức tạp hơn, các yêu cầu chất lượng cho sự ổn định của hệ thống servo và các thông số khác tiếp tục tăng. Các phương pháp kiểm tra ổ đĩa servo truyền thống dựa vào thử nghiệm thủ công, không hiệu quả, tốn kém và thiếu độ chính xác được đảm bảo, khiến chúng không đủ cho các nhu cầu hiện tại. Để đảm bảo chất lượng nhà máy của ổ đĩa servo, cải thiện hiệu quả kiểm tra sản phẩm và nâng cao hệ thống kiểm tra ổ đĩa servo, chúng tôi đã thiết kế một hệ thống kiểm tra ổ đĩa servo hiệu quả và đáng tin cậy, khiến chúng tôi trở thành một trong những nhà sản xuất hệ thống servo có đầu tư R & D cao nhất trong ngành.

Các chức năng chính của hệ thống thử nghiệm của chúng tôi là tải động cơ servo và định cấu hình các tham số ổ đĩa servo để đáp ứng các điều kiện kiểm tra. Bằng cách kiểm soát ổ đĩa servo trong thời gian thực và thu thập dữ liệu cảm biến mô -men xoắn, các mục thử nghiệm cụ thể có thể được thực hiện. Kết quả chứng minh rằng hệ thống có thể kiểm tra nhiều chỉ số kỹ thuật, cung cấp một hệ thống thử nghiệm đáng tin cậy cho sản xuất ổ đĩa AC servo.

Thành phần hệ thống và nguyên tắc hoạt động

Hệ thống kiểm tra ổ đĩa AC servo bao gồm hai phần: phần cứng và phần mềm. Hệ thống phần cứng được chia thành ba mô -đun chính:

Mô -đun giao tiếp giữa máy tính chủ và ổ đĩa servo;

Mô -đun tải, cung cấp tải cần thiết để thử nghiệm;

Mô -đun thu nhận, cung cấp dữ liệu động cơ servo cho máy tính chủ.

Phần mềm được chia thành ba mô -đun chính:

Mô -đun cài đặt ổ đĩa servo cơ bản;

Mô -đun cấu hình tham số kiểm tra;

Mô -đun kiểm tra ổ đĩa AC servo.

Mô -đun giao tiếp chọn thiết bị giao tiếp thích hợp để kết nối các mô -đun chức năng khác nhau, cho phép giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau trong hệ thống và đảm bảo truyền dữ liệu chính xác và hoàn chỉnh và hiệu quả thời gian thực sự - của các lệnh điều khiển. Mô -đun thu thập dữ liệu, đóng vai trò là cầu nối quan trọng giữa phần mềm và phần cứng, truyền dữ liệu được thu thập đến mô -đun xử lý dữ liệu của máy tính để phân tích và đánh giá kết quả kiểm tra. Mô -đun hệ thống ứng dụng tải áp dụng tải phù hợp cho động cơ theo thử nghiệm dựa trên giá trị tải được đặt bởi máy tính chủ, đảm bảo rằng hệ thống servo đáp ứng các điều kiện tải cần thiết cho thử nghiệm. Mô -đun thiết lập cơ bản chuẩn bị ổ đĩa AC servo để thử nghiệm, định cấu hình các tham số ổ đĩa servo và thực hiện các thử nghiệm động cơ đơn giản để đảm bảo hoạt động phù hợp trong hệ thống thử nghiệm. Mô -đun cấu hình tham số thử nghiệm định cấu hình các tham số ổ đĩa trong giai đoạn chuẩn bị thử nghiệm để đáp ứng chế độ điều khiển và yêu cầu trạng thái tải. Mô -đun thử nghiệm thiết kế các phương pháp kiểm tra cho các mục kiểm tra có liên quan và kiểm soát hoạt động của ổ đĩa theo các phương pháp thử nghiệm trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống này có một giao diện máy - được thiết kế -, cho phép người dùng điều khiển hoàn toàn hệ thống kiểm tra ổ đĩa AC servo thông qua máy chủ.

Thành phần hệ thống và nguyên tắc hoạt động

Hệ thống kiểm tra ổ đĩa AC servo bao gồm hai phần: phần cứng và phần mềm. Hệ thống phần cứng được chia thành ba mô -đun chính:

Mô -đun giao tiếp giữa máy tính chủ và ổ đĩa servo;
Mô -đun tải cung cấp tải cần thiết để thử nghiệm;
Mô -đun mua lại cung cấp dữ liệu động cơ servo cho máy tính chủ.

Phần mềm được chia thành ba mô -đun chính:

Mô -đun cấu hình cơ bản trình điều khiển servo;
Mô -đun cấu hình tham số kiểm tra;
Mô -đun kiểm tra trình điều khiển AC servo.

Mô -đun giao tiếp chọn thiết bị giao tiếp thích hợp để kết nối các mô -đun chức năng khác nhau, cho phép giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau trong hệ thống và đảm bảo truyền dữ liệu chính xác và hoàn chỉnh và hiệu quả thời gian thực sự - của các lệnh điều khiển. Mô -đun thu thập dữ liệu, đóng vai trò là cầu nối quan trọng giữa phần mềm và phần cứng, truyền dữ liệu được thu thập đến mô -đun xử lý dữ liệu của máy tính để phân tích và đánh giá kết quả kiểm tra. Mô -đun hệ thống ứng dụng tải áp dụng tải phù hợp cho động cơ theo thử nghiệm dựa trên giá trị tải được đặt bởi máy tính chủ, đảm bảo rằng hệ thống servo đáp ứng các điều kiện tải cần thiết cho thử nghiệm. Mô -đun thiết lập cơ bản chuẩn bị ổ đĩa AC servo để thử nghiệm, định cấu hình các tham số ổ đĩa servo và thực hiện các thử nghiệm động cơ đơn giản để đảm bảo hoạt động phù hợp trong hệ thống thử nghiệm. Mô -đun cấu hình tham số thử nghiệm định cấu hình các tham số ổ đĩa trong giai đoạn chuẩn bị thử nghiệm để đáp ứng chế độ điều khiển và yêu cầu trạng thái tải. Mô -đun thử nghiệm thiết kế các phương pháp kiểm tra cho các mục kiểm tra có liên quan và kiểm soát hoạt động của ổ đĩa theo các phương pháp thử nghiệm trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống này có một giao diện máy - được thiết kế -, cho phép người dùng điều khiển hoàn toàn hệ thống kiểm tra ổ đĩa AC servo thông qua máy chủ.

Thiết kế phần cứng hệ thống

Hệ thống phần cứng bao gồm một bộ điều khiển chính, hệ thống servo và hệ thống tải.

Thiết kế mô -đun truyền thông

Mô -đun thiết kế này cần triển khai trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau, đảm bảo thực tế - Truyền thời gian và độ chính xác dữ liệu. Nội dung truyền dữ liệu trong hệ thống này bao gồm các hướng dẫn cấu hình ổ đĩa servo, hướng dẫn điều khiển động cơ và dữ liệu giám sát trạng thái ổ đĩa servo. Đối với các hướng dẫn cấu hình ổ đĩa Servo, quy trình truyền dữ liệu không có yêu cầu hiệu suất cao và giao diện truyền thông RS485 có thể đáp ứng chúng. Đối với các hướng dẫn điều khiển động cơ và dữ liệu giám sát trạng thái ổ đĩa servo, độ chính xác cao, hiệu suất thời gian thực tế tốt - và tỷ lệ truyền dữ liệu cao được yêu cầu. Bởi vì ổ đĩa servo trong thiết kế này có cả giao diện giao tiếp có thể và RS485, thiết bị CanalyStl và Z - đã được chọn để tạo điều kiện cho giao tiếp dữ liệu thiết bị Inter - cho các loại nội dung truyền khác nhau.

Thiết kế mô -đun mua lại

Mô -đun thiết kế này cần thu thập dữ liệu tốc độ và mô -men xoắn từ động cơ được thử nghiệm, đảm bảo độ chính xác cao, độ ổn định và khả năng can thiệp mạnh -.

Mô -đun mua lại sử dụng cảm biến mô -men xoắn mô -men xoắn phạm vi Micro - và mô -men xoắn, tốc độ và công suất đi kèm của nó làm thiết bị thu thập dữ liệu. Cảm biến này cung cấp hiệu suất tuyệt vời, có khả năng phát hiện cả mô -men xoắn và tốc độ và lực trục, với độ chính xác cao, độ ổn định tuyệt vời và khả năng nhiễu chống - mạnh, đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất. Cảm biến mô -men xoắn được kết nối với đầu hoạt động của động cơ servo và giao diện truyền thông RS485 của đồng hồ nguồn được kết nối với giao diện truyền thông RS485 của bảng điều khiển, hình thành mô -đun thu thập dữ liệu của hệ thống.

Thiết kế mô -đun ứng dụng tải

Mô -đun thiết kế này áp dụng tải cho động cơ. Giá trị tải được đặt bởi đầu vào máy tính máy chủ hoặc núm điều chỉnh thủ công, đảm bảo đầu ra tải ổn định, nhất quán với lỗi thấp.

Mô -đun ứng dụng tải bao gồm phanh trễ, bộ điều khiển trễ và bảng điều khiển. Hệ thống thử nghiệm yêu cầu ứng dụng tải an toàn và ổn định cho động cơ. Phanh trễ cung cấp lợi thế của việc duy trì một mô -men xoắn gần như không đổi bất kể tốc độ trượt, và có thể điều khiển đầu ra mô -men xoắn cao với dòng điện thấp. Do đó, hệ thống tải này được thiết kế với phanh trễ. Giá trị tải được đặt bởi máy tính máy chủ được nhận thông qua giao diện RS485 và sau khi xử lý dữ liệu, giá trị tương tự đại diện cho giá trị mô -men xoắn thực tế là đầu ra. Đối với 24 VDC ... Ngoài quy định điện áp trực tiếp, điện áp - phanh trễ được điều khiển thường sử dụng điều khiển dòng điện tinh chế hơn. Độ trễ điều chỉnh và điều khiển mô -men xoắn phanh đạt được bằng cách điều chỉnh dòng DC chảy qua cuộn dây điện từ để xác định mô -men xoắn đầu ra. Mô -men xoắn và dòng điện có liên quan tuyến tính và việc sử dụng nguồn dòng không đổi giảm thiểu các lỗi trôi do các yếu tố phanh bên ngoài. Bảng điều khiển là một mô -đun khóa trong tải - áp dụng hệ thống, cung cấp tải động cơ. Tải trọng - này sử dụng STM32F103ZET6 làm lõi xử lý của bảng điều khiển, có hai đầu ra tương tự, ba giao diện RS485, giao diện RS232, giao diện RS422, giao diện có thể, một mô -đun LED và mô -đun đẩy. Do bộ điều khiển độ trễ yêu cầu phạm vi điện áp đầu vào là 0-5V, mạch đầu ra tương tự được thiết kế bằng cách kết hợp bộ chuyển đổi DA bên trong của chip STM32F103ZET6 với mạch OP amp. Mô -đun LED, kết hợp với mô -đun PushButton, thực hiện các chức năng như chuyển đổi chế độ, cài đặt tham số và hiển thị trạng thái bảng điều khiển.

Thiết kế phần mềm

Thiết kế phần mềm hệ thống

Máy tính máy chủ hệ thống được phát triển bằng nền tảng QT, tận dụng các modbus và có thể mở các giao thức giao tiếp để truyền và nhận các lệnh dữ liệu và điều khiển, cuối cùng hiển thị chúng trên giao diện người dùng. Dựa trên phân tích các yêu cầu thời gian thực tế chức năng cụ thể -, các mô -đun nhiệm vụ được chia thành real - thời gian và không - thực sự -}. Xử lý các đối tượng dữ liệu trong giao thức mở có thể được sử dụng để đảm bảo hoàn thành chính xác và kịp thời các tác vụ thời gian -.

Thiết kế mô -đun chức năng hệ thống

Hệ thống phần mềm này áp dụng một khái niệm thiết kế mô -đun. Dựa trên các yêu cầu hệ thống tổng thể, các chức năng phần mềm được chia thành mô -đun kết nối thiết bị, mô -đun cấu hình cơ bản của ổ đĩa servo, mô -đun cấu hình điều kiện thử nghiệm và mô -đun thử nghiệm.

Thiết kế mô -đun kết nối thiết bị

Khi phần mềm máy tính máy chủ được khởi chạy, hộp thoại Cài đặt giao tiếp sẽ được hiển thị. Trong hộp thoại này, chọn cổng giao tiếp mong muốn, tốc độ giao tiếp, phạm vi quét thiết bị, v.v.
1) Kết nối/Ngắt kết nối: Khi kết nối, chọn phương thức giao tiếp và đặt tham số giao tiếp. Khi ngắt kết nối, một số chức năng có thể được sử dụng ngoại tuyến.
2) Lựa chọn trình điều khiển máy chủ: Tự động quét và xác định địa chỉ giao tiếp của thiết bị được kết nối trong phạm vi địa chỉ giao tiếp hoặc trực tiếp nhập địa chỉ giao tiếp để kết nối.

Thiết kế mô -đun cài đặt cơ bản

Mô-đun Cài đặt cơ bản của Servo Drive sử dụng giao thức giao tiếp Modbus (dữ liệu 8 bit, chẵn lẻ 1 bit, Bit dừng 1 bit, mã ASCII). Các chức năng chính của nó bao gồm:

1) Chỉnh sửa tham số: Hiển thị các tham số ổ đĩa servo được kết nối và cho phép sửa đổi các tham số đã chọn. Mỗi tham số được mô tả ngắn gọn.

2) Thông tin báo động: Hiển thị thông tin báo động hiện tại và hồ sơ báo động lịch sử và có thể đặt lại báo động hiện tại và rõ ràng các hồ sơ báo động lịch sử khi cần thiết.

3) Giám sát IO: Hiển thị thông tin tín hiệu đầu vào và đầu ra của ổ đĩa servo.

4) Giám sát dữ liệu: Hiển thị thông tin ổ đĩa và động cơ servo, chẳng hạn như tốc độ động cơ, mô -men xoắn, xung tham chiếu, xung phản hồi và xung độ lệch.

5) Điều chỉnh bù: Tín hiệu đầu vào tương tự Zeros (tốc độ, mô -men xoắn).

5) Các chức năng nâng cao: Cho phép phát hiện vị trí và phát hiện quán tính tải của động cơ.

6) Chạy thử: Hoạt động chạy bộ và kiểm tra xoay/đảo ngược;
7) Đặt lại nhà máy: Đặt lại ổ đĩa servo về cài đặt gốc và cập nhật danh sách tham số của máy tính máy chủ.
8) Nhập/Xuất tệp: Tệp đóng vai trò là nguồn lưu trữ và dữ liệu cho danh sách tham số.

Ngoại trừ các hoạt động tệp, tất cả các chức năng khác được triển khai thông qua lập trình để truy cập địa chỉ truyền thông dữ liệu trạng thái servo, các gói dữ liệu Parse Modbus và kiểm soát điều khiển UI.

Thiết kế mô -đun cấu hình điều kiện kiểm tra

Để đáp ứng các điều kiện kiểm tra cho thử nghiệm ổ đĩa AC, các thiết kế chức năng sau đây đã được triển khai:

1) Cài đặt tải: Giá trị tải được đặt trên máy tính máy chủ và nhập vào hệ thống tải tải theo giao thức giao tiếp. Sau khi xử lý, tải thử bắt buộc được áp dụng cho động cơ.

2) Cài đặt chế độ điều khiển: Ổ đĩa servo có năm chế độ điều khiển (điều khiển tốc độ, điều khiển vị trí, điều khiển nhà, điều khiển nội suy vị trí và điều khiển mô -men xoắn). Chế độ điều khiển tương ứng được đặt theo các yêu cầu kiểm tra. Các đối tượng dữ liệu dịch vụ (SDO) của giao thức có thể được sử dụng để truyền không - Thời gian - dữ liệu quan trọng (tham số). Chế độ điều khiển tương ứng và kiểm tra - Các tham số liên quan được đặt bằng cách sửa đổi từ điển dữ liệu.

Thiết kế mô -đun kiểm tra

Trong quá trình thử nghiệm, hệ thống cần kiểm soát hoạt động của ổ đĩa servo trong thời gian thực cho đến khi thử nghiệm hoàn tất. Bất kỳ độ trễ kiểm soát nào trong quá trình kiểm tra sẽ ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra, làm cho thực sự -} Truyền dữ liệu thời gian quan trọng đối với hệ thống. Giao thức truyền thông mở có thể cung cấp các lợi thế trong điều khiển chuyển động, đặc biệt là điều khiển đồng bộ, vì vậy nó được sử dụng để truyền dữ liệu. Các đối tượng dữ liệu quy trình của nó (PDO) thường được sử dụng để truyền thời gian - dữ liệu quá trình quan trọng (điểm đặt, từ kiểm soát, thông tin trạng thái, v.v.).

Ánh xạ PDO được thực hiện đúng thời gian - Dữ liệu quy trình quan trọng liên quan đến thử nghiệm. Dựa trên ánh xạ này, các lệnh điều khiển được gửi đến ổ đĩa servo theo các khoảng thời gian đều đặn theo các yêu cầu kiểm tra, cho phép thực tế - Kiểm soát thời gian của ổ đĩa servo và hoàn thành thao tác kiểm tra.

Kết quả kiểm tra được đánh giá dựa trên dữ liệu cảm biến và các thông số kỹ thuật của ổ đĩa AC Servo để xác định xem thiết bị được thử nghiệm có đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật được chỉ định hay không.

Thiết kế chương trình kiểm soát chính

Hệ thống thử nghiệm được chia thành cấu hình cơ bản, cấu hình môi trường thử nghiệm, thực hiện thử nghiệm và kết quả kiểm tra.

Hệ thống phần mềm có quyền, yêu cầu người dùng đăng nhập để truy cập hệ thống. Sau khi khởi tạo, người dùng nhập giao diện máy - con người, chứa nhiều màn hình chức năng với người dùng - chuyển đổi thân thiện. Quá trình chính của hệ thống phần mềm liên quan đến việc định cấu hình ổ đĩa AC servo trong giao diện cài đặt cơ bản. Sau khi xác nhận rằng hệ thống servo hoạt động đúng, người dùng nhập giao diện mục thử nghiệm cụ thể, chọn mục kiểm tra và sử dụng hệ thống tải để định cấu hình tải cần thiết. Mô -đun thử nghiệm sau đó định cấu hình các tham số kiểm tra có liên quan. Trong quá trình kiểm tra, các tham số và tải thử được điều chỉnh theo các tham số cần thiết và dữ liệu được ghi lại. Sau khi hoàn thành bài kiểm tra, dữ liệu được phân tích để xác định kết quả kiểm tra. Tùy thuộc vào quy trình kiểm tra, người dùng có thể thoát hoặc tiến hành một mục kiểm tra khác.

Kết quả thử nghiệm và phân tích

Kiểm tra biến động tốc độ

Yêu cầu kiểm tra: Với động cơ không tải và tốc độ định mức, thực hiện các thử nghiệm xoay chuyển tiếp và đảo ngược ở nhiều bước tốc độ cho các ổ đĩa tốc độ vòng lặp -. Động cơ truyền động servo được kiểm tra ở tốc độ trạng thái ổn định - là -200 vòng / phút, 600 vòng / phút, -1000 vòng / phút và 2000 vòng / phút để xác minh độ mượt của tốc độ vận hành của động cơ.

Các chỉ số kiểm tra: Khi hệ thống đang chạy không tải, tốc độ càng thấp, điện trở của hệ thống càng lớn và dao động tốc độ càng lớn. Khi động cơ được đánh giá ở mức 3000 vòng / phút, tốc độ dao động không được vượt quá 1% khi chạy ở tốc độ cao lớn hơn 2000 vòng / phút; Khi chạy ở tốc độ trung bình từ 1000 vòng / phút đến 2000 vòng / phút, tốc độ dao động không được vượt quá 3%; và khi chạy ở tốc độ thấp và trung bình trong khoảng từ 0 đến 1000 vòng / phút, tốc độ dao động không được vượt quá 0,000 vòng / phút trên 200 vòng / phút . 3%.

Các bước kiểm tra: Kết nối ổ đĩa đang thử nghiệm với hệ thống, nguồn trên ổ đĩa, khởi chạy phần mềm máy tính máy chủ, định cấu hình các tham số ổ đĩa và thực hiện chạy thử để đảm bảo hoạt động đúng. Khi động cơ hoạt động bình thường, chuyển phần mềm máy tính chủ sang chế độ kiểm tra, đặt tải thành NO -, chế độ điều khiển sang chế độ tốc độ và định cấu hình các tham số kiểm tra có liên quan. Khi bài kiểm tra đã sẵn sàng, nhấp vào bài kiểm tra biến động tốc độ. Người lái sẽ điều khiển động cơ theo yêu cầu thử nghiệm. Đợi thử nghiệm hoàn thành và có được đường cong tốc độ động cơ và kết quả kiểm tra.

Phân tích kết quả kiểm tra: Sự dao động của đường cong ở tốc độ trung bình và thấp không vượt quá 3%và ổ đĩa servo AC chạy trơn tru trong phạm vi. Bài kiểm tra biến động tốc độ của ổ đĩa AC servo đã qua.

Phần kết luận

Dựa trên các yêu cầu kiểm tra ổ đĩa servo, Tonghang đã xây dựng một hệ thống thử nghiệm dành riêng cho các ổ đĩa servo AC theo "các yêu cầu kỹ thuật chung cho các ổ đĩa AC servo". Thiết kế này cô lập các mô -đun chức năng khác nhau, giảm thiểu độ phức tạp của hệ thống trong khi duy trì chức năng hệ thống và tạo điều kiện phát triển trong tương lai. Hệ thống tự hào có thiết kế phần cứng và phần mềm hợp lý, chức năng mạnh mẽ và người dùng trực quan và người dùng - con người thân thiện - giao diện máy. Các tính năng hiển thị toàn diện đáp ứng nhu cầu thực tế. Chúng tôi thiết kế các ổ đĩa servo phù hợp với nhu cầu cụ thể của bạn. Vui lòng liên hệ với chúng tôi để mua câu hỏi.