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淺談交流伺服及其應用

2015-12-17 瀏覽量 1754

? ??????交流伺服驅動器和變頻器可以說是一對兄弟,都是交流機電的驅動器,依照面世的前后順序,變頻器應當稱為哥哥,交流伺服則該稱為弟弟。變頻器驅動變頻機電,也驅動普通交流機電,主要的功能是調理機電的轉速。交流伺服驅動器驅動交流伺服機電,其主要特點就是切確快速定位跟蹤,進行切確的位置控制。

????????伺服驅動器的誕生布景伺服來自英文單詞Servo,用來切確地追隨或復現某個進程的反饋控制系統稱為伺服系統,又稱隨動系統。伺服系統最初用于船舶的自動駕駛、火炮控制和指揮儀中,后來逐漸推行到很多領域,出格是自動車床、天線位置控制、導彈和飛船的制導等。
????????在20世紀60年月,伺服控制技術起頭運用在直流調速中,經由過程若干分立半導體元器件及其電路板來進行力矩、速度等的閉環控制,經由過程調整若干個可調電阻、電容、電感元件來實現參數的匹配,調理比力復雜,動態響應也不理想。到了20世紀80年月,隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的成長,同時借鑒并運用了變頻的技術,永磁交流伺服驅動技術有了突出的成長,自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威商業展覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電念頭和驅動系統,這標志著此種新一代交流伺服技術已進進實用化階段。隨后列國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電念頭和伺服驅動器系列產物。
????????交流伺服驅動器的基本工作原理:
????????交流伺服借鑒并運用了變頻的技術,在直流機電的伺服控制的根蒂根基上經由過程變頻PWM方式模仿直流機電的控制方式來實現的,也就是說交流伺服機電必然有變頻的這一環節。與變頻器一樣,也是將工頻交流電先整流成直流電,然后經由過程可控制門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)經由過程載波頻率和PWM調理逆變為頻率可調的交流電,波形類似于正余弦的脈動電。
????????伺服驅動器成長了變頻技術,在驅動器內部的電流環,速度環和位置環(變頻器沒有該環)都進行了比一般變頻更切確的控制技術和算法運算,主要的一點可以進行切確的位置控制。
????????現在的交流伺服的控制部門采用數字旌旗燈號處置器(DSP)作為控制焦點,其優點是可以實現比力復雜的控制算法,來完成伺服系統的閉環控制,包括力矩、速度和位置等閉環控制。


????????????????????????????????交流伺服驅動器工作原理圖

????????交流伺服的運用領域凡是對位置,速度和力矩的控制精度要求比力高的場所,都可以采用交流伺服驅動。如機床、印刷裝備、包裝裝備、紡織裝備、激光加工裝備、機械人、電子、制藥、金融機具、自動化生產線等。由于伺服多用在定位、速度控制場所,所以伺服又稱為運動控制。

?冶金、鋼鐵—連鑄拉坯生產線、銅桿上引連鑄機、噴印標識表記標幟裝備、冷連軋機,定長剪切、自動送料、轉爐傾動等;

?電力、電纜—水輪機調速器、風力發機電變槳系統、拉絲機、對絞機、高速編織機、卷線機、噴印標識表記標幟裝備等;

?石油、化工—擠壓機、膠片傳動帶、年夜型空氣壓縮機、抽油機等、 化纖和紡織--紡紗機、精紡機、織機、梳棉機、橫邊機等;

?汽車制造業—發念頭零部件生產線、發念頭組裝生產線,整車裝配線、車身焊接線、檢測裝備等、 機床制造業—車床、龍門刨、銑床、磨床、機械加工中心、制齒機等;

?鑄件制造業—機械手、轉爐傾動、模具加工中心等;

?橡塑制造業--塑料壓延機、塑料薄膜袋封切機、注塑機、擠出機、成型機、涂塑復合機、拉絲機等;

?電子制造業—印刷電路板(PCB)裝備、半導體器件裝備(光刻機、晶圓加工機等)、液晶顯示器(LCD)裝備、整機聯裝及概況貼裝(SMT)裝備、激光裝備(切割機、雕鏤機等)、通用數控裝備、機械手等;

?造紙業—紙張傳送裝備、特種紙造紙機械等;

食物制造業—原料加工裝備、灌裝機械、封口機、其他食物包裝及印刷裝備等;

?制藥業—原料加工機械、制劑機械、飲片機械、印刷及包裝機械等;

?交通—地鐵屏障門、電力機車、船舶導航等、 物流、裝卸、搬運—自動倉庫、搬運車、立體車庫、傳動帶、機械人、起重裝備和搬運裝備等;

?建筑—電梯、傳送帶、自動旋轉門、自動開窗等、 醫療—CT、X光機、核磁共振MRI等;

?實驗裝備—汽車實驗裝備、扭矩實驗裝備 等;

? ? ? ?伺服系統的成長趨向數字化交流伺服系統的運用越來越廣,用戶對伺服驅動技術的要求越來越高??偟膩碚f,伺服系統的成長趨向可以歸納綜合為以下幾個方面:
????????集成化:目前,伺服控制系統的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件,這類器件將輸進隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流庇護及故障診斷等功能全數集成于一個不年夜的模塊之中。統一個控制單元,只要經由過程軟件設置系統參數,就能夠改變其性能,既可以使用機電自己設置裝備擺設的傳感器組成半閉環調理系統,又可之外接外部傳感器如位置、速度、力矩傳感器等,組成高精度的全閉環調理系統。高度的集成化顯著地縮小了整個控制系統的體積。
????????智能化:今朝伺服內部控制焦點年夜都采用新型高速微處置器和專用數字旌旗燈號處置機(DSP),從而實現完全數字化的伺服系統。伺服系統數字化是其實現智能化的條件條件。伺服系統的智能化浮現在以下幾個方面:系統的所有運行參數都可以經由過程人機對話的方式由軟件來設置;其次它們都具有故障自診斷與分析功能;和參數自整定的功能等。眾所周知,閉環調理系統的參數整定是保證系統性能指標的重要環節,也是需要花費較多時間與精神的工作。帶有自整定功能的伺服單元可以經由過程幾回試運行,自動將系統的參數整定出來,并自動實現其最優化。
????????????網絡化:伺服系統網絡化是綜合自動化技術成長的必然趨向,是控制技術、計較機技術和通訊技術相連系的產物,現場總線是一種運用于生產現場,在現場裝備之間、現場裝備和控制裝配之間實行雙向、串形、多結點的數字通訊技術。現場總線現已被普遍運用在伺服系統之間、伺服系統和其它外圍裝備如人機界面HMI、可編程控制器PLC等信息交互傳輸?,F場總線有以下幾個類型FF;ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN等。這些通訊協議都為多軸實時同步控制提供了可能性,也被一些高端伺服驅動器集成進往,從而使伺服系統到達了散布、開放、互聯和高靠得住性。
????????簡略單純化:這里所說的“簡”不是簡單而是精簡,是憑據用戶情況,將用戶使用的伺服功能授與強化,使之專而精,而將不使用的一些功能授與精簡,從而下降了伺服系統成本,為客戶締造更多的收益,且經由過程精簡一些元器件,削減了資本的浪費從而利于環保。這里所說的“易”是指,伺服系統的軟件編程及操作是從用戶角度動身開發設計,力圖簡單易行,使用戶調試簡單。

文章來歷:中國傳動網

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