2015-12-22 瀏覽量 1802
????????通用型交流伺服與專用型交流伺服是目前常用的兩類交流伺服驅動裝置,前者可以被用于運動控制的各領域,后者一般與CNC配套使用,在數控機床上的使用最為廣泛。鑒于有較多的人對配套通用伺服的CNC系統與配套專用伺服的CNC系統在認識上還存在模糊,因此,在選配數控系統、購買數控機床時可能會過多地考慮價格因素,導致在加工、使用時產生各種問題。本文將對此進行論述,以供同行參考。
????????1 共同點
????????作為交流伺服驅動器,不但需要實現大范圍、恒轉矩變速,而且應能夠通過上級位置控制裝置(如CNC等)實現位置的控制,故無論通用伺服還是專用伺服都是一種以位置控制為主要特征的交流電動機控制系統,其速度、轉矩控制服務于位置控制。因此,它們都可以與CNC配套使用,以實現坐標軸的位置控制要求,這是其共同點之一。
????????交流伺服驅動對調速的要求比變頻器、交流主軸驅動器更高,且早期基于經典控制理論的方波永磁同步電動機(Brush Less DC Motor--BLDCM電動機,亦稱無刷直流電動機)的專用交流伺服已很少使用。因此,當前無論是通用伺服還是專用伺服都需要配套驅動器生產廠家專門設計的正弦波永磁同步伺服電動機(Permanent—Magnet Synchronous Motor--PMSM電動機),這是其共同點之二。
????????當前的交流伺服驅動器都采用了全數字閉環矢量控制、PWM變頻技術,故驅動器的主回路均采用“交一直一交”PWM變頻的拓撲結構,所使用的電力電子器件以第三代“復合型”器件IGBT與第四代功率集成電路IPM為主導器件。因此,它們在控制理論與技術、主回路拓撲結構、所使用的電力電子器件等方面也無區別,這是其共同點之三。
????????2 通用伺服的特點
????????通用伺服驅動器是一種本身帶有閉環位置控制功能、可以直接通過外部的脈沖指令控制伺服電動機位置與速度的控制器,只要改變指令脈沖的頻率與數量,即可以達到改變運動速度與定位位置的目的(圖1)。通用伺服通常既可以接收線驅動輸出與集電極開路輸出的正反轉脈沖信號(或脈沖加方向信號),也可以接收相位差為90°的籌分脈沖信號。在先進的驅動器上。還可以采用網絡總線控制技術。但是,為了保證驅動器的通用性,使所使用的總線與通信協議必須是通用的與開放的CC-Link、PROFIBUS、Device-NET、CAN Open等的通用總線與協議。
????????通用伺服驅動器是一種獨立的位置控制裝置,它對上級位置控制器(指令脈沖的提供者)無要求,脈沖可以來CNC或PLC等。為了進行驅動器與位置指令脈沖的匹配,驅動器必須帶有用于數據設定和顯示的操作而板。此外,由于通用伺服的位置控制和調節功能由馭動器本身實現。因此,位置與速度檢測信號無需反饋到CNC上;但為了回參考點的需要,電動機的零位脈沖需要要輸入到CNC。
????????也就是說,配套通用伺服的CNC裝置實際上只相當于一個簡單的指令脈沖發生器,它并不能對定位與輪廓加工所產生的跟隨誤差、實際運動速度與位置等屯要參數進行控控,坐標軸與坐標軸也是各自獨立的運動。也不能根據實際位置調整7J具運動軌跡、
????????正因為如此,我們在選擇CNC系統或機床時必須清醒地認識到:配套通用伺服驅動的CNC系統,相對于CNC而言,其坐標軸的位置控制是開環的。從這一意義上說。通用伺服驅功的作用實際上類似于步進驅動器,只是它可以進行位鈴的連續控制、也不存在“失步”現象而已。因此,這樣的CNC系統不但不能通過CNC進行驅動器參數的設定與優化。而且與配套專用伺服的CNC系統栩比無淪在定位精度、輪娜控制性能(例如圓弧插補、橢圓加工等)等方面都存在明顯的差距。
????????3 專用伺服的特點
????????專用伺服驅動動是指必須與特定位置控制器(如CNC)配介使用的驅動器。FANUC公司生產的αi,βi系列交流伺服(圖2)、SIEMENS公司生產的611U系列交流伺服等均屬于專專用伺服驅動器
????????目前,專用驅動器與CNC之間都采用專用的內部總線連接(如FANUC的FSSB總線,SIEMENS的PROFIBUS總線等),并以以網絡通信的形式實現馭動器與CNC之間的數據傳輸,伺服總線使用專門的通信協議。對外部無開放性,驅動器不可以獨立使用。
????????專用伺服驅動的最大特點是位跳控制在CNC上實現,它將所有坐標軸的運動作為招體進行控制,CNC不但能夠實時監控坐標軸的位置跟隨誤差、實際運動速度與位性等爪要參數,而且還可以進行坐標軸之間的協調控制。因此,它是種真正意義上的位置閉環系統。其定位精度輪廓控制性能要遠遠優于使用通用伺服的CNC系統在先進的CNC系統上,還可以通過“插補碗加減速”、“AI先行控制(Advanced Preview Control)”等可瞻控制功能。進一步提尚輪廓加工精度。
????????對使用專用伺服驅動的CNC系統來說,其驅動器的參數設定、狀態監控、調試與優化等均可直接在CNC的MDI/LCD單元上進行對此,驅動器不需要操作面板。
????????4 結語
????????綜仁所述、配套專用伺服驅動的CNC系統控制復雜、技術難度大、價格也較高,但定位精度高、輪廓加工精確;而通用伺服驅功則其有使用方便、控制容易、價格便宜、對CNC的要求低等優點因此。受到了經濟CNC生產廠家的青睞,但必須看到,這樣的CNC系統本質上只是開環步進系統的改進,并不能滿足高精度定位與輪廓校制的要求,在這一點機床生產廠家與用戶必須有清醒的認識。
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