Động cơ Servo ( training )

N
R
M
NO
O
R
M

1
Prepared by Tran Cat Tuong


O
N
R
M
1

SERVO MOTOR LÀ GÌ?

2

DÒNG SERVO OMRON

3

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

4

CP1L & SMARTSTEP JUNIOR

5

ỨNG DỤNG
2


1

SERVO MOTOR LÀ GÌ?

N
R
M
O

Động cơ Servo và Động cơ bước (step motor)
Step Motor

Servo Motor

• Điều khiển vòng hở

• Điều khiển vòng kín

• Giá thành rẻ

• Giá thành hơi cao

• Ổn định ở tốc độ nhỏ

• Vận hành tốt ở tốc độ cao

• Thay đổi tốc độ không êm

• Thay đổi tốc độ êm ái

• Hiện tượng mất xung trong
quá trình điều khiển nên
thường bị sai số (tăng tốc,
tải thay đổi, tốc độ cao)

• Điều khiển vị trí chính xác,
độ lặp lại cao nhờ vào thiết
bị phản hồi tín hiệu
(encoder)

3


1

SERVO MOTOR LÀ GÌ?

N
R
M
O

Servo theo tiếng Hy Lạp là Servus (servant – nô lệ)

Đáp ứng một cách trung thành và chính xác theo các lệnh điều
khiển vị trí
Là hệ thống điều khiển dựa trên quan sát sai lệch tốc độ và vị
trí giữa hệ cơ khí (đáp ứng) và lệnh điều khiển.

Servo là hệ thống điều khiển vòng kín
Giá trị đáp ứng được phản hồi về sau khi thực hiện lệnh
Sai biệt giữa giá trị đáp ứng và giá trị lệnh điều khiển sẽ được
hệ thống điều chỉnh xuống bằng 0.
4


1

N
R
M
O

SERVO MOTOR LÀ GÌ?

Sơ đồ điều khiển vòng kín

Motor

+
Command Pulse

+
Deviation Counter

_
Gain

Kp
_
Position Gain

+
Kv

Speed Gain

M

Ki

_

Current

Hồi tiếp dòng điện
Hồi tiếp tốc độ
Speed detection

E
Feedback pulse (hồi tiếp vị trí)
Encoder

Position loop: điều khiển góc quay motor tới vị trí mong muốn

Speed loop: điều khiển motor quay ở tốc độ đặt trước
5

Current loop: cấp dòng cố định đặt trước cho motor


1
Controller

CẤU HÌNH HỆ THỐNG
Cáp I/O

Cáp I/O điều khiển

Bộ điều
khiển có ngõ
ra phát xung
tốc độ cao
Sử dụng các
lệnh phát xung
tốc độ cao để
phát xung điều
khiển cho servo
driver

Phát xung điều khiển
tốc độ, vị trí theo
chương trình người
sử dụng.
Các ngõ vào/ ra điều

khiển phụ trợ.

Driver

N
R
M
O
Cáp motor

Servo Motor

Chứa 1 bộ thông số (parameter)
điều chỉnh các thông số điều
khiển như: độ phân giải xung
phát nhận vào tương ứng với tốc
độ, độ lợi (gain), chức năng các
ngõ vào ra, ….

Cáp encoder: hồi tiếp tốc độ, vị trí
của motor về cho driver

Cáp nguồn Motor:

Cấp nguồn
cho driver

nguồn cấp từ driver
cho motor
6

1

CẤU HÌNH HỆ THỐNG

Controller

Cáp I/O

Driver

N
R
M
O
Cáp motor

Servo Motor

• Servo Driver
Cáp IO thông
dụng

• Servo Motor
• Controller ngõ ra phát xung

PLC có ngõ ra
phát xung

• Các cáp nối

Cáp servo với relay unit
Cáp encoder

Cáp nguồn Motor

Module điều
khiển vị trí
Cáp nguồn

7


1

CẤU HÌNH HỆ THỐNG

Servo Motor Cáp motor Driver

Cáp I/O

N
R
M
O
Controller

Communication unit

PLC có ngõ ra phát
xung

8


2

CÁC DÒNG SERVO OMRON

Switch
vặn chỉnh
tần số
xung vào
và chỉnh
chống
rung

N
R
M
O
Đèn báo
lệnh và
alarm

• Nhỏ gọn
• Công suất 100W – 750W
• Cài đặt chỉ qua các Switch, không
cần bảng thông số phức tạp

• Phù hợp các ứng dụng điều khiển
chạy, dừng đơn giản nhưng đòi
hỏi độ chính xác và độ lặp lại cao
9


2

CÁC DÒNG SERVO OMRON

N
R
M
O

• Nhỏ gọn, công suất 50W – 400W
• Cài đặt và theo dõi thông số dễ dàng bằng
console hoặc CX-Drive
• Ngõ ra encoder có thể cài đặt tùy ý từ 1 – 2500
xung/vòng giúp kiểm tra vị trí từ controller
• Tốc độ đọc xung lên tới 500kHz và bộ nhân xung
sử dụng khi controller có tốc độ xuất xung thấp
• Chống rung, chức năng giới hạn torque

10


2

CÁC DÒNG SERVO OMRON

N
R
M
O

• Công suất 30 – 750W
• Tốc độ tối đa 3000 r/min
• Cài đặt chế độ hoạt động bằng console, PC hoặc
chỉ đơn giản bằng các switch sẵn trên driver
• Nút chỉnh đáp ứng của motor ngay trên driver,
dễ dàng điều chỉnh độ lợi (gain) khi hoạt động
• Motor dạng trụ và dạng khối vuông, thích ứng
với các dạng lắp đặt khác nhau.

11


2

CÁC DÒNG SERVO OMRON

N
R
M
O

• Công suất 50W – 7,5kW
• Các chế độ điều khiển linh
hoạt: position, speed, torque

control
• Ngõ vào analog tham chiếu tốc
độ và torque. Ngoài ra còn có
8 giá trị tốc độ tham chiếu bên
trong, chọn bằng I/O ngoài
• Ngõ vào xung lên tới 2MHz
• Encoder 17bit cho độ chính
xác vị trí nhỏ hơn 1µm

GiẢI PHÁP TIẾT KIÊM CHO ỨNG
DỤNG CÔNG SUẤT LỚN HƠN 750W

12


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

What is Torque (Nm)?
Là lực hướng tới để sinh ra chuyển động quay

What is Rate Torque?
Khả năng sản xuất lực xoắn tối đa của một mô tơ tại một tốc độ
đã cho. lực xoắn mô tơ có thể cung cấp cho tải, thường được chỉ rõ

với giản đồ đường cong lực xoắn/ tốc độ

What is Rate Speed?
Là tốc độ tối đa mà motor có khả năng sản sinh ra một mo-ment
xoắn tối đa như định mức. Và thường được biểu điễn bởi giản đồ
đường cong lực xoắn/ Tốc độ.

13


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

What is a holding torque?
Đôi khi được gọi là mo-ment (lực) xoắn tĩnh. Nó nói lên khả năng
giữ được lực kéo tối đa từ bên ngoài của motor, khi motor đã dừng hẵn.
Lực kéo này không phải do tốc độ quay của motor sinh ra.

What is the Repeated Usage in Torque/Speed Curve?
Đây là vùng cho phép motor tăng / giảm tốc nhanh mà không
bị quá tải

What is the Continuous Usage in Torque/Speed Curve?
Đây là vùng cho phép động cơ quay liên tục , hoạt hoạt động an

toàn với một moment cố định được sản sinh ra bởi động cơ.

14


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

Torque
(N.m)
1.0
0.8

Repeated Usage
0.6

(Các ứng dụng => điều khiển lập lại)
Ex: Dán nhãn

0.4
0.2

Continuous Usage
(Các ứng dụng điều khiển liên tục)

Ex: Kéo định hình dây cáp điện)

Speed
(r/min)
1000

2000

3000

4000

Torque/Speed Curve

5000
15


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
R
M
O

Gain
Position deviation ( vị trí lệch)

Target
Position
(Position
Command)

+
_

X.Position Loop Proportional
Gain( Position gain Kp)

Speed
Command
To
Speed
Loop

Present Position

16


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

Gain
Sự khác biệt giữa vị trí lệch và giá trị đáp ứng trong một
vòng phản hồi là tích giữa độ lợi (Gain) và kết quả đạt được ở
ngõ ra từ vòng phản hồi.
Độ lợi cao hơn sẽ cho giá trị ngõ ra của vòng phản hồi cao
hơn. Vì vậy nếu độ lợi (gain) tăng thì công suất ngõ ra sẽ
tăng, Hệ thống servo có độ lợi cao thì rất lý tưởng , bởi vì nó
sẽ đảm bảo được tốc độ đáp ứng cao và giảm được lỗi.
Tuy nhiên nếu độ lợi quá cao, thì hệ thống servo sẽ làm
cho Motor hoặc máy sẽ bị rung, làm ảnh hưởng đến độ bền
của máy (với những máy có kích thước nhỏ).

17


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

Using Incremental Encoder
I : Tổng số lượng xung phát ra từ Encoder sẽ được
tính từ lúc di chuyển đến điểm dừng hiện tại (
Present value), thông tin của điểm dừng hiện tại sẽ bị
mất đi khi mất nguồn.

Using Absolute Encoder
A: Tổng số lượng xung phát ra từ Encoder sẽ được
tính từ điểm gốc đến thời điểm dừng hiện tại(the zero
position), thông tin của điểm dừng hiện tại sẽ không
bị mất đi khi mất nguồn.
18


3

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

N
O
R
M

Using Incremental Or Absolute Encoder
I (Incremental) movement distance
A (Absolute) movement distance
Position

Mechanical Origin
0

Present Value
50

100

150

19


2

N
R
M
O

Công suất

7.5kW

CÁC DÒNG SERVO OMRON

750W

400W

50W

Chức năng/ giá thành

20

4

SMARTSTEP JUNIOR

N
R
M
O

System configuration

21


4

SMARTSTEP JUNIOR

N
R
M
O

PULSE Switch setting

22


4

SMARTSTEP JUNIOR

N
O
R
M

FILTER setting
Mặc định switch này ở vị trí 0.
Khi động cơ không rung thì không cần chỉnh switch này.

23


4

SMARTSTEP JUNIOR

N
O
R
M

Control I/O signals

24


4

SMARTSTEP JUNIOR

N
O
R
M

Control I/O signals

25