選擇合適的伺服驅(qū)動(dòng)器
對(duì)于確保機(jī)器的正常運(yùn)行和性能至關(guān)重要
以下四個(gè)關(guān)鍵步驟可以幫助您
做出明智的選擇！
1.了解工作模式
驅(qū)動(dòng)模式和軸工作模式取決于應(yīng)用所需的運(yùn)動(dòng)類型，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可選擇扭矩模式、速度模式、位置模式或它們的組合來閉合控制環(huán)路。
位置控制模式
位置模式可以嚴(yán)格控制速度和位置，一般應(yīng)用于定位裝置。
根據(jù)不同的應(yīng)用，數(shù)字驅(qū)動(dòng)器可能更適合用于閉合位置環(huán)；模擬驅(qū)動(dòng)器無法閉合位置環(huán)，需要使用控制器。
扭矩模式
通過外部模擬量的輸入或直接賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，主要應(yīng)用在對(duì)材質(zhì)有要求的纏繞和放卷的裝置中，例如繞線裝置、拉光纖設(shè)備、封蓋軸或沖床等。
模擬和數(shù)字驅(qū)動(dòng)器都可以在扭矩模式下運(yùn)行。
速度模式
通過模擬量的輸入或脈沖的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，一般用于要求控制速度卻不定位的場(chǎng)合中，比如收線機(jī)——收線速度要根據(jù)送線的情況快速調(diào)節(jié)，但不需要定位。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)器可以處理這些數(shù)據(jù)以閉合速度環(huán)。模擬驅(qū)動(dòng)器由于沒有微處理器，因此需要增加模擬反饋，如測(cè)速發(fā)電機(jī)。
2.選擇控制方式
駕駛決策取決于機(jī)器的整體控制架構(gòu)。幾十年來，設(shè)計(jì)一直遵循這種架構(gòu)：可編程邏輯控制器 (PLC) 處理機(jī)器邏輯和輸入/輸出，而專用運(yùn)動(dòng)控制器則計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡。
現(xiàn)代控制架構(gòu)變得更加靈活。個(gè)人電腦可以扮演運(yùn)動(dòng)控制器的角色，某些 PLC 也可以處理多軸運(yùn)動(dòng)，但高度協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)仍然需要運(yùn)動(dòng)控制器，選擇集中式控制還是分布式控制，往往是個(gè)痛點(diǎn)。
集中控制
集中控制是指所有的伺服驅(qū)動(dòng)器都由一個(gè)中央控制器進(jìn)行管理和控制。這種方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和管理。然而，它的缺點(diǎn)是在于如果中央控制器出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)受到影響，導(dǎo)致控制失效。
分布式控制
分布式控制則是將伺服驅(qū)動(dòng)器分布在整個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都配備有自己的控制器，這些控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)相互連接，共同協(xié)作完成控制任務(wù)。
分布式控制的優(yōu)點(diǎn)在于其高度的靈活性和可擴(kuò)展性，即使某個(gè)控制器出現(xiàn)問題，也不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。但是，這種方式的復(fù)雜性較高，維護(hù)和管理的難度也隨之增加。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)器提供了另一種選擇，一些數(shù)字驅(qū)動(dòng)器具有足夠的計(jì)算能力，可以在沒有運(yùn)動(dòng)控制器的情況下自行進(jìn)行路徑規(guī)劃。
3.明確電機(jī)要求
不同電機(jī)有不同驅(qū)動(dòng)器要求。例如，無刷直流電機(jī)需要特定驅(qū)動(dòng)器，而步進(jìn)電機(jī)則需四組功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。根據(jù)不同的控制方式和要求，伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器可分直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)器。
01
直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用直流電源將電機(jī)的電流進(jìn)行控制，其具有速度控制精確、控制原理簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器適用于一些小型的、功率較小的電機(jī)，如自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)販賣機(jī)等。
02
交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用交流電源將電機(jī)的電流進(jìn)行控制，其具有良好的速度控制特性，在整個(gè)速度區(qū)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，高效率、高精確位置控制等優(yōu)點(diǎn)。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器又可以分為同步伺服電機(jī)和異步伺服電機(jī)。
同步伺服電機(jī)主要采用永磁體等技術(shù)制造，具有更好的速度控制特性，適用于低慣量、低噪音等場(chǎng)合；異步伺服電機(jī)則通過使用電容或變壓器來改變轉(zhuǎn)子和定子之間的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。
03
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是一種使用數(shù)字信號(hào)來控制電機(jī)的非常常用的驅(qū)動(dòng)器（嚴(yán)格來說并不是完整的閉環(huán)）。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器通過改變電機(jī)的相位和電流來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化加工、包裝、印刷、紡織等領(lǐng)域。
雖然每種電機(jī)都有專用的驅(qū)動(dòng)器，但也有混合驅(qū)動(dòng)器可用于為多種類型的電機(jī)供電。在使用混合驅(qū)動(dòng)器時(shí)，只需通過軟件正確連接和配置驅(qū)動(dòng)器即可。
埃莫 Platinum Bell 伺服驅(qū)動(dòng)器
Platinum Bell 可支持 2 個(gè)音圈電機(jī)、1 個(gè)無刷直流電機(jī)或二相步進(jìn)電機(jī)。
4.考慮電源因素
為電機(jī)供電是驅(qū)動(dòng)器的基本功能。要準(zhǔn)確定位負(fù)載，驅(qū)動(dòng)器必須提供必要的電壓和電流，使電機(jī)能夠產(chǎn)生扭矩和速度。確定驅(qū)動(dòng)器時(shí)，不僅需要考慮電機(jī)參數(shù)和應(yīng)用要求，還需要考慮驅(qū)動(dòng)器本身的電源。
確定輸出功率
原始設(shè)備制造商常犯的一個(gè)錯(cuò)誤是，根據(jù)應(yīng)用確定電機(jī)的尺寸，然后購(gòu)買一個(gè)能讓電機(jī)以最高速度運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器。這種方法不僅無法優(yōu)化系統(tǒng)性能，還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，甚至過早出現(xiàn)故障。對(duì)于非常簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，以最大扭矩或最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行電機(jī)可能就足夠了，但重要的是要考慮整體情況。
驅(qū)動(dòng)器有最大電流規(guī)格，但大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器也能在短時(shí)間內(nèi)超過峰值電流。這使得電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合能夠產(chǎn)生突發(fā)的高扭矩，也稱為過扭矩或過電流模式。如果軸主要以較低扭矩運(yùn)行，但偶爾需要高扭矩爆發(fā)，則可以購(gòu)買較小、較便宜的驅(qū)動(dòng)器，并在過流模式下使用，以提供扭矩峰值。不過，使用這種技術(shù)時(shí)必須小心謹(jǐn)慎，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器只能在有限的時(shí)間內(nèi)提供峰值電流而不會(huì)燒毀。
確定輸入功率
要實(shí)現(xiàn)理想的系統(tǒng)性能，就必須為驅(qū)動(dòng)器提供適當(dāng)?shù)妮斎牍β省Ｐ枰貏e注意電池供電系統(tǒng)，性能和最大限度地延長(zhǎng)每次充電的運(yùn)行時(shí)間是主要考慮因素。選擇高效驅(qū)動(dòng)器，并盡可能采用過扭矩技術(shù)以盡量減小驅(qū)動(dòng)器的尺寸，從而節(jié)省電能。對(duì)于涉及啟動(dòng)、停止或轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，可考慮使用再生驅(qū)動(dòng)器。
減速時(shí)，電機(jī)會(huì)產(chǎn)生多余的功率。必須消除多余的功率。可以通過電阻器以熱能形式散失。如果您想收集這些功率并將其循環(huán)回電池，則應(yīng)使用再生驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于便攜式產(chǎn)品來說，再生驅(qū)動(dòng)器具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
與功率密度一樣，驅(qū)動(dòng)器越小、越輕，整個(gè)便攜式系統(tǒng)也就越小、越輕，這也會(huì)大大增加動(dòng)力車輛的循環(huán)時(shí)間。如果系統(tǒng)包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，則電池可為所有驅(qū)動(dòng)器供電。這就需要在驅(qū)動(dòng)器尺寸和電池電壓之間進(jìn)行權(quán)衡。
總 結(jié)
選擇合適的驅(qū)動(dòng)器，您需要了解的四個(gè)關(guān)鍵步驟是：
1. 根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的工作模式。
2. 考慮控制方式的靈活性和可靠性。
3. 明確電機(jī)要求，選擇匹配的驅(qū)動(dòng)器。
4. 考慮電源因素，確保驅(qū)動(dòng)器能提供足夠的電壓和電流。
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