Bảo Dưỡng Công Nghiệp Việt Nam Vinamain.com Hệ thống servo Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hệ thống servo gì? Nó hệ thống để kiểm soát dụng cụ khí phù hợp với biến đổi vị trí tốc độ mục tiêu giá trị Cơ cấu định vị: Hệ thống servo không đơn giản phương pháp thay điều khiển vị trí tốc độ cấu học, thiết bị khí đơn giản, hệ thống servo trở thành hệ thống điều khiển phương pháp điều khiển vị trí tốc độ Sau số ví dụ cấu định vị: Cơ cấu định vị đơn giản : Các vị dụ cấu xy lanh hay trục cam hay ly hợp phanh hãm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Ưu điểm cấu đơn giản, rẻ tiền, hoạt động tốc độ cao Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển servo motor Cơ cấu điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín Ưu điểm cấu độ xác đáp ứng tốc độ cao, dễ dàng thay đổi vị trí đich tốc độ cấu chấp hành GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Cơ cấu chuyển động định hướng Cơ cấu chuyển động theo hướng định định từ điều khiển Chuyển động chuyển động tịnh tiến hay quay Ưu điểm cấu chấp hành đơn giản nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động (do truyền động êm) Backlash hiệu chỉnh: Backlash hiểu nôm na giới hạn chuyển động hệ thống servo.Tất thiết bị khí có điểm trung tính chuyển động quay theo chiều dương âm (cũng giống động trước đảo chiều vận tốc phải giảm 0) Xét chuyển động tịnh tiến lui tới hình sau: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Chuyển động tính tiến điều khiển động servo Chuyển động tới lui giới hạn khoản trống hình Như động quay theo chiều dương chiều âm theo số vòng định để chuyển động quét lên toàn khoản trống không vượt khoản trống (đây điều kiện cốt lõi việc điều khiển động servo) Giới hạn gọi backlash Tuy nhiên thực tế độ động quay vòng xác để trượt trựơt xác quét lên toàn khoản trống khó thực bù trừ cho Và hệ thống servo thiết có hàm lệnh thực việc bù trừ, hiệu chỉnh Như hình vẽ trên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu chỉnh cộng/trừ số lượng xung lệnh điều khiển xung lệnh hiệu chỉnh không tính đến đếm xung GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hệ thống điều khiển Có ba dạng : Điều khiển vòng hở: Nghĩa điều khiển vị trí đặt lệnh cho động quay mà Điều khiển nửa kín: Ở số vòng quay step motor mã hóa hồi tiếp điều khiển vị trí Nghĩa đến động step quay số vòng định tùy thuộc vào “ lệnh” điều khiển vị trí, nói cách khác điều khiển vị trí lệnh cho chạy dừng động theo lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ người thiết kế Điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc hồi tiếp từ trục động mà vòng hồi tiếp lúc hồi tiếp vị trí bàn chạy thong qua thướt tuyến tính Lúc điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay motor mà điều khiển trực tiếp vị trí bàn chạy Nghĩa sai số tĩnh sai khác bánh hay hệ thống truyền động loại bỏ GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Cấu hình hệ thống servo: Động servo Sự khác biệt động servo so với động sử dụng cảm ứng từ nói chung có máy dò để phát tốc độ quay vị trí Bộ điều khiển (Tính hiệu đầu vào) Điều khiển tốc độ đông servo quay với tốc độ tương ứng với tính hiệu điện áp đầu vào VÌ giám sát tốc độ quay đông thời điểm GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Sơ đồ khối điều khiển động servo với vòng hồi tiếp vị trí tốc độ: Trong phần A B C phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp hiệu chỉnh lệnh Phần D E cấu thực thi hồi tiếp Các phần A B C phổ dụng sơ đồ khối điều khiển, phần D E tùy thiết bị sử dụng mà chúng có khác đôi chút chất chúng hoàn toàn giống Sau số ví dụ phần D E thường gặp GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hoặc: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1.2.servomotor Hình thức bên tên Số lượng ngõ Loại servomotor Số series Ngày sản xuất Số lượng tốc độ motor Mẫu số Tiêu chuẩn servomotor Tên Servomotor Sigma II Series SGMAH SGMPH SGMGH SGMBH Công suất servomotor Nguồn cung cấp A:200V B:100V D:400V Thông số series encoder GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI Thông số kỹ thuật phanh 1:tiêu chuẩn C:phanh với nguồn 24VDC E:S+C SGMPH:xem catalog cài đặt Thông số kỹ thuật trục quay Thay đổi thiết kế A SGMAH SGMPH SGMGH(1500rmp) SGMBH E SGMPH SGMBH A=200% B=250% SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10 Công suất sevomotor Encoder series Mã số 1 A B C Thông số kỹ thuật SGMAH SGMPH SGMGH SGMUH SGBMH 16-bit mã hóa tuyệt đối 17-bit mã hóa tuyệt đối 13-bit mã hóa gia tăng 16-bit mã hóa gia tăng 17-bit mã hóa gia tăng Tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn - - - - Tiêu chuẩn Tùy chọn Tiêu chuẩn Tùy chọn Tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn - - - - - - Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 129 (Không thay đổi.) Pn112 Pn113 % - Pn114 Pn115 Pn116 Pn117 % to 1000 to 10000 to 400 to 1000 to 1000 20 to 100 100 1000 200 32 16 100 * Sau thay đổi tham số này, chu kỳ mạch nguồn cung cấp lượng kiểm soát phép cài đặt ** Hạn nhiều hợp lệ có tham số Pn002.2 Encoder tuyệt đối sử dụng thiết lập đến "2" Các giá trị xử lý phạm vi "32.767 32.768" cho cài đặt khác giá trị thay đổi Không có cần phải thay đổi giới hạn nhiều trừ trường hợp đặc biệt Hãy cẩn thận không để thay đổi thiết lập, trừ cần thiết *** Các thiết lập tham số Pn111 hợp lệ có tham số Pn110.1 thiết lập để Thể loại Số tham Tên Đơn vị Thiết Thiết lập số lập mặc định range Pn118 % 20 to 100 100 Pn119 s-1 to 50 2000 Tham số quay ngược Pn11A 0.1% to 1000 Tham số (Không thay đổi.) 2000 tăng Pn11B Hz to 150 50 Pn11C Hz to 150 70 Pn11D % to 150 100 Pn11E % to 150 100 Pn11F ms to 2000 Pn120 0.01ms to 51200 Pn121 Hz 10 to 50 250 Pn122 Hz to 250 Pn123 % to100 Pn200 * Công tắc lựa chọn tham 0000 chiếu kiểm soát vị trí Tham số Pn201 * GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI PG Divider p/r 16 to 16384 SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 130 vị trí Pn202 * Pn203 * Pn204 Electronic Gear Ratio (Numerator) Electronic Gear Ratio (Denominator) Thông số tham chiếu vị trí Accel / Decel 0.01ms Thiết lập giới hạn MultiTurn ** Tham số quay ngược (Không thay đổi.) Công tắc chức kiểm soát vị trí * Thời gian trung bình tham chiếu momen vị trí Tham chiếu ngõ vào tốc độ tăng rev Pn301 Tốc độ rpm Pn302 Tốc độ rpm Pn303 Tốc độ rpm Pn304 Tốc độ chạy rpm Pn305 Thời gian khởi động bắt đầu tăng tốc Thời gian khởi động bắt đầu giảm tốc Lựa chọn số thời gian tham chiếu tốc độ Lựa chọn số thời gian tốc độ phản hồi ms Pn205 * Pn206 * Pn207 * Pn208 * Pn300 Tham số tốc độ Pn306 Pn307 Pn308 P/rev 0.01ms 0.01V / tốc độ đánh giá cao ms 0.01ms 0.01ms 16384 to 65535 to 65535 to 6400 0 to 65535 513 to 65535 - 65535 to 6400 150 to 3000 0 to 10000 to 10000 to 10000 to 10000 to 10000 to 10000 to 65535 to 65535 100 16384 0000 600 200 300 500 0 40 Sau thay đổi tham số này, chu kỳ mạch kiểm soát nguồn cung cấp lượng phép cài đặt GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 131 ** Hạn chế nhiều hợp lệ có tham số Pn002.2 Encoder tuyệt đối sử dụng thiết lập đến "2" Các giá trị xử lý phạm vi "32.767 32.768" cho cài đặt khác giá trị thay đổi Không cần phải thay đổi giới hạn nhiều trừ trường hợp đặc biệt Hãy cẩn thận không để thay đổi thiết lập, trừ cần thiết Thể loại Số tham Tên Đơn vị Thiết lập Thiết lập số range mặc định Tham số Pn400 Tham chiếu Mô-men 0.1V/rated 10 to 30 momen xoắn đầu vào tăng torque 100 xoắn Pn401 Lựa chọn số thời 0.01ms to 100 gian tham chiếu Mô-men 65535 xoắn Pn402 Giới hạn momen xoắn % to 800 800 thuận Pn403 Giới hạn momen xoắn % to 800 800 ngược Pn404 Giới hạn momen xoắn % to 800 100 thuận Pn405 Giới hạn momen xoắn % to 800 100 ngược Pn406 Dừng khẩn cấp momen % to 800 800 xoắn Pn407 Điều khiển hạn chế tốc độ rpm to 10000 momen xoắn nội 10000 Pn408 Công tắc chức mô0000 men xoắn Pn409 Mức lọc tần số Hz 50 to 2000 2000 Tham số Pn500 Định vị khổ hoàn ref units to 250 thứ tự thành Pn501 Cấp Zero Clamp rpm to 10 10000 Pn502 Cấp phát chuyển rpm to 20 động 10000 Pn503 Chiều rộng tín hiệu tốc độ rpm to 100 đầu trùng hợp ngẫu nhiên Pn504 Chiều rộng tín hiệu ref units to 250 1024 NEAR Pn505 Cấp tràn 256 ref to units 32767 Pn506 Thời gian Delay tham 10ms to 50 100 GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 132 chiếu phanh Servo OFF Pn507 Tham số thứ tự Pn508 Pn509 Tham số khác Cấp phanh tham chiếu tốc rpm độ đầu Thời gian cho tham 10ms chiếu phanh Motor hoạt động Thời gian giữ tạm thời ms Pn50A Lựa chọn tín hiệu đầu vào * Pn50B* Lựa chọn tín hiệu đầu vào Pn50C Lựa chọn tín hiệu đầu vào * Pn50D Lựa chọn tín hiệu đầu vào * Pn50E Lựa chọn tín hiệu đầu * Pn50F Lựa chọn tín hiệu đầu * Pn510 * Lựa chọn tín hiệu đầu Pn511 * Tham số ngược (Không thay đổi) Pn512 * Cài đặt tín hiệu đầu ngược Pn600 Năng lực điện trở tái tạo ** Pn601 Tham số ngược (Không thay đổi) to 10000 10 to 100 50 2100 - 20 to 1000 - - - 8888 - - 8888 - - 3211 - - 0000 - - 0000 - - 8888 8888 - - 0000 10W đến tối đa*** đến tối đa*** - 20 6543 * Sau thay đổi tham số này, chu kỳ mạch kiểm soát nguồn cung cấp lượng phép cài đặt ** Thông thường thiết lập đến "0" Khi sử dụng điện trở bên tái tạo, thiết lập công suất (W) điện trở tái sinh *** Các giới hạn Công suất tối đa (W) khuếch đại servo GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 133 2.Lựa chọn tín hiệu đầu vào Thông Số thứ Tên số tự Chế độ phân bổ tín hiệu đầu vào Cài đặt Mô tả Pn50A 1 Tín hiệu / S-ON (Servo ON thấp.) A GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI Thiết lập mặc định Thiết lập trình tự phân bổ tín hiệu đầu vào tương tự cho SGDB servo amplifier Có thể tự phân bổ tín hiệu đầu vào Đầu vào từ SI0 0: SI0 (CN1-40) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI1 (CN1-41) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI02(CN1-42) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI3 (CN1-43) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI4 (CN1-44) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI5 (CN1-45) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào từ SI6 (CN1-46) đầu vào ký hiệu đầu cuối Bộ tín hiệu ON Bộ tín hiệu OFF Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI0 (CN1-40) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 134 đảo ngược từ SI1 (CN1-41) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI2 (CN1-42) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI3 (CN1-43) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI4 (CN1-44) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI5 (CN1-45) đầu vào ký hiệu đầu cuối Đầu vào tín hiệu đảo ngược từ SI6 (CN1-46) đầu vào ký hiệu đầu cuối Tương tự 1: SI1 đến F Tương tự 2: SI2 đến F Tương tự 3: SI3 đến F Tương tự 4: SI4 B C D E F Pn50B GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI Tín hiệu / P-CON (điều khiểnP thấp.) Tín hiệu P-OT (Ovetravel cao.) Tín hiệu N-OT (Overtravel cao.) Tín hiệu / ALMRST (Báo động thiết lập lại thấp.) đến F SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Pn50C Tín hiệu / P-CL đến (kiểm soát momen F xoắn thấp.) tín hiệu / N-CL ( kiểm soát momen xoắn thấp.) Tín hiệu / SPD-D (lựa chọn thiết lập tốc độ nội) Tín hiệu / SPD-A (lựa chọn thiết lập tốc độ nội) Tín hiệu / SPD-B (lựa chọn thiết lập tốc độ nội) Tín hiệu / C-SEL (Công tắc chế độ điều khiển) Tín hiệu /ZCLAMP (Zero kẹp) tín hiệu / INHIBIT (Vô hiệu hóa xung tham chiếu) Tín hiệu /G-SEL (Gain Switching) (Reserved) Pn50D Trang 135 Tương tự 5: SI5 đến Tương tự 6: SI6 đến F Tương tự 8: OFF đến F Tương tự 8: OFF đến F Tương tự 8: OFF đến F Tương tự 8: OFF đến F Tương tự 8: OFF đến F Tương tự 8: OFF đến F đến F Tương tự 8: OFF Tương tự 8: OFF * Khi Pn50A.0 thiết lập cho khuếch đại servo SGDH, có phương thức sau tương thích: Pn50A.1 = 7, Pn50A.3 = 8, Pn50B.0 = GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 136 3.Lựa chọn tín hiệu ngõ Thông số Số thứ Tên tự Pn50E Tín hiệu / COIN Cài đặc Mô tả 1 Tín hiệu / V-CMP 0-3 Disabled Số lượng ngõ từ SO1 (CN1-25, 26) đầu cuối ngõ Số lượng ngõ từ SO2 (CN1-27, 28) đầu cuối ngõ Số lượng ngõ từ SO3 (CN1-29, 30) đầu cuối ngõ Tương tự Tín hiệu / TGON 0-3 Tương tự Tín hiệu / S-RDY 0-3 Tương tự 3 Tín hiệu / CLT Tín hiệu / VLT Tín hiệu / BK Tín hiệu / WARN Tín hiệu / NEAR Reserved Không sử dụng Không sử dụng Đầu tín hiệu đảo ngược cho SO1 (CN-25 26) Đầu tín hiệu đảo ngược cho SO2 (CN-25 26) Đầu tín hiệu đảo ngược cho SO3 (CN-25 26) Không sử dụng 0-3 0-3 0-3 0-3 0-3 0-3 0 Tương tự Tương tự Tương tự Tương tự Tương tự Tương tự Tín hiệu đầu không đảo ngược Tín hiệu đầu đảo ngược Tín hiệu đầu không đảo ngược Tín hiệu đầu đảo ngược Tín hiệu đầu không đảo ngược Tín hiệu đầu đảo ngược - Pn50F Pn510 Pn512 GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI 1 - Thiết lập mặc định 1: SO1 1: SO1 2: SO2 3: SO3 0: Không sử dụng 0 0: Không sử dụng SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 137 4.PLC FX1S Ø Đặc tính đơn vị plc 1.Kích thước plc fx1s Cách đọc ký hiệu: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 138 2.Các đầu ngõ vào plc: Fx1s-10MT-DSS Ngõ transitor,nguồn DC 3.Cách bố trí xếp không gian plc GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 139 4.Nguồn cung cấp Cách đấu dây nguồn DC Trong đó: 1:nguồn cung cấp 24VDC,+10%-15% 2:cầu chì 3:dừng khẩn cấp 4:công tắc nguồn 5:Đèn báo thị hoạt đông 6:nguồn cung cấp cho tải 7:điện trở nối đất 100Ω nhỏ 8.cầu chì 9:đơn vị 10:CB GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 140 Ngõ vào: Đặc tính ngõ vào 24V Ø Cách kết nối dây ngõ vào: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 141 1.Ngõ ra: Đặc tính ngõ ra: 2.Cách đấu dây ngõ transitor GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 142 Trong đó: 1:không sử dụng đầu cực 2:dừng khẩn cấp 3:cầu chì 4:cuộn dây tiếp điểm contactor 5:nguồn cung cấp dc 6:đèn báo 7:diode bảo vệ chống dòng ngược 8:tải cảm GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn sử dụng Sigma II Series Servo System FULLY CLOSED INTERFACE UNIT USER'S MANUAL Kết nối kỹ thuật số Yaskawa Sigma-II Series Amplifier Động servo Biên dịch: Lâm Quỳnh Trang - Lê Trọng Hiền - Nguyễn Minh Trung - Đoàn Hiệp Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh - Chương trinh PFIEV Programmable Logic Controllers AC Servo Drives TIÊU CHUẨN CHỨC NĂNG SERIES SERVOMOTOR LOẠI: SGMAH-SGMPH-, SGMGH-, SGMSH-, SGMDHSERIES SERVOPACK LOẠI: SGDM-YASKAWA GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ... Các loại tính Servo Motors: Động Servo phân loại thành động servo DC, động servo AC, động bước Có hai loại động servo AC , động servo đồng động servo loại cảm ứng Phân loại động servo: GVHD: Ths... sai khác bánh hay hệ thống truyền động loại bỏ GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Cấu hình hệ thống servo: Động servo Sự khác biệt động servo so với động... ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1.2.servomotor Hình thức bên tên Số lượng ngõ Loại servomotor Số series Ngày sản xuất Số lượng tốc độ motor Mẫu số Tiêu chuẩn servomotor Tên Servomotor Sigma II Series