Controlador de motor del servo

Les conductes de servo són un component crucial dels sistemes de servo, provocant la gran majoria dels fracassos del sistema del servo. La sèrie de Servo Drive de Tonghang experimenta proves del sistema abans de la producció i l'ús. Es tracta d’un mètode d’avaluació crucial per a la seguretat i l’estabilitat del sistema de servo. A mesura que les conductes de servo es tornen més complexes, els requisits de qualitat per a l'estabilitat del sistema de servo i altres paràmetres continuen augmentant. Els mètodes tradicionals de prova de la unitat de servo es basen en proves manuals, que són ineficients, costoses i no tenen precisió garantida, cosa que els fa inadequats per a les necessitats actuals. Per garantir la qualitat de la fàbrica de les unitats de servo, millorar l’eficiència de les proves de producte i millorar el sistema de proves de Servo Drive, hem dissenyat un sistema eficient i fiable del sistema de proves de Servo Drive, convertint -nos en un dels fabricants del sistema de servo amb les inversions més altes en R + D de la indústria.

Les funcions principals del nostre sistema de proves són carregar el motor i configurar els paràmetres de la unitat de servo per complir les condicions de prova. Controlant la unitat de servo en temps real i recollint dades del sensor de parell, es poden implementar articles de prova específics. Els resultats demostren que el sistema pot provar diversos indicadors tècnics, proporcionant un sistema de prova fiable per a la producció de conductes de servo.

Principi de composició i funcionament del sistema

El sistema de proves de Servo Drive de CA consta de dues parts: maquinari i programari. El sistema de maquinari es divideix en tres mòduls principals:

Mòdul de comunicació entre l’ordinador amfitrió i la unitat de servo;

Mòdul de càrrega, que proporciona la càrrega necessària per a les proves;

Mòdul d’adquisició, que proporciona dades de servo motor a l’ordinador amfitrió.

El programari es divideix en tres mòduls principals:

Mòdul bàsic de configuració de la unitat de servo;

Mòdul de configuració de paràmetres de prova;

Mòdul de prova de la unitat de servo.

El mòdul de comunicació selecciona equips de comunicació adequats per connectar els diversos mòduls funcionals, permetent la comunicació entre els diferents dispositius del sistema i garantint una transmissió de dades precisa i completa i la veritable - efectivitat de temps de les ordres de control. El mòdul d’adquisició de dades, que actua com a pont crucial entre el programari i el maquinari, transmet dades recollides al mòdul de processament de dades de l’ordinador amfitrió per a l’anàlisi i el judici dels resultats de les proves. El mòdul del sistema d’aplicació de càrrega aplica la càrrega adequada al motor en prova basada en el valor de càrrega establert per l’ordinador amfitrió, garantint que el sistema servo compleixi les condicions de càrrega necessàries per a la prova. El mòdul bàsic de configuració prepara la unitat de servo de CA per a la prova, la configuració dels paràmetres de la unitat de servo i la realització de proves de motor simples per assegurar un funcionament adequat dins del sistema de prova. El mòdul de configuració del paràmetre de prova configura els paràmetres de la unitat durant la fase de preparació de la prova per complir el mode de control i els requisits de l'estat de càrrega. El mòdul de prova dissenya mètodes de prova per als ítems de prova rellevants i controla el funcionament de la unitat segons els mètodes de prova durant la prova. Aquest sistema inclou un pou - Human - interfície de màquina, permetent als usuaris controlar completament el sistema de prova de la unitat de servo a través de l'ordinador amfitrió.

Principi de composició i funcionament del sistema

El sistema de proves de Servo Drive de CA consta de dues parts: maquinari i programari. El sistema de maquinari es divideix en tres mòduls principals:

Mòdul de comunicació entre l’ordinador amfitrió i la unitat de servo;
Mòdul de càrrega que proporciona la càrrega necessària per a les proves;
Mòdul d’adquisició que proporciona dades de servo motor a l’ordinador amfitrió.

El programari es divideix en tres mòduls principals:

Mòdul de configuració bàsica del controlador de servo;
Mòdul de configuració de paràmetres de prova;
Mòdul de prova de controlador de servo.

El mòdul de comunicació selecciona equips de comunicació adequats per connectar els diversos mòduls funcionals, permetent la comunicació entre els diferents dispositius del sistema i garantint una transmissió de dades precisa i completa i la veritable - efectivitat de temps de les ordres de control. El mòdul d’adquisició de dades, que actua com a pont crucial entre el programari i el maquinari, transmet dades recollides al mòdul de processament de dades de l’ordinador amfitrió per a l’anàlisi i el judici dels resultats de les proves. El mòdul del sistema d’aplicació de càrrega aplica la càrrega adequada al motor en prova basada en el valor de càrrega establert per l’ordinador amfitrió, garantint que el sistema servo compleixi les condicions de càrrega necessàries per a la prova. El mòdul bàsic de configuració prepara la unitat de servo de CA per a la prova, la configuració dels paràmetres de la unitat de servo i la realització de proves de motor simples per assegurar un funcionament adequat dins del sistema de prova. El mòdul de configuració del paràmetre de prova configura els paràmetres de la unitat durant la fase de preparació de la prova per complir el mode de control i els requisits de l'estat de càrrega. El mòdul de prova dissenya mètodes de prova per als ítems de prova rellevants i controla el funcionament de la unitat segons els mètodes de prova durant la prova. Aquest sistema inclou un pou - Human - interfície de màquina, permetent als usuaris controlar completament el sistema de prova de la unitat de servo a través de l'ordinador amfitrió.

Disseny de maquinari del sistema

El sistema de maquinari consisteix en una unitat de control principal, un sistema de servo i un sistema de càrrega de càrrega.

Disseny del mòdul de comunicació

Aquest mòdul de disseny ha d’implementar l’intercanvi de dades entre diversos dispositius, garantint la transmissió de temps real - i la precisió de les dades. El contingut de transmissió de dades d’aquest sistema inclou instruccions de configuració de la unitat de servo, instruccions de control del motor i dades de control d’estat de la unitat de servo. Per a les instruccions de configuració de la unitat de servo, el procés de transmissió de dades no té requisits de rendiment elevats i la interfície de comunicació RS485 pot complir -les. Per a les instruccions de control del motor i les dades de control de l'estat de la unitat de servo, una gran precisió, un bon rendiment de temps real - i les taxes de transmissió de dades elevades. Com que la unitat de servo en aquest disseny té tant interfícies de comunicació CAN com RS485, es van seleccionar els equips de Dispositius Canalystl i Z - per facilitar la comunicació de dades del dispositiu Inter {{9} per a diferents tipus de contingut de transmissió.

Disseny del mòdul d’adquisició

Aquest mòdul de disseny necessita recopilar dades de velocitat i de parell del motor en prova, garantint una alta precisió, estabilitat i fortes capacitats d’interferència anti-.

El mòdul d’adquisició utilitza un sensor de parell de rang micro - i el seu parell, velocitat i mesurador de potència que l’acompanya com a equip d’adquisició de dades. Aquest sensor ofereix un excel·lent rendiment, capaç de detectar tant la força de torsió com de velocitat i de l’eix, amb alta precisió, excel·lent estabilitat i fortes capacitats d’interferència anti -, complint els requisits de rendiment. El sensor de parell està connectat a l'extrem de treball del servo motor i la interfície de comunicació RS485 del mesurador de potència està connectada a la interfície de comunicació RS485 de la placa de control, formant el mòdul d'adquisició de dades del sistema.

Disseny de mòduls d'aplicació de càrrega

Aquest mòdul de disseny aplica una càrrega al motor. El valor de càrrega s’estableix mitjançant una entrada d’ordinador amfitrió o un botó d’ajust manual, garantint una sortida de càrrega estable i consistent amb un error baix.

El mòdul d’aplicació de càrrega consisteix en un fre d’histèresi, un controlador d’histèresi i una placa de control. El sistema de prova requereix una aplicació de càrrega segura i estable al motor. Els frens de la histèresi ofereixen l’avantatge de mantenir un parell gairebé constant independentment de la velocitat de lliscament i poden controlar la sortida de parell elevada amb corrent baix. Per tant, aquest sistema de càrrega es va dissenyar amb un fre d’histèresi. El valor de càrrega establert per l’ordinador d’amfitrió es rep mitjançant una interfície RS485 i, després del processament de dades, un valor analògic que representa el valor de parell real és la sortida. Per a 24 VCC ... A més de la regulació de tensió directa, la tensió - Els frens d’histèresi controlats generalment utilitzen un control de corrent més refinat. La reglament i el control del parell de fre de la histèresi s’aconsegueix ajustant el corrent de corrent continu que flueix a través de la bobina electromagnètica per determinar el parell de sortida. El parell i el corrent estan relacionats linealment i l’ús d’una font de corrent constant minimitza els errors de la deriva causats per factors de fre externs. La placa de control és un mòdul clau del sistema de càrrega -, proporcionant la càrrega del motor. Aquesta càrrega - La placa aplicant utilitza el STM32F103ZET6 com a nucli de processament de la placa de control, amb dues sortides analògiques, tres interfícies RS485, una interfície RS232, una interfície RS422, una interfície CAN, un mòdul LED i un mòdul Pushbutton. Com que el controlador d’histèresi requereix un rang de tensió d’entrada de 0-5V, el circuit de sortida analògic està dissenyat combinant el convertidor intern de DA del xip STM32F103ZET6 amb un circuit d’amplificador OP. El mòdul LED, combinat amb el mòdul PushButton, implementa funcions com ara commutació de mode, configuració de paràmetres i visualització d'estat de la placa de control.

Disseny de programari

Disseny de programari del sistema

L’ordinador d’amfitrió del sistema es va desenvolupar mitjançant la plataforma QT, aprofitant Modbus i pot obrir protocols de comunicació per transmetre i rebre ordres de dades i control, mostrant -les finalment a la interfície d’usuari. Basat en una anàlisi de requisits de temps real funcionals específics -, els mòduls de tasca es van dividir en temps real - i no - reals -. Procés els objectes de dades del protocol Open es van utilitzar per assegurar la finalització precisa i puntual de les tasques de temps real -.

Disseny del mòdul funcional del sistema

Aquest sistema de programari adopta un concepte de disseny modular. A partir dels requisits generals del sistema, les funcions del programari es divideixen en un mòdul de connexió de dispositiu, un mòdul de configuració bàsica de Servo Drive, un mòdul de configuració de condició de prova i un mòdul de prova.

Disseny del mòdul de connexió del dispositiu

Quan es llanci el programari informàtic amfitrió, es mostrarà un quadre de diàleg Configuració de comunicació. En aquest quadre de diàleg, seleccioneu el port de comunicació desitjat, la taxa de comunicació, la gamma d’exploració del dispositiu, etc.
1) Connecteu/desconnecteu: quan connecteu, seleccioneu el mètode de comunicació i configureu els paràmetres de comunicació. Quan es desconnecten, es poden utilitzar algunes funcions fora de línia.
2) Selecció del controlador del servidor: escanegeu automàticament l’adreça de comunicació del dispositiu connectat dins del rang d’adreces de comunicació o introduïu directament l’adreça de comunicació per connectar -vos.

Disseny de mòduls de configuració bàsica

El mòdul de configuració bàsica de Servo Drive utilitza el protocol de comunicació Modbus (dades de 8 bits, paritat uniforme de 1 bit, bit de parada d’1 bit, codi ASCII). Les seves funcions principals inclouen:

1) Edició de paràmetres: mostra els paràmetres de la unitat de servo connectat i permet la modificació dels paràmetres seleccionats. Es descriu breument cada paràmetre.

2) Informació de l’alarma: mostra la informació d’alarma actual i els registres d’alarma històric i poden restablir les alarmes actuals i esborrar els registres d’alarma històrica segons sigui necessari.

3) Monitorització d’IO: mostra la informació del senyal d’entrada i sortida de la unitat de servo.

4) Monitorització de dades: mostra la informació de servo i la informació del motor, com ara la velocitat del motor, el parell, els polsos de referència, els polsos de retroalimentació i els polsos de desviació.

5) Ajust de compensació: senyals d’entrada analògica de Zeros (velocitat, parell).

5) Funcions avançades: permet la detecció de la posició zero del motor i la detecció d’inèrcia de càrrega.

6) Execució de prova: Funcionament de JOG i proves de rotació revers/inversa;
7) Restabliment de fàbrica: restableix la Servo Drive a la configuració de la fàbrica i actualitza la llista de paràmetres de l'ordinador de l'amfitrió.
8) Importació/exportació de fitxers: els fitxers serveixen d’emmagatzematge i fonts de dades per a les llistes de paràmetres.

Excepte les operacions de fitxers, totes les altres funcions s’implementen mitjançant la programació per accedir a l’adreça de comunicació de dades d’estat del servo, paquets de dades de Modbus Parse i controls de la interfície d'usuari.

Disseny del mòdul de configuració de la condició de prova

Per complir les condicions de prova de les proves de Servo Drive de CA, es van implementar els dissenys funcionals següents:

1) Configuració de càrrega: el valor de càrrega està configurat a l'ordinador d'amfitrió i s'entrena al sistema de càrrega de càrrega segons el protocol de comunicació. Després del processament, la càrrega de prova requerida s'aplica al motor.

2) Configuració del mode de control: la unitat de servo té cinc modes de control (control de velocitat, control de posició, control de la llar, control d'interpolació de posició i control de parell). El mode de control corresponent s’estableix segons els requisits de prova. Els objectes de dades de servei de protocol poden obrir els objectes (SDOs) s'utilitzen per transmetre dades crítiques no - - (paràmetres). El mode de control corresponent i la prova - Els paràmetres relacionats es configuren modificant el diccionari de dades.

Disseny del mòdul de prova

Durant la prova, el sistema ha de controlar el funcionament de la unitat de servo en temps real fins que la prova finalitzi. Qualsevol retard de control durant la prova afectarà els resultats de la prova, fent que la transmissió de dades de temps real - sigui crucial al sistema. El protocol de comunicació Open CAN ofereix avantatges en el control del moviment, especialment el control síncron, de manera que es va utilitzar per a la transmissió de dades. Els seus objectes de dades de procés (PDO) s’utilitzen sovint per transmetre el temps - dades del procés crític (punt de referència, paraules de control, informació d’estat, etc.).

El mapatge PDO es realitza a temps - Dades del procés crític implicades en la prova. A partir d’aquest mapeig, les ordres de control s’envien a la unitat de servo a intervals regulars segons els requisits de prova, permetent el control de temps real - de la unitat de servo i completar l’operació de prova.

Els resultats de les proves s’avaluen a partir de les dades del sensor i de les especificacions tècniques de la unitat de Servo per determinar si el dispositiu sota prova compleix els estàndards tècnics especificats.

Disseny del programa de control principal

El sistema de prova es divideix en configuració bàsica, configuració de l’entorn de prova, implementació de proves i resultats de les proves.

El sistema de programari té permisos, que requereix que els usuaris iniciin la sessió per accedir al sistema. Després de la inicialització, l'usuari entra a la interfície de la màquina Human -, que conté diverses pantalles funcionals amb l'usuari - commutació amigable. El procés principal del sistema de programari consisteix en configurar la unitat de servo de CA a la interfície de configuració bàsica. Després de confirmar que el sistema servo funciona correctament, l’usuari entra a la interfície d’element de prova específica, selecciona l’element de prova i utilitza el sistema de càrrega de càrrega per configurar la càrrega necessària. El mòdul de prova configura els paràmetres de prova rellevants. Durant la prova, els paràmetres de prova i la càrrega s’ajusten segons els paràmetres requerits i es registren les dades. Un cop finalitzada la prova, les dades s’analitzen per determinar els resultats de la prova. Segons el procés de prova, l'usuari pot sortir o realitzar un altre element de prova.

Resultats i anàlisis experimentals

Prova de fluctuació de velocitat

Requisits de prova: amb el motor sense càrrega i velocitat nominal, realitzeu proves de rotació endavant i inversa a diverses passos de velocitat per a les unitats de velocitat de bucle tancades -. El motor de Servo Drive es prova a la velocitat estatal - de -200 rpm, 600 rpm, -1000 rpm i 2000 rpm per verificar la suavitat de la velocitat de funcionament del motor.

Indicadors de prova: quan el sistema funciona sense càrrega, més baixa és la velocitat, més gran és la resistència del sistema i més gran és la fluctuació de la velocitat. Quan el motor es classifica a 3000 rpm, la taxa de fluctuació no ha de superar l’1% quan s’executa a velocitats elevades superiors a 2000 rpm; Quan s’executa a velocitats mitjanes entre 1000 rpm i 2000 rpm, la taxa de fluctuació no ha de superar el 3%; I quan s’executa a velocitats baixes i mitjanes entre 0 i 1000 rpm, la taxa de fluctuació no ha de superar els 0.000 rpm per sobre dels 200 rpm . 3%.

Passos de prova: connecteu la unitat a prova al sistema, potencia a la unitat, llança el programari informàtic amfitrió, configureu els paràmetres de la unitat i realitzeu una prova de prova per assegurar -vos un funcionament adequat. Un cop el motor funcioni normalment, canvieu el programari informàtic amfitrió al mode de prova, configureu la càrrega a NO - càrrega, el mode de control al mode de velocitat i configureu els paràmetres de prova rellevants. Un cop la prova estigui a punt, feu clic a la prova de fluctuació de velocitat. El conductor controlarà el motor segons els requisits de la prova. Espereu que la prova es completi i obtingueu la corba de velocitat del motor i els resultats de la prova.

Anàlisi del resultat de la prova: La fluctuació de la corba a velocitats mitjanes i baixes no supera el 3%i la unitat de servo de CA funciona sense problemes dins del rang. Ha passat la prova de fluctuació de velocitat de la unitat de servo de CA.

Conclusió

A partir dels requisits de proves de Servo Drive, Tonghang ha creat un sistema de prova específicament per a unitats de servo de CA d'acord amb els "requisits generals tècnics per a les unitats de servo de CA". Aquest disseny aïlla diferents mòduls funcionals, minimitzant la complexitat del sistema mantenint la funcionalitat del sistema i facilitant el desenvolupament futur. El sistema compta amb un disseny de maquinari i programari racional, una funcionalitat robusta i una interfície de màquina intuïtiva i usuari - Human -. Les funcions exhaustives compleixen les necessitats pràctiques. Dissenyem les conductes de servo adaptades a les vostres necessitats específiques. Poseu -vos en contacte amb nosaltres per comprar consultes.