zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Đồ án bảo dưỡng công nghiệp Hệ thống Servo- Chương 1

Chia sẻ: Vu Dinh Hiep | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Báo xấu

286
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống servo Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hệ thống servo là gì? Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị. Cơ cấu định vị: Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ. Sau đây...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án bảo dưỡng công nghiệp Hệ thống Servo- Chương 1

Bảo Dưỡng Công Nghiệp Việt Nam Vinamain.com Hệ thống servo Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hệ thống servo là gì? Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị. Cơ cấu định vị: Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ. Sau đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị: Cơ cấu định vị đơn giản : Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2 Ưu điểm của cơ cấu này đó là đơn giản, rẻ tiền, và có thể hoạt động ở tốc độ cao. Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor Cơ cấu này có thể được điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàng thay đổi vị trí đich và tốc độ của cơ cấu chấp hành. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3 Cơ cấu chuyển động định hướng Cơ cấu này chuyển động theo hướng nhất định được chỉ định từ bộ điều khiển. Chuyển động có thể là chuyển động tịnh tiến hay quay. Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động (do truyền động khá êm). Backlash và hiệu chỉnh: Backlash hiểu nôm na đó là giới hạn chuyển động của một hệ thống servo.Tất cả các thiết bị cơ khí đều có một điểm trung tính giữa chuyển động hoặc quay theo chiều dương và âm (cũng giống như động cơ trước khi đảo chiều thì vận tốc phải giảm về 0). Xét một chuyển động tịnh tiến lui và tới như trong hình sau: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4 Chuyển động tính tiến này được điều khiển bởi một động cơ servo. Chuyển động tới và lui được giới hạn bởi một khoản trống như trong hình. Như vậy động cơ sẽ quay theo chiều dương hoặc chiều âm theo một số vòng nhất định để chuyển động của thanh quét lên toàn bộ khoản trống đó nhưng không được vượt quá khoản trống (đây là một trong những điều kiện cốt lõi của việc điều khiển động cơ servo). Giới hạn này được gọi là backlash. Tuy nhiên trong thực tế độ động cơ quay những vòng chính xác để con trượt trựơt chính xác và quét lên toàn bộ khoản trống trên là rất khó thực hiện nếu không có một sự bù trừ cho nó. Và trong hệ thống servo nhất thiết có những hàm lệnh thực hiện việc bù trừ, hiệu chỉnh này. Như trong hình vẽ trên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu chỉnh cộng/trừ số lượng xung lệnh điều khiển và các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ không được tính đến trong bộ đếm xung. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5 Hệ thống điều khiển Có ba dạng : Điều khiển vòng hở: Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi. Điều khiển nửa kín: Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí. Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “ lệnh” của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí có thể ra lệnh cho chạy hoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế. Điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thong qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay của motor nữa mà nó điều khiển trực tiếp vị trí của bàn chạy. Nghĩa là các sai số tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động được loại bỏ. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6 Cấu hình của hệ thống servo: Động cơ servo Sự khác biệt của động cơ servo so với những động cơ sử dụng cảm ứng từ nói chung là nó có một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí. Bộ điều khiển (Tính hiệu đầu vào) Điều khiển tốc độ đông cơ servo quay với một tốc độ tương ứng với tính hiệu điện áp đầu vào. VÌ vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7 Sơ đồ khối điều khiển động cơ servo với 2 vòng hồi tiếp vị trí và tốc độ: Trong đó phần A B C là phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp và hiệu chỉnh lệnh. Phần D E là cơ cấu thực thi và hồi tiếp. Các phần A B C thì khá phổ dụng trong các sơ đồ khối điều khiển, phần D E thì tùy các thiết bị sử dụng mà chúng có khác nhau đôi chút nhưng về bản chất chúng hoàn toàn giống nhau. Sau đây là một số ví dụ về phần D E thường gặp. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8 Hoặc: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9 1.2.servomotor Hình thức bên ngoài và tên . Số lượng ngõ ra Loại servomotor Số series Ngày sản xuất Số lượng tốc độ motor Mẫu số Tiêu chuẩn servomotor Thông số kỹ thuật phanh Tên Servomotor Sigma II Series 1:tiêu chuẩn SGMAH C:phanh với nguồn 24VDC SGMPH SGMGH E:S+C SGMPH:xem catalog cài đặt SGMBH Công suất servomotor Thông số kỹ thuật trục quay Nguồn cung cấp Thay đổi thiết kế A:200V A SGMAH B:100V SGMPH D:400V SGMGH(1500rmp) SGMBH Thông số series của encoder E SGMPH SGMBH A=200% B=250% GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10 Công suất của sevomotor Encoder series Thông số kỹ thuật Mã SGMAH SGMPH SGMGH SGMUH SGBMH số 16-bit mã hóa tuyệt 1 Tiêu Tiêu - - - đối chuẩn chuẩn 17-bit mã hóa tuyệt 1 - - Tiêu Tiêu Tiêu đối chuẩn chuẩn chuẩn A 13-bit mã hóa gia Tiêu Tiêu - - - tăng chuẩn chuẩn Tùy chọn Tùy chọn B 16-bit mã hóa gia - - - tăng C 17-bit mã hóa gia Tiêu Tiêu Tiêu - - tăng chuẩn chuẩn chuẩn GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 11 Sự khác biệt so với motor thường: Về kết cấu và hoạt đông của động cơ servo về cơ bản giống động cơ thường. Nhưng nó được thiết kế để đáp ứng độ chính xác cao, tốc độ cao, tần số cao kiểm soát tốc độ và vị trí của các phương tiên cơ khí. Không phải bất kì động cơ nào cũng có thể dùng làm động cơ servo. Động cơ servo là động cơ hoạt động dựa theo các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ. Chính vì thế nó phải được thiết kế sao cho các đáp ứng là phù hợp với nhu cầu điều khiển. Về cơ bản thì một servo motor và một động cơ bình thường giống nhau về mặc cấu tạo và nguyên lý hoạt động ( cũng có phần cảm phần ứng, khe hở từ thông, cách đấu dây … ). Tuy nhiên tuỳ theo nhu cầu điều khiển mà nó có một số điểm cải tiến hơn (dành cho những mục đích đặc biệt) so với động cơ thường. Sau đây là một vài ví dụ về nét đặt trưng của động cơ servo: 1.Tăng tốc độ đáp ứng tốc độ: Các động cơ bình thường, muốn chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác thì cần có một khoảng thời gian quá độ. Trong một số nhu cầu điều khiển, đòi hỏi động cơ phải tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt được một tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn nhất, hoặt đạt được một vị trí mong muốn nhanh nhất. Ví dụ muốn điều khiển một cơ cấu từ vị trí X đến vị trí X’, ban đầu khi ở xa vị trí X’ thì động cơ quay với vận tốc lớn để tăng tốc, tuy nhiên khi đến gần X’ đòi hỏi động cơ cần giảm tốc tức thì để có thể đạt được vị trí mong muốn một cách chính xác và loại trừ sự vọt lố vị trí. Các động cơ thường không thể đáp ứng được điều này. Để động cơ đáp ứng được những yêu cầu trên thì nó phải được thiết kế sao cho rút ngắn đáp ứng tốc độ của động cơ. Muốn như vậy ta cần giảm moment quán tính và tăng dòng giới hạn cho động cơ. Để giảm moment quán tính thì động cơ servo được giảm đường kính rotor và loại bỏ các cơ cấu sắt không cần thiết. Để tăng dòng giới hạn, động cơ servo có thể sử dụng sắt Ferrit để làm mạch từ và thiết kế hình dạng lõi sắt cho phù hợp. Đối với động cơ nam châm vĩnh cữu thì nó cần được thiết kế sao cho ngăn cản được sự khử từ (hình dạng mạch từ) và tăng khả năng từ tính của nam châm (sử dụng nam châm đất hiếm rare earth magnet). 2.Tăng khả năng đáp ứng: Đáp ứng ở đây cần được hiểu đó là sự tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa là gia tốc là một hằng số hay gần như là một hằng số. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 12 Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ của cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách tuyến tính. Để làm được điều này thì cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả năng chống lại sự biến đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu. Các động cơ servo thuộc loại này thường được thiết kế giảm thiểu số cuộn dây trong mạch và có khả năng thu hẹp các vòng từ trong mạch từ khe hở không khí. 3.Mở rộng vùng điều khiển (control range): Một số yêu cầu trong điều khiển cần điều khiển động cơ ở một dải tốc độ lớn hơn định mức rất nhiều. Động cơ bình thường chỉ cho phép điện áp đặt lên nó phải bằng điện áp chịu đựng của động cơ và thông thường không quá lớn so với điện áp định mức. Động cơ servo thuộc loại này có thiết kế đặt biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng hoặc tăng khả năng bão hoà mạch từ trong động cơ .Như vậy động cơ servo thuộc loại này phải được tăng cường cách điện và sử dụng sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm (rare earth). 4. Khả năng ổn định tốc độ: Động cơ servo loại này thường được thiết kế sao cho vận tốc quay của nó rất ổn định. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 13 Như các ta biết là không có mạch điện hoàn hảo, không có từ trường hoàn hảo trong thực tế. Chính vì thế một động cơ quay 1750 rpm không có nghĩa là nó luôn luôn quay ở 1750 rmp mà nó chỉ dao động quanh giá trị này. Động cơ servo khác biệt với động cơ thường là ở chỗ độ ổn định tốc độ khác cao. Các động cơ servo loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ chính xác (như robot). Nó được thiết kế sao cho có thể gia tăng được dòng từ trong mạch từ lên khá cao và gia tăng từ tính của cực từ. Các rãnh rotor được thiết kế với hình dáng đặc biệt và các cuộn dây rotor cũng được bố trí khác đặc biệt để có thể đáp ứng được yêu cầu này. Tăng khả năng chịu đựng của động cơ: Một số động cơ servo được thiết kế sao cho có thể chịu đựng được các tín hiệu điều khiển ở tần số rất cao và có khả năng chịu được được những yêu cầu tăng tốc bất ngờ từ bộ điều khiển. Những động cơ như thế này thường được cải tiến về phần cơ để có tuổi thọ cao và có thể chống lại được sự hao mòn do ma sát trên ổ bi bạc đạn cũng như trên chổi than (đôi với DC) Các loại và tính năng của Servo Motors: Động cơ Servo được phân loại thành các động cơ servo DC, động cơ servo AC, và động cơ bước. Có hai loại động cơ servo AC , động cơ servo đồng bộ và động servo loại cảm ứng. Phân loại động cơ servo: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 14 Nét đặc trưng của mỗi động cơ servo: Cấu trúc động cơ servo AC : GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 15 Các tính năng của động cơ servo AC so với động cơ servo DC: - Nam châm vĩnh cửu được gắn sẳn trên roto .... từ trường quay. - Cuộn dây được cung cấp trên các Stator ... ... ... ... tĩnh phần ứng. - Mặt khác, các chức năng điện của Stator một rotor được đảo ngược, động cơ AC servo không có các chuyển mạch và chuổi than mà động cơ DC servo có. Nguyên tắc hoạt động của đông cơ servo AC: Như hình trên thì động cơ có ba cuộn dây với một đầu chung cho tất cả các cuộn dây. Thông thường đầu chung được đấu với nguồn dương nguồn và được kích từ theo thứ tự liên tục. Theo hình thì đây là động cơ có góc quay 120 độ cho mỗi bước. Rotor trong động cơ có 2 răng. Stator có ba cực cách nhau 120 độ. Khi cuộn một kích điện thì răng của rotor bị hút vào cực một.Nếu dòng qua cuộn một bị ngắt và đóng dòng cho cuộn hai , rotor quay 120 độ ngược kim đông hồ và răng của rotor sẽ hút vào cực hai. Để quay động cơ này một cách liên tục, chúng ta cần cấp điện liên tục luân phiên cho ba cuộn dây. Bảng dưới đây thể hiển rõ quá trình hoạt động của động cơ servo. GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 16 GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 17 Các đặc điểm của động cơ servo: GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 18 1.3 Servo Amplifiers Hình thức bên ngoài Loại servo Amplifier Số series Áp dụng công suất Áp dụng nguồn cung cấp GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 19 Mẫu số Sigma II Series SGDH Servo Amplifier Công suất tối đa áp dụng Servomotor Điện áp cung cấp A:200V B:100V D:400V Loại E:đối với momen xoắn,tốc độ và kiểm soát vị trí Cài đặt R: Rack mounted S: một pha P: ống-thông gió (chỉ 6 đến 15kW) Công suất tối đa áp dụng Servomotor Công suất tối đa áp dụng Servomotor Ký hiệu Công suất (KW) Ký hiệu Công suất(KW) A3 0.03 50 5.0 A5 0.05 60 6.0 01 0.10 75 7.5 02 0.20 1A 11.0 04 0.40 1E 15.0 05 0.50 2B 20.0 08 0.75 3Z 30.0 10 1.0 3G 37.0 15 1.5 4E 45.0 20 2.0 5E 55.0 30 3.0 GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 20 GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.