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该如何确定选择西门子伺服电机控制方式?
时间:2020-08-25      阅读:556
  西门子伺服电机控制方式有脉冲、模拟量和通讯控制这三种,在不同的应用场景下,该如何确定选择伺服电机控制方式?
  1、伺服电机脉冲控制方式
  在一些小型单机设备,选用脉冲控制实现电机的定位,应该是zui常见的应用方式,这种控制方式简单,易于理解。基本的控制思路:脉冲总量确定电机位移,脉冲频率确定电机速度。选用了脉冲来实现伺服电机的控制,翻开伺服电机的使用手册,一般会有如下这样的表格:
  都是脉冲控制,但是实现方式并不一样:
  di一种,驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。如上图中,如果B相比A相快90度,为正转;那么B相比A相慢90度,则为反转。运行时,这种控制的两相脉冲为交替状,因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。具有差分的特点,那也说明了这种控制方式,控制脉冲具有更高的抗干扰能力,在一些干扰较强的应用场景,优先选用这种方式。但是这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口,对高速脉冲口紧张的情况,比较尴尬。
  第二种,驱动器依然接收两路高速脉冲,但是两路高速脉冲并不同时存在,一路脉冲处于输出状态时,另一路必须处于无效状态。选用这种控制方式时,一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。两路脉冲,一路输出为正方向运行,另一路为负方向运行。和上面的情况一样,这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。
  第三种,只需要给驱动器一路脉冲信号,电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制方式控制更加简单,高速脉冲口资源占用也少。在一般的小型系统中,可以优先选用这种方式。
  2、伺服电机模拟量控制方式
  在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景,我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了电机的运行速度。模拟量有两种方式可以选择,电流或电压。电压方式,只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可。西门子伺服电机实现简单,在有些场景使用一个电位器即可实现控制。但选用电压作为控制信号,在环境复杂的场景,电压容易被干扰,造成控制不稳定;电流方式,需要对应的电流输出模块。但电流信号抗干扰能力强,可以使用在复杂的场景。
  3、伺服电机通信控制方式
  采用通信方式实现伺服电机控制的常见方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信的方式来对电机控制,是目前一些复杂、大系统应用场景shou选的控制方式。采用通信方式,系统的大小、电机轴的多少都易于裁剪,没有复杂的控制接线。搭建的系统具有极高的灵活性。
  伺服电机的速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求,满足何种运动功能来选择。如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
  如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高,或者,基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
  就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量小,驱动器对控制信号的响应zui快;位置模式运算量大,驱动器对控制信号的响应慢。
  对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率(比如大部分中运动控制器);如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,西门子伺服电机把速度环也从驱动器上移开,这一般只是控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。
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