如何對(duì)伺服電機(jī)實(shí)施理想控制

　　福里茨的面包烘培機(jī)器具有高質(zhì)量、故障安全性的顯著優(yōu)點(diǎn)，且均是面向客戶(hù)需求進(jìn)行制造的。這些機(jī)器須經(jīng)受最少6天每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行的考驗(yàn)。系統(tǒng)組件如伺服電機(jī)等也應(yīng)滿(mǎn)足同樣高的要求，伺服電機(jī)用于對(duì)兩個(gè)輥輪間距（輥間隙）進(jìn)行精確的定位和調(diào)整，這樣就能夠始終以合適的強(qiáng)度來(lái)生產(chǎn)面包坯。福里茨公司為了達(dá)到這個(gè)輥間隙的精確定位和調(diào)整曾經(jīng)嘗試過(guò)使用各種各樣的電機(jī)，例如交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等等。但最終還是將直流伺服電機(jī)作為最優(yōu)的選擇。

　　直流伺服電機(jī)的控制

　　“使用直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)進(jìn)行機(jī)器的輥間定位十分經(jīng)得起考驗(yàn)。它不僅性能強(qiáng)，成本低并且經(jīng)久耐用”，福里茨的電氣部門(mén)經(jīng)理Gerhard Danzig說(shuō)道。若更換烘培方式，則需要對(duì)機(jī)器的輥間隙重新進(jìn)行定位調(diào)整。但是若想使輥間定位達(dá)到理想的精確度卻并非易事。使用直流電機(jī)進(jìn)行定位很簡(jiǎn)單、強(qiáng)勁但精確度不夠高。以前，直流電機(jī)的工作方式都是以低于1m/s的速度向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)固定的轉(zhuǎn)數(shù)。就定位方式來(lái)講，軸定位是最簡(jiǎn)單的一種，而若想達(dá)到3/100mm的高精度輥間定位則絕非易事。對(duì)定位過(guò)程的時(shí)間沒(méi)有嚴(yán)苛要求，因?yàn)楹媾?a target="_blank">產(chǎn)品的更換往往需要數(shù)分鐘，在這個(gè)范圍內(nèi)，電機(jī)有充足的時(shí)間來(lái)完成定位工作。用戶(hù)選擇了WAGO的直流驅(qū)動(dòng)控制器作為解決方案?！艾F(xiàn)在我們?cè)O(shè)定一個(gè)理論值，然后直流電機(jī)開(kāi)始自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到正確的位置，電機(jī)達(dá)到的這一實(shí)際位置與當(dāng)初所設(shè)定的理論值達(dá)到準(zhǔn)確的吻合。這種電機(jī)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，避免了過(guò)調(diào)的產(chǎn)生，因此電機(jī)的功能十分具有可靠性”，福里茨電氣部經(jīng)理如是說(shuō)。

　　智能定位控制

　　750-636系列直流驅(qū)動(dòng)控制器是一款單通道智能定位控制器，帶有增量型位置反饋功能，適用于額定電流為5A的 24V直流電機(jī)，該控制器不依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)型，可作為總線(xiàn)模塊集成到WAGO-I/O-SYSTEM中，三個(gè)24V直流輸入通道用于采集終端開(kāi)關(guān)和預(yù)設(shè)信號(hào)信息。它還帶有一個(gè)增量型編碼傳感器接口，計(jì)算來(lái)自于位置變送器的信號(hào)并確定實(shí)際值。定位功能會(huì)根據(jù)需求按方向優(yōu)化預(yù)先斷開(kāi)定位，并充分考慮齒輪嚙合間隙的調(diào)整補(bǔ)償。直流電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是通過(guò)一個(gè)帶有短路保護(hù)和溫度監(jiān)控的H橋電路來(lái)控制的。不論是切換方向，軟啟動(dòng)/停止，還是降低電流，都可以通過(guò)脈寬調(diào)制（PWM）方式實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制控制可以控制一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)或轉(zhuǎn)矩，而電流和溫度監(jiān)控功能可以避免過(guò)載的發(fā)生。調(diào)試和診斷則可通過(guò)WAGO-I/O-CHECK軟件工具的界面實(shí)現(xiàn)。

　　該控制器可通過(guò)一個(gè)特殊的過(guò)程原理使伺服電機(jī)克服自身限制從而達(dá)到驚人的精確度。由此，伺服電機(jī)運(yùn)行到預(yù)設(shè)的目標(biāo)范圍并按時(shí)斷電停止運(yùn)行。它能夠通過(guò)測(cè)量電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)的路程來(lái)識(shí)別目標(biāo)，公差范圍經(jīng)預(yù)先設(shè)定，在達(dá)到目標(biāo)的過(guò)程中受到持續(xù)監(jiān)控，若有偏差會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，這就使電機(jī)的控制過(guò)程更有可塑性。這種控制就相當(dāng)于：當(dāng)校準(zhǔn)調(diào)整范圍內(nèi)出現(xiàn)摩擦或污染的情況時(shí)及時(shí)為校準(zhǔn)軸實(shí)施潤(rùn)滑保養(yǎng)措施。采取預(yù)先或稍后將電機(jī)電源切斷的方式便于在下一步的調(diào)整和校準(zhǔn)過(guò)程中更加容易地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

　　應(yīng)用的過(guò)程原理運(yùn)行起來(lái)雖然僅有數(shù)秒鐘，但其簡(jiǎn)單的構(gòu)造卻可節(jié)省開(kāi)支。帶有自動(dòng)制動(dòng)功能的齒輪起到了制動(dòng)閘的作用。保持轉(zhuǎn)矩的取消起到了節(jié)省能源的目的，這時(shí)電源只需很小的功率，并且該功率會(huì)無(wú)需轉(zhuǎn)換直接傳輸給電機(jī)。

　　在福里茨的大型工業(yè)系統(tǒng)（Impressa項(xiàng)目）中一共使用了12臺(tái)伺服電機(jī)?！爸绷黩?qū)動(dòng)控制器外形緊湊，采用模塊式結(jié)構(gòu)，其寬度僅為12mm，替代了許多以前的重要硬件如接觸器、計(jì)數(shù)器卡和數(shù)字量輸入通道”，Gerhard Danzig還談到了該控制器在空間結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)?！艾F(xiàn)在我們總共僅需要原先20％的安裝空間就夠了。”