Giới thiệu
Hệ thống điều khiển chuyển động được sử dụng để di chuyển các thiết bị công nghệ theo cấu hình chuyển động mong muốn.
Các bộ phận của hệ thống này là gì? Cách thức chúng phối hợp với nhau để đạt được điều khiển chuyển động mong muốn?
Trong bài học này, chúng ta sẽ xem xét từng bộ phận, mục đích và cách chúng liên kết với nhau để tạo thành hệ thống điều khiển chuyển động.
Các bộ phận của Hệ thống
Hệ thống điều khiển chuyển động chịu trách nhiệm đạt được chuyển động yêu cầu đối với tất cả các trục trong ứng dụng.
Ở dạng đơn giản nhất, hệ thống điều khiển chuyển động bao gồm 6 bộ phận cơ bản:
- Giao diện Vận hành
- Bộ xử lý Giám sát
- Bộ điều khiển Chuyển động
- Bộ khuếch đại Công suất hoặc Thiết bị Truyền động
- Động cơ/Bộ dẫn động
- Bộ mã hóa Phản hồi
Giao diện và Bộ xử lý
Giao diện Vận hành cung cấp phương thức ra lệnh cho hệ thống chuyển động khởi động, dừng, thay đổi tốc độ, thay đổi hướng, v. v, Tuy nhiên, trong một số ứng dụng.
A xử lý Giám sát, thường là PLC (Bộ điều khiển Logic Lập trình được), cung cấp nền tảng để hỗ trợ cả giao diện vận hành và Bộ điều khiển Chuyển động. Bộ xử lý giám sát cũng có thể đọc các cảm biến khác đặc biệt quan trọng đối với việc vận hành hệ thống chuyển động và chuyển trạng thái của chúng tới chương trình điều khiển chuyển động.
Bộ điều khiển Chuyển động
Bộ điều khiển Chuyển động được lập trình để tạo ra tín hiệu điện cần thiết nhằm đạt được điều khiển chuyển động yêu cầu.
Tuy nhiên, những tín hiệu mức thấp này không có đủ công suất để di chuyển thực tế thiết bị công nghệ. Do đó, nó sẽ chuyển thông tin này tới thiết bị truyền động để ra lệnh cho động cơ/bộ dẫn động có công suất lớn hơn.
Bộ điều khiển Chuyển động có thể là một mô-đun ghép của PLC hoặc có thể là một thiết bị độc lập, kết hợp các chức năng của bộ xử lý giám sát
và bộ điều khiển chuyển động trong một thiết bị.
Thiết bị Truyền động
Truyền động Servo(đối với động cơ servo) hoặc Truyền động điện Xoay chiều (for an AC Motor) (đối với Động cơ Xoay chiều) giúp chuyển đổi tín hiệu điều khiển mức thấp thành công suất cao hơn yêu cầu đối với Động cơ/Bộ dẫn động để di chuyển thực tế thiết bị trong nhà máy.
Nhiều vòng điều khiển cần thiết cho điều khiển chuyển động chính xác được thực thi trong chính thiết bị truyền động. Bộ truyền động đọc phản hồi của bộ mã hóa và điều chỉnh tín hiệu động cơ để đạt được cấu hình chuyển động mong muốn.
Trong một số hệ thống điều khiển chuyển động, Bộ dẫn động có thể chạy bằng khí hoặc bằng thủy lực nhưng, trong nhiều trường hợp, bộ dẫn động được dựa vào một động cơ điện công suất lớn.
Các nguyên lý Cơ bản và Thuật ngữ
Động cơ/Bộ dẫn động
Phần lớn các Bộ dẫn động đều dựa trên một trong hai thiết kế động cơ:
- Động động điện Xoay chiều
- Động cơ Servo
Việc lựa chọn công nghệ động cơ tùy thuộc vào chuyển động yêu cầu và cơ chế ứng dụng.
Hãy tìm hiểu thêm một chút về sự khác biệt giữa động cơ Servo và động cơ AC…
Động cơ AC
Vị trí, gia tốc, tốc độ và mô-men xoắn của Động cơ AC được điều khiển bằng cách thay đổi tầ
n số của điện Xoay chiều tới cuộn dây động cơ. Bộ điều khiển chuyển động xác định tín hiệu mà động cơ cần và chuyển tín hiệu đó tới Truyền động điện Xoay chiều.
Truyền động điện Xoay chiều đôi khi được gọi là Truyền động Tần số Biến thiên (VFD) hoặc Bộ biến tần nhưng chúng đều hoạt động trên cùng một nguyên lý cơ bản.
Động cơ AC thường vận hành ở chế độ Vận tốc/Giờ. Điều này có nghĩa là để di chuyển một vật với một khoảng cách cụ thể bằng Động cơ AC, bộ điều khiển sẽ lệnh cho động cơ di chuyển ở tốc độ nhất định, trong khoảng thời gian cụ thể.
Động cơ AC được sử dụng trong các quy trình công nghiệp khi cần điều khiển tốc độ ở phạm vi RPM (Số vòng trên phút) cao hơn. Máy trộn, quạt, cưa xoay, máy cắt xoay, bơm ly tâm tốc độ biến thiên hoặc băng chuyền là các ứng dụng thích hợp cho Động cơ AC và Truyền động điện Xoay chiều.
Động cơ AC thường không thích hợp cho:
- định vị chính xác (chúng thường không có phản hồi vị trí)
- truyền động các tải nặng nhanh chóng (chúng thường có mô-men xoắn khởi động thấp)
- truyền động các tải theo chiều thẳng đứng hoặc trong trường hợp có thể cần giữ vị trí khi dừng (chúng thường không giữ được tải trước các lực bên ngoài).
Động cơ Servo
Động cơ Động cơ Servos thực sự là một dạng của 
động cơ “Một chiều không chổi than”, khác với Động cơ Động cơ, được cấu tạo bằng cách sử dụng cả cuộn dây và nam châm vĩnh cửu.
Động cơ Servo được điều khiển bằng cách thay đổi tần số, dòng điện và pha của điện nguồn tới động cơ. Thay đổi và giám sát dòng điện qua động cơ cho phép điều khiển mô-men xoắn có độ chính xác cao.
Động cơ Servo gọn nhẹ, nhanh, có thể điều khiển chính xác và khác với Động cơ Động cơ, có mô-men xoắn khởi động cao hơn. Ngoài ra, động cơ servo có khả năng giữ tải ở một vị trí cụ thể trước các lực bên ngoài.
Các ứng dụng yêu cầu phối hợp nhiều trục, chính xác và định vị nhanh hoặc điều khiển chính xác mô-men xoắn và tốc độ đều yêu cầu các giải pháp động cơ servo.
Bộ mã hóa của Phản hồi
Động cơ Servo thường được ghép nối với thiết bị phản hồi chẳng hạn như Bộ mã hóa. Bộ mã hóa báo cáo vị trí hoặc tốc độ của trục rô-to cho hệ thống điều khiển.
Do phản hồi của bộ mã hóa, hệ thống chuyển động biết được vị trí của động cơ vào bất kỳ thời điểm nào, điều này đặc biệt quan trọng đối với điều khiển chuyển động chính xác.
Phản hồi của cả vị trí trục động cơ và dòng điện vận hành động cơ rất cần thiết trong các ứng dụng mà mô-men xoắn phải được điều khiển chính xác.
