AC 서보 모터 드라이버

서보 드라이브는 서보 시스템의 중요한 구성 요소로서 대부분의 서보 시스템 고장을 유발합니다. Tonghang의 서보 드라이브 시리즈는 생산 및 사용 전에 시스템 테스트를 거칩니다. 이것은 서보 시스템 안전 및 안정성을위한 중요한 평가 방법입니다. 서보 드라이브가 더욱 복잡해지면 서보 시스템 안정성 및 기타 매개 변수의 품질 요구 사항이 계속 증가합니다. 기존 서보 드라이브 테스트 방법은 수동 테스트에 의존하며, 이는 비효율적이고 비용이 많이 들며 정확성이 부족하여 현재 요구에 부적절합니다. 서보 드라이브의 공장 품질을 보장하고 제품 테스트 효율성을 향상 시키며 서보 드라이브 테스트 시스템을 향상시키기 위해 효율적이고 신뢰할 수있는 서보 드라이브 테스트 시스템을 설계하여 업계에서 가장 높은 R ​​& D 투자를 가진 서보 시스템 제조업체 중 하나를 만들었습니다.

테스트 시스템의 주요 기능은 서보 모터를로드하고 테스트 조건을 충족하도록 서보 드라이브 매개 변수를 구성하는 것입니다. 서보 드라이브를 실시간으로 제어하고 토크 센서 데이터를 수집함으로써 특정 테스트 항목을 구현할 수 있습니다. 결과는 시스템이 여러 기술 지표를 테스트하여 AC 서보 드라이브 생산을위한 안정적인 테스트 시스템을 제공 할 수 있음을 보여줍니다.

시스템 구성 및 작동 원리

AC 서보 드라이브 테스트 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 두 부분으로 구성됩니다. 하드웨어 시스템은 세 가지 주요 모듈로 나뉩니다.

호스트 컴퓨터와 서보 드라이브 간의 통신 모듈;

테스트에 필요한 부하를 제공하는 로딩 모듈;

호스트 컴퓨터에 서보 모터 데이터를 제공하는 획득 모듈.

소프트웨어는 세 가지 주요 모듈로 나뉩니다.

기본 서보 드라이브 설정 모듈;

테스트 매개 변수 구성 모듈;

AC 서보 드라이브 테스트 모듈.

통신 모듈은 다양한 기능 모듈을 연결하기 위해 적절한 통신 장비를 선택하여 시스템의 다양한 장치 간의 통신을 가능하게하고 정확하고 완전한 데이터 전송 및 실제 - 시간 효과 제어 명령의 시간 효과를 보장합니다. 소프트웨어와 하드웨어 간의 중요한 브리지 역할을하는 데이터 수집 모듈은 수집 된 데이터를 호스트 컴퓨터의 데이터 처리 모듈로 전송하여 테스트 결과의 분석 및 판단을 전달합니다. 로드 애플리케이션 시스템 모듈은 호스트 컴퓨터가 설정 한 부하 값에 따라 테스트 중에 적절한 부하를 적용하여 서보 시스템이 테스트에 필요한 하중 조건을 충족하도록합니다. 기본 설정 모듈은 테스트를위한 AC 서보 드라이브를 준비하고, 서보 드라이브 매개 변수를 구성하고, 간단한 모터 테스트를 수행하여 테스트 시스템 내에서 적절한 작동을 보장합니다. 테스트 매개 변수 구성 모듈은 테스트 준비 단계에서 드라이브 매개 변수를 구성하여 제어 모드 및로드 상태 요구 사항을 충족합니다. 테스트 모듈은 관련 테스트 항목에 대한 테스트 방법을 설계하고 테스트 중 테스트 방법에 따라 드라이브 작업을 제어합니다. 이 시스템은 - 설계된 human - 기계 인터페이스를 특징으로하며, 사용자는 호스트 컴퓨터를 통해 AC 서보 드라이브 테스트 시스템을 완전히 제어 할 수 있습니다.

시스템 구성 및 작동 원리

AC 서보 드라이브 테스트 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 두 부분으로 구성됩니다. 하드웨어 시스템은 세 가지 주요 모듈로 나뉩니다.

호스트 컴퓨터와 서보 드라이브 간의 통신 모듈;
테스트에 필요한 부하를 제공하는 로딩 모듈;
서보 모터 데이터를 호스트 컴퓨터에 제공하는 획득 모듈.

소프트웨어는 세 가지 주요 모듈로 나뉩니다.

서보 드라이버 기본 구성 모듈;
테스트 매개 변수 구성 모듈;
AC 서보 드라이버 테스트 모듈.

통신 모듈은 다양한 기능 모듈을 연결하기 위해 적절한 통신 장비를 선택하여 시스템의 다양한 장치 간의 통신을 가능하게하고 정확하고 완전한 데이터 전송 및 실제 - 시간 효과 제어 명령의 시간 효과를 보장합니다. 소프트웨어와 하드웨어 간의 중요한 브리지 역할을하는 데이터 수집 모듈은 수집 된 데이터를 호스트 컴퓨터의 데이터 처리 모듈로 전송하여 테스트 결과의 분석 및 판단을 전달합니다. 로드 애플리케이션 시스템 모듈은 호스트 컴퓨터가 설정 한 부하 값에 따라 테스트 중에 적절한 부하를 적용하여 서보 시스템이 테스트에 필요한 하중 조건을 충족하도록합니다. 기본 설정 모듈은 테스트를위한 AC 서보 드라이브를 준비하고, 서보 드라이브 매개 변수를 구성하고, 간단한 모터 테스트를 수행하여 테스트 시스템 내에서 적절한 작동을 보장합니다. 테스트 매개 변수 구성 모듈은 테스트 준비 단계에서 드라이브 매개 변수를 구성하여 제어 모드 및로드 상태 요구 사항을 충족합니다. 테스트 모듈은 관련 테스트 항목에 대한 테스트 방법을 설계하고 테스트 중 테스트 방법에 따라 드라이브 작업을 제어합니다. 이 시스템은 - 설계된 human - 기계 인터페이스를 특징으로하며, 사용자는 호스트 컴퓨터를 통해 AC 서보 드라이브 테스트 시스템을 완전히 제어 할 수 있습니다.

시스템 하드웨어 설계

하드웨어 시스템은 주 제어 장치, 서보 시스템 및로드 하중 시스템으로 구성됩니다.

통신 모듈 설계

이 설계 모듈은 다양한 장치간에 데이터 교환을 구현하여 실제 - 시간 전송 및 데이터 정확도를 보장해야합니다. 이 시스템의 데이터 전송 컨텐츠에는 서보 드라이브 구성 지침, 모터 제어 지침 및 서보 드라이브 상태 모니터링 데이터가 포함됩니다. 서보 드라이브 구성 지침의 경우 데이터 전송 프로세스에는 고성능 요구 사항이 없으며 RS485 통신 인터페이스가이를 충족 할 수 있습니다. 모터 제어 지침 및 서보 드라이브 상태 모니터링 데이터, 높은 정확도, 우수한 실제 - 시간 성능 및 높은 데이터 전송 속도가 필요합니다. 이 설계의 서보 드라이브에는 CAN 및 RS485 통신 인터페이스가 모두 있기 때문에 Canalystl 및 Z - TEK 장비는 다른 유형의 전송 컨텐츠에 대한 inter - 장치 데이터 통신을 용이하게하기 위해 선택되었습니다.

획득 모듈 설계

이 설계 모듈은 테스트중인 모터에서 속도 및 토크 데이터를 수집하여 높은 정확도, 안정성 및 강한 안티 - 간섭 기능을 보장해야합니다.

획득 모듈은 마이크로 - 범위 토크 센서와 그에 따른 토크, 속도 및 전력 계량기를 데이터 수집 장비로 사용합니다. 이 센서는 높은 정확도, 우수한 안정성 및 강한 안티 - 간섭 기능으로 토크와 속도 및 샤프트 힘을 감지 할 수있는 탁월한 성능을 제공하여 성능 요구 사항을 충족시킵니다. 토크 센서는 서보 모터의 작동 끝에 연결되며 Power Meter의 RS485 통신 인터페이스는 제어 보드의 RS485 통신 인터페이스에 연결되어 시스템의 데이터 수집 모듈을 형성합니다.

로드 애플리케이션 모듈 디자인

이 설계 모듈은 모터에 하중을 적용합니다. 로드 값은 호스트 컴퓨터 입력 또는 수동 조정 노브에 의해 설정되어 오류가 낮은 일관되고 안정적인 부하 출력을 보장합니다.

로드 애플리케이션 모듈은 히스테리시스 브레이크, 히스테리시스 컨트롤러 및 제어 보드로 구성됩니다. 테스트 시스템은 모터에 안전하고 안정적인 부하 적용이 필요합니다. 히스테리시스 브레이크는 슬립 속도에 관계없이 거의 일정한 토크를 유지하는 이점을 제공하며 낮은 전류로 높은 토크 출력을 제어 할 수 있습니다. 따라서이 로딩 시스템은 히스테리시스 브레이크로 설계되었습니다. 호스트 컴퓨터가 설정 한로드 값은 RS485 인터페이스를 통해 수신되며 데이터 처리 후 실제 토크 값을 나타내는 아날로그 값이 출력됩니다. 24 VDC의 경우, 직접 전압 조절 외에도 전압 - 제어 히스테리시스 브레이크는 일반적으로보다 세련된 전류 제어를 사용합니다. 히스테리시스 브레이크 토크 조절 및 제어는 출력 토크를 결정하기 위해 전자기 코일을 통해 흐르는 DC 전류를 조정하여 달성됩니다. 토크와 전류는 선형으로 관련되어 있으며 일정한 전류 소스를 사용하면 외부 브레이크 계수로 인한 드리프트 오류가 최소화됩니다. 컨트롤 보드는로드 - 적용 시스템의 주요 모듈이며 모터 하중을 제공합니다. 이 부하 - 적용 보드는 2 개의 아날로그 출력, 3 개의 RS485 인터페이스, RS232 인터페이스, RS422 인터페이스, A CAN Interface, LED 모듈 및 푸시 부트 턴 모듈을 특징으로하는 제어 보드의 처리 코어로 STM32F103ZET6을 사용합니다. 히스테리시스 컨트롤러에는 0-5V의 입력 전압 범위가 필요하기 때문에 아날로그 출력 회로는 STM32F103ZET6 칩의 내부 DA 변환기와 OP AMP 회로를 결합하여 설계됩니다. PushButton 모듈과 결합 된 LED 모듈은 모드 전환, 매개 변수 설정 및 제어 보드 상태 표시와 같은 기능을 구현합니다.

소프트웨어 디자인

시스템 소프트웨어 설계

시스템 호스트 컴퓨터는 QT 플랫폼을 사용하여 개발되어 Modbus를 활용하여 데이터 및 제어 명령을 전송하고 수신하여 궁극적으로 사용자 인터페이스에 표시 할 수있는 통신 프로토콜을 열 수 있습니다. 특정 기능적 실제 - 시간 요구 사항 분석을 기반으로 작업 모듈은 실제 - 시간 및 비 - real - 시간 작업으로 나뉘 었습니다. CAN OPEN 프로토콜의 프로세스 데이터 객체는 실제 - 시간 작업을 정확하고시기 적절하게 완료하는 데 사용되었습니다.

시스템 기능 모듈 설계

이 소프트웨어 시스템은 모듈 식 설계 개념을 채택합니다. 전체 시스템 요구 사항에 따라 소프트웨어 기능은 장치 연결 모듈, 서보 드라이브 기본 구성 모듈, 테스트 조건 구성 모듈 및 테스트 모듈로 나뉩니다.

장치 연결 모듈 설계

호스트 컴퓨터 소프트웨어가 시작되면 통신 설정 대화 상자가 표시됩니다. 이 대화 상자에서 원하는 통신 포트, 통신 속도, 장치 스캔 범위 등을 선택하십시오.
1) 연결/분리 : 연결시 통신 방법을 선택하고 통신 매개 변수를 설정하십시오. 연결을 끊으면 일부 기능을 오프라인으로 사용할 수 있습니다.
2) 서버 드라이버 선택 : 통신 주소 범위 내에서 연결된 장치의 통신 주소를 자동으로 스캔하고 식별하거나 연결할 통신 주소를 직접 입력하십시오.

기본 설정 모듈 디자인

서보 드라이브 기본 설정 모듈은 MODBUS 통신 프로토콜 (8 비트 데이터, 1 비트 균일 한 패리티, 1 비트 정지 비트, ASCII 코드)을 사용합니다. 주요 기능에는 다음이 포함됩니다.

1) 매개 변수 편집 : 연결된 서보 드라이브 매개 변수를 표시하고 선택한 매개 변수를 수정할 수 있습니다. 각 매개 변수는 간단히 설명됩니다.

2) 경보 정보 : 현재 경보 정보 및 과거 경보 레코드를 표시하고 필요에 따라 현재 알람을 재설정하고 명확한 과거 경보 레코드를 재설정 할 수 있습니다.

3) IO 모니터링 : 서보 드라이브 입력 및 출력 신호 정보를 표시합니다.

4) 데이터 모니터링 : 모터 속도, 토크, 기준 펄스, 피드백 펄스 및 편차 펄스와 같은 서보 드라이브 및 모터 정보를 표시합니다.

5) 오프셋 조정 : 0 아날로그 입력 신호 (속도, 토크).

5) 고급 기능 : 모터 제로 위치 감지 및 부하 관성 감지를 가능하게합니다.

6) 시험 실행 : 조깅 작업 및 포워드/리버스 회전 테스트;
7) 공장 재설정 : 서보 드라이브를 공장 설정으로 재설정하고 호스트 컴퓨터의 매개 변수 목록을 업데이트합니다.
8) 파일 가져 오기/내보내기 : 파일은 매개 변수 목록의 스토리지 및 데이터 소스 역할을합니다.

파일 작업을 제외하고는 다른 모든 기능은 프로그램을 통해 구현되어 서보 상태 데이터 통신 주소, 구문 분석 Modbus 데이터 패킷 및 제어 UI 컨트롤에 액세스합니다.

테스트 조건 구성 모듈 설계

AC 서보 드라이브 테스트의 테스트 조건을 충족하기 위해 다음 기능 설계가 구현되었습니다.

1)로드 설정 :로드 값은 호스트 컴퓨터에 설정되어 통신 프로토콜에 따라로드 하중 시스템에 입력됩니다. 처리 후 필요한 테스트 부하가 모터에 적용됩니다.

2) 제어 모드 설정 : 서보 드라이브에는 5 가지 제어 모드 (속도 제어, 위치 제어, 홈 제어, 위치 보간 제어 및 토크 제어가 있습니다). 해당 제어 모드는 테스트 요구 사항에 따라 설정됩니다. CAN Open 프로토콜의 서비스 데이터 개체 (SDO)는 비 - time - 임계 데이터 (매개 변수)를 전송하는 데 사용됩니다. 해당 제어 모드 및 테스트 - 관련 매개 변수는 데이터 사전을 수정하여 설정됩니다.

테스트 모듈 설계

테스트 중에 시스템은 테스트가 완료 될 때까지 서보 드라이브의 작동을 실시간으로 제어해야합니다. 테스트 중 모든 제어 지연은 테스트 결과에 영향을 미치므로 실제 - 시간 데이터 전송이 시스템에 중요합니다. CAN Open Communication 프로토콜은 모션 제어의 장점, 특히 동기 제어를 제공하므로 데이터 전송에 사용되었습니다. 프로세스 데이터 객체 (PDO)는 종종 시간 - 임계 프로세스 데이터 (세트 포인트, 제어 단어, 상태 정보 등)를 전송하는 데 사용됩니다.

PDO 매핑은 정시에 수행됩니다 - 테스트와 관련된 임계 프로세스 데이터. 이 매핑을 기반으로, 제어 명령은 테스트 요구 사항에 따라 정기적으로 서보 드라이브로 전송되므로 서보 드라이브의 실제 - 시간 제어를 가능하게하고 테스트 작업을 완료합니다.

테스트 결과는 센서 데이터와 AC 서보 드라이브의 기술 사양에 따라 평가되어 테스트중인 장치가 지정된 기술 표준을 충족하는지 여부를 결정합니다.

메인 제어 프로그램 설계

테스트 시스템은 기본 구성, 테스트 환경 구성, 테스트 구현 및 테스트 결과로 나뉩니다.

소프트웨어 시스템에는 권한이있어 사용자가 시스템에 액세스하기 위해 로그인해야합니다. 초기화 후, 사용자는 사용자 - 머신 인터페이스를 입력하며, 여기에는 사용자 - 친화적 인 스위칭이 포함 된 여러 기능 화면이 포함되어 있습니다. 소프트웨어 시스템의 주요 프로세스는 기본 설정 인터페이스에서 AC 서보 드라이브를 구성하는 것입니다. 서보 시스템이 제대로 작동하는지 확인한 후 사용자는 특정 테스트 항목 인터페이스를 입력하고 테스트 항목을 선택하며로드로드 시스템을 사용하여 필요한로드를 구성합니다. 그런 다음 테스트 모듈은 관련 테스트 매개 변수를 구성합니다. 테스트 중에 테스트 매개 변수 및로드는 필요한 매개 변수에 따라 조정되며 데이터가 기록됩니다. 테스트가 완료된 후 데이터를 분석하여 테스트 결과를 결정합니다. 테스트 프로세스에 따라 사용자는 다른 테스트 항목을 종료하거나 수행 할 수 있습니다.

실험 결과 및 분석

속도 변동 테스트

테스트 요구 사항 : 모터가 부하 및 정격 속도가 없으면 닫힌 - 루프 속도 드라이브를 위해 여러 속도 단계에서 앞으로 및 역전 테스트를 수행합니다. 서보 드라이브 모터는 정상 {- 스테이트 속도 -200 rpm, 600 rpm, -1000 rpm 및 2000 rpm에서 테스트되어 모터의 작동 속도의 부드러움을 확인합니다.

테스트 표시기 : 시스템이 부하로 작동하지 않으면 속도가 낮을수록 시스템 저항이 커지고 속도 변동이 커집니다. 모터가 3000 rpm으로 평가되면 2000 rpm보다 큰 고속으로 달리면 변동 속도가 1%를 초과해서는 안됩니다. 1000 rpm에서 2000 rpm 사이의 중간 속도로 실행할 때는 변동 속도가 3%를 초과해서는 안됩니다. 0과 1000 rpm 사이의 저속 및 중간 속도로 실행할 때 변동 속도가 200 rpm 이상 0.000 rpm을 초과해서는 안됩니다 . 3%.

테스트 단계 : 테스트중인 드라이브를 시스템에 연결하고, 드라이브에서 전원을 공급하고, 호스트 컴퓨터 소프트웨어를 시작하고, 드라이브 매개 변수를 구성하고, 테스트 실행을 수행하여 올바른 작동을 보장합니다. 모터가 정상적으로 작동하면 호스트 컴퓨터 소프트웨어를 테스트 모드로 전환하고 부하를 -로드, 제어 모드로 속도 모드로 설정하고 관련 테스트 매개 변수를 구성하십시오. 테스트가 준비되면 속도 변동 테스트를 클릭하십시오. 운전자는 테스트 요구 사항에 따라 모터를 제어합니다. 테스트가 완료되고 운동 속도 곡선 및 테스트 결과를 얻을 때까지 기다리십시오.

테스트 결과 분석 : 중간 및 저속에서 곡선의 변동은 3%를 초과하지 않으며 AC 서보 드라이브는 범위 내에서 원활하게 작동합니다. AC 서보 드라이브의 속도 변동 테스트가 통과되었습니다.

결론

Tonghang은 서보 드라이브 테스트 요구 사항을 기반으로 "AC 서보 드라이브에 대한 일반적인 기술 요구 사항"에 따라 AC 서보 드라이브를위한 테스트 시스템을 구축했습니다. 이 설계는 다양한 기능 모듈을 분리하여 시스템 기능을 유지하면서 시스템 복잡성을 최소화하고 미래 개발을 촉진합니다. 이 시스템은 합리적인 하드웨어 및 소프트웨어 설계, 강력한 기능 및 직관적이고 사용자 - 친화적 인 휴먼 - 기계 인터페이스를 자랑합니다. 포괄적 인 디스플레이 기능은 실제 요구를 충족합니다. 우리는 당신의 특정 요구에 맞는 서보 드라이브를 설계합니다. 구매 문의는 당사에 문의하십시오.