Vi siete mai chiesti come impostare un servoazionamento per ottenere le massime prestazioni? Questa guida tratta tutto ciò che è necessario sapere sulla regolazione dei parametri di guadagno, dal controllo della posizione alla regolazione della velocità. Imparerete come mettere a punto manualmente e automaticamente il vostro sistema di servoazionamenti per ottenere un funzionamento fluido e preciso, garantendo efficienza e stabilità ottimali. Immergetevi nell'arte della configurazione dei servoazionamenti e migliorate i vostri progetti di automazione!
I servomotori sono componenti integrali dei sistemi automatizzati, in particolare per il controllo preciso della posizione. Questa capacità è una caratteristica standard della maggior parte delle marche di servomotori, che li rende versatili per diverse applicazioni industriali.
Il funzionamento dei servomotori è regolato da un sofisticato meccanismo di controllo. Il controllore trasmette al motore una serie di impulsi elettrici e ogni parametro dell'impulso ha una funzione specifica. Il numero di impulsi determina l'angolo di rotazione, permettendo un posizionamento preciso, mentre la frequenza degli impulsi determina la velocità di rotazione del motore. Il controllo della velocità è strettamente legato all'impostazione del rapporto di trasmissione elettronico, che funge da moltiplicatore tra gli impulsi di comando e la rotazione effettiva del motore.
Quando si mette in funzione un nuovo servosistema, è fondamentale seguire un processo di regolazione sistematico per ottenere prestazioni ottimali. Si inizia regolando il guadagno di posizione (Kp) per garantire che il motore funzioni con la massima fluidità e il minimo rumore udibile. Questa fase costituisce la base per un funzionamento stabile. Successivamente, si deve considerare il rapporto del momento di inerzia tra il motore e il carico, che è un fattore critico per la stabilità del sistema. Molti servoazionamenti moderni offrono funzioni di autotuning in grado di stimare questo rapporto, fornendo un punto di partenza affidabile per un'ulteriore ottimizzazione.
Dopo l'adattamento dell'inerzia, concentrarsi sulla regolazione dell'anello di velocità. Regolare i parametri del guadagno di velocità (Kv) e del tempo di integrazione della velocità (Ti). Queste impostazioni sono fondamentali per ottenere un funzionamento fluido e continuo a basse velocità, mantenendo un'elevata precisione di posizione. La regolazione fine di questi parametri consente di ottenere un equilibrio tra prestazioni reattive e stabilità del sistema, fondamentale per le applicazioni che richiedono un controllo preciso del movimento.
Impostare il guadagno proporzionale del regolatore di posizione. Più alto è il guadagno, maggiore è la rigidità e minore è il ritardo di posizione a parità di impulso di comando di frequenza. Tuttavia, un'impostazione troppo elevata può causare oscillazioni o sovraelongazioni. Il valore del parametro è determinato dal modello di servosistema e dal carico specifico.
Impostare il guadagno di avanzamento del controllo di posizione. Quando il valore impostato è maggiore, il ritardo della posizione sotto qualsiasi impulso di comando di frequenza è minore, il guadagno di feedforward dell'anello di posizione è maggiore e le caratteristiche di risposta ad alta velocità del sistema di controllo sono migliorate. Tuttavia, ciò può causare instabilità e oscillazioni nel sistema. Quando non sono necessarie caratteristiche di risposta elevate, questo parametro viene solitamente impostato su 0, con un intervallo di 0-100%.
Impostare il guadagno proporzionale del regolatore di velocità. Il valore del guadagno aumenta con un'impostazione più elevata, rendendo il sistema più rigido. Il valore del parametro deve essere determinato in base al modello di sistema del servoazionamento e al carico specifico. In generale, maggiore è l'inerzia del carico, maggiore è il valore impostato. Cercare di impostare un valore maggiore, assicurandosi che il sistema non produca oscillazioni.
Impostare la costante di tempo integrale del regolatore di velocità. Più piccolo è il valore di impostazione, più veloce è la velocità di integrazione. Il valore del parametro viene determinato in base al modello specifico e al carico del sistema di servoazionamento. In generale, maggiore è l'inerzia del carico, maggiore è il valore impostato. A condizione che il sistema non generi oscillazioni, si consiglia di impostare un valore inferiore.
Impostare le caratteristiche del filtro passa-basso di retroazione della velocità.
Più alto è il valore, minore è la frequenza di taglio e minore è il rumore generato dal motore.
Se l'inerzia del carico è elevata, il valore impostato può essere aumentato in modo appropriato.
Se il valore è troppo alto, la risposta sarà lenta e potrebbe causare oscillazioni.
Più basso è il valore di cutoff, più veloce è la risposta.
Se è richiesta una risposta più rapida, il valore impostato può essere ridotto in modo appropriato.
Impostare il valore limite di coppia interno del servoazionamento.
Il valore di impostazione è espresso come percentuale della coppia nominale.
Questo limite è sempre attivo e stabilisce l'intervallo degli impulsi di completamento del posizionamento in modalità di controllo della posizione.
Questo parametro fornisce al conducente una base per determinare se il posizionamento è completo in modalità di controllo della posizione.
Quando il numero di impulsi rimanenti nel contatore della deviazione di posizione è inferiore o uguale al valore impostato di questo parametro, il driver considera il posizionamento completo e il segnale dell'interruttore di posizionamento è attivo. Altrimenti, è spento.
In modalità di controllo della posizione, viene emesso il segnale di completamento del posizionamento e il valore impostato della costante di tempo di accelerazione e decelerazione determina il tempo di accelerazione del motore da 0 a 2000 RPM o il tempo di decelerazione da 2000 a 0 RPM.
Le caratteristiche di accelerazione e decelerazione sono lineari e l'intervallo di velocità di arrivo è impostato. In modalità di non controllo della posizione, se la velocità del servomotore supera il valore impostato, il segnale dell'interruttore di arrivo della velocità è attivo, altrimenti è disattivato.
Questo parametro non viene utilizzato in modalità di controllo della posizione ed è indipendente dal senso di rotazione.
Regolazione del guadagno proporzionale della velocità Valore KVP
Dopo l'installazione del servosistema, è necessario regolare i parametri per garantire una rotazione stabile. Iniziare regolando il valore del guadagno proporzionale della velocità KVP. Prima di effettuare qualsiasi regolazione, impostare il guadagno integrale KVI e il guadagno differenziale KVD su zero, quindi aumentare gradualmente il valore KVP. Osservare se si verificano oscillazioni all'arresto del servomotore e regolare manualmente i parametri KVP per verificare se la velocità di rotazione è sensibilmente veloce o lenta. Se il valore KVP causa i problemi sopra descritti, ridurre il valore KVP per eliminare le oscillazioni e stabilizzare la velocità di rotazione. Questo valore sarà il valore del parametro determinato in via preliminare. Ripetere il processo di correzione se necessario per ottenere il valore ideale.
Regolazione del guadagno integrale Valore KVI
Aumentare gradualmente il valore KVI del guadagno integrale per produrre l'effetto integrale. Come indicato nell'introduzione al controllo integrale, il valore KVP e l'effetto integrale possono causare oscillazioni e instabilità quando raggiungono valori critici. Allo stesso modo, ridurre il valore KVI per eliminare le oscillazioni e stabilizzare la velocità di rotazione. Questo valore sarà il valore del parametro determinato in via preliminare.
Regolare il valore KVD del guadagno differenziale
L'obiettivo principale del guadagno differenziale è quello di rendere omogenea la rotazione della velocità e di ridurre l'overshoot. Aumentando gradualmente il valore di KVD si migliora la stabilità della velocità.
Regolare il valore del guadagno proporzionale di posizione KPP
Se il valore KPP viene regolato in modo eccessivo, il posizionamento del motore subirà una sovraelongazione, causando instabilità. In questo caso, ridurre il valore KPP per ridurre l'overshoot ed evitare l'instabilità, ma fare attenzione a non regolarlo troppo, perché ridurrebbe l'efficienza del posizionamento.
I moderni servoazionamenti sono computerizzati e la maggior parte di essi offre una funzione di regolazione automatica del guadagno, in grado di gestire la maggior parte delle condizioni di carico. Durante la regolazione dei parametri, è possibile utilizzare prima la funzione di regolazione automatica dei parametri e poi effettuare le regolazioni manuali, se necessario. Anche la regolazione automatica del guadagno dispone di varie opzioni. In genere, la risposta del controllo è suddivisa in diversi livelli, come risposta alta, media e bassa, e gli utenti possono impostarla in base alle proprie esigenze.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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