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三垦VM05变频器在定位控制中的应用

在控制领域,有以负载的位置或角度等为控制对象,如:
控制方式 用途
运转时的位置控制 机床、机器人、雷达天线等
停止时的位置控制 电梯、起重机械、调节风门、行车等
以前这些场合大都由伺服电机和伺服电机控制器来完成位置控制。随着通用变频器技术的发展,在位置控制中交流变频传动得到了越来越广泛的应用。三垦在这方面做了有益的尝试。
位置控制的共同特点:
  • 从简单到高级,根据目的有各种控制方式。(开环位置控制、手动决定位置、闭环位置控制);
  • 控制对象的位置以转速积分的形式变化;
  • 即使不在负载上直接装设位置传感器,多数场合仅由电机的旋转角也可高精度地推定位置;
  • 需要可逆运转
闭环位置控制的方法:

下图是具有速度反馈环的位置控制。对变频器不给出直接的位置指令,而是输入脉冲列。此脉冲数的累积值作为位置指令,增大此位置指令时在正转输入加脉冲列,减小时在反转输入加脉冲列。控制此输入脉冲列的累积值和PG的反馈脉冲列的累积值,使他们一致。

 

以正转为例。将指令输入的脉冲(在计数器内用作加法)和PG的反馈脉冲(在计数器内作减法)在同一计数器内时时刻刻地作计算,以计数器的累加值作为速度指令。因此,一达到目标位置,计数器的累积值就刚好为零,电机就停止在该位置上。另外,计数器的累积值变得很小时,从决定位置判断回路发出决定位置完了信号,通知位置控制结束。

在这种用途中,PG产生两个具有90°相位差的脉冲序列,监视这两个脉冲信号上升的顺序可以判别正反转。还有电机每转一圈,在特定的转子位置上产生显示器脉冲,可以用作位置原点的确定。

PG的反馈脉冲在进入计数器前要通过递减回路。在递减回路把PG的脉冲列分频为整数分之一,目的是改变对于1个输入脉冲的位置变化量(增益)。所以,如果分频为1/n,对于一个输入脉冲PG要n个脉冲电机才旋转。

应用实例:
现使用Samco-VM05的定位控制(Point to Point控制)功能,在江苏某铜管生产企业生产线上代替伺服系统,达到了在满足工艺条件的基础上降低成本的目的。
1、系统构成:
 
2、编码器(PG)为开路集电极输出,与SB-PG基板接线如下:
3、参数设定如下:
代码 说明 代码 说明
Cd001=2 外部外部端子 Cd053 与电机参数匹配
Cd071=4 位置控制 Cd088=0.5 P增益
Cd089=0.1 I增益 Cd604=1 PG脉冲倍增数
Cd605=2 开路集电极输出 Cd606=2 位置控制增益
Cd609=1 位置控制高速化 Cd610=0 Cd611脉冲数设定
Cd611=10000 指令值 Cd618=500 PG脉冲数
Cd630=56 FR+CCL Cd631=57 RR+CCL
Cd131=10 最短运行时间10s    

        仅为变更代码.
4、时序图:
 
总结:
  1. 位置控制很大程度上依赖于反馈脉冲的正确性,必须首先解决脉冲的问题。否则会发生运行中电流大,反馈转速显示波动大,电机运转不平稳等现象。
  2. 通常先进行闭环速度控制的调节,Cd088、Cd089调整至合适值,再进行位置控制Cd606的调节。
  3. 电机和变频器都应良好接地,防止干扰。
  4. 根据工艺要求,也可以由PLC给出指令脉冲序列,进行连续路径控制(Continue Path Control)。