Điều khiển động cơ Servo của hãng LS
Hôm nay xin giới thiệu với các bạn bài viết điều khiển động cơ servo của hãng LS. Tìm hiểu về cách cài đặt và sơ đồ đấu dây, các chế độ điều khiển tốc độ, vị trí, moment.
Động cơ servo hãng LS
1. Giới thiệu về bộ điều khiển động cơ servo hãng LS
Cấu tạo của bộ điều khiển động cơ servo có nhiều điểm giống với biến tần. Điện áp nguồn xoay chiều từ điện lưới được chỉnh lưu thành điện một chiều. Sau đó được nghịch lưu thành điện xoay chiều có thể điều khiển được. Điểm nổi bật của động cơ servo là điều khiển chính xác được tốc độ và vị trí động cơ do có bộ phản hồi encoder.
Bộ điều khiển động servo khá giống với biến tần
– Các chức năng của bộ điều khiển servo LS:
+ Điều khiển chính xác tốc độ, vị trí, moment.
+ Bảo vệ mất pha, quá dòng, quá nhiệt, …
+ Tín hiệu điều khiển đa dạng: công tắc, điện áp tương tự, xung, encoder, …
+ Cung cấp 10 ngỏ vào số, 2 ngỏ vào tương tự, 8 ngỏ ra số, 2 ngỏ ra tương tự, ngỏ ra encoder.
2. Sơ đồ đấu dây điều khiển động cơ servo LS
2.1 Sơ đồ đấu dây phần công suất
+ L1, L2, L3 nguồn cấp cho phần mạch công suất của bộ điều khiển servo. Servo L7SA001 sử dụng điện áp là 220V, nếu sử dụng điện một pha thì sử dụng hai chân L1 và L2.
+ C1, C2 là nguồn cấp cho mạch điều khiển.
Sơ đồ đấu dây mạch công suất
2.2 Sơ đồ đấu dây phần điều khiển
– Cần chú ý chức năng của các chân có thể thay đổi được ở thông số P02, chức năng mặc định được mô tả như hình dưới.
– Ngỏ vào điều khiển dạng công tắc
+ STOP dừng động cơ (không hiệu lực ở chế độ vị trí)
+ Nguồn sử dụng cho phần mạch điều khiển là 24VDC.
+ Chân EMG – emergency khi nhấn nút hở chân này thì bộ động cơ sẽ dừng khẩn cấp.
+ CWLIM – Clockwise limit cho phép động cơ quay theo chiều kim đồng hồ khi thường đóng.
+ CCWLIM – Counter-clockwise limit chân cho phép động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ khi thường đóng.
+ DIR – Select rotation direction chọn chiều quay động cơ.
+ SVON – Servo On một số thông số chỉ có thể sửa được khi servo on.
+ SP1, SP2, SP3 chân chạy các cấp tốc độ đặt trước (không hiệu lực ở chế độ vị trí và moment)
– Ngỏ vào tương tự:
+ SPDCOM – Ngỏ vào điện áp tương tự ±10 điều khiển tốc độ động cơ.
+ TRQCOM – Ngỏ vào điện áp tương tự ±10 điều khiển moment.
+ GND chân nối MASS cho tín hiệu tương tự
Điều khiển tốc độ và moment
– Ngỏ vào dạng chuỗi xung: ngỏ vào nhận chuỗi xung điều khiển vị trí động cơ servo.
+ Điện áp điều khiển ngỏ vào chuỗi xung có biên độ 5V:
+ Điện áp điều khiển ngỏ vào xung 24V:
+ Điều khiển NPN và PNP
Trong đó:
Nguồn 12V: Sử dụng điện trở 1,5k Ohm
Nguồn 12V: Sử dụng điện trở 560 -680 Ohm
Nguồn 5V: Sử dụng điện trở 100- 150 Ohm
– Ngoài ra bộ điều khiển động cơ servo còn cung cấp các chân ngỏ ra dạng số, điện áp tương tự và xung encoder dùng để báo lỗi, hiển thị, theo dõi.
3. Cài đặt thông số điều khiển
3.1 Thay đổi thông số điều khiển
Cần lưu ý một số thông số không thể sửa đổi khi servo on, và một số thông số không thể sửa đổi khi servo on và khởi động lại nguồn cấp.
Hình bên dưới hiển thị cho ví dụ động cơ dừng ở chế độ điều khiển tốc độ.
Hiển thị tóm tắt trạng thái hoạt động của các chế độ khác nhau của servo:
3.2 Hiển thị trạng thái hoạt động của servo
Thông số | Giải thích thông số |
St-01 | Tốc độ hiện tại RPM |
St-02 | Tốc độ đặt |
St-03 | Xung vị trí hiện tại |
St-04 | Xung vị trí đặt |
St-05 | Xung vị trí còn lại mà servo phải thực hiện |
St-06 | Tần số xung vào |
St-07 | Moment đang hoạt động |
St-08 | Moment đặt |
3.3 Thông số cài đặt hệ thống
Thông số | Giải thích |
P0-01 | Loại encoder |
P0-02 | Số xung của encoder |
P0-03 | Chọn chế độ hoạt động 0: Chế độ moment 1: Chế độ tốc độ 2: Chế độ vị trí 3: Tốc độ + vị trí 4: Tốc độ + Moment 5: Moment + Vị trí |
P0-06 | Chế độ nguồn đầu vào + 0b00000 nguồn vào một pha + 0b00001 nguồn vào 3 pha + 0b00011 bảo vệ mất pha cho nguồn ba pha |
P0-14 | Đặt số xung ngỏ ra encoder khi động cơ quay một vòng |
3.4 Thông số điều khiển động cơ servo
Ở mục này ta cần lưu ý một thông số quan trọng là tốc độ động cơ trong chế độ điều khiển moment. Thông số này cho phép động cơ quay ở tốc độ chậm nhưng lực moment có thể thay đổi từ yếu đến mạnh.
Thông số | Giải thích |
P1-22 | Tốc độ giới hạn trong chế độ điều khiển moment 0: Từ giới hạn dưới đến P1-23 1: Tốc độ lớn nhất 2: Chạy theo giá trị analog điều khiển tốc độ (ngỏ vào chân số 27) 3: Giá trị nhỏ nhất của P1-23 và analog điều khiển tốc độ |
P1-23 | Tốc độ giới hạn khi thông số P1-22 là 0. |
3.5 Cài đặt ngỏ vào, ra
Thông số từ P2-00 đến P2-10 cho phép thay đổi chức năng của các chân ngỏ vào, ra.
Để thay đổi chức năng của các chân ngỏ vào, ra vui lòng tham khảo thêm trong mục tài liệu tham khảo.
Thông số | Giải thích |
P2-17 | Tốc độ tối đa khi điện áp tương tự ngỏ vào bằng 10V |
P2-18 | Đặt giá trị điện áp bù, trong trường hợp ở lệnh tốc độ mong muốn bằng 0 nhưng điện áp điều khiển vẫn còn mang một giá trị điện áp nhỏ. (đơn vị mV) |
P2-19 | Nếu điện áp điều khiển ở trong dãy chết này thì tốc độ bằng 0.
|
P2-20 | Moment lớn nhất khi điện áp tương tự ngỏ vào bằng 10 |
P2-21 | Giá trị điện áp điều khiển moment bù |
P2-22 | Điện áp điều khiển nằm trong khoảng này thì moment bằng 0 |
3.6 Thông số cài đặt tốc độ
Thông số | |
P3-00 đến P3-06 | 7 cấp tốc độ điều khiển bằng các chân SPD1, SPD2, SPD3 |
P3-08 | Thời gian tăng tốc cho điều khiển tốc độ |
P3-09 | Thời gian giảm tốc cho điều khiển tốc độ |
Cần lưu ý chỉ có thể điều khiển tốc độ bằng điện áp tương tự khi tắt các cấp tốc độ. Các cấp tốc độ được điều khiển bằng các chân SPD1, SPD2, SPD3.
3.7 Cài đặt điều khiển vị trí động cơ servo
+ P4-00 chọn loại xung tín hiệu ngỏ vào điều khiển vị trí. Tốc độ của động cơ trong chế độ điều khiển vị trí phụ thuộc vào tần số xung điều khiển.
0: Hai xung A, B lệch pha nhau 90 độ. Khi kênh A sơm pha B thì động cơ quay thuận, A trễ pha B động cơ quay nghịch. Ứng dụng có thể dùng encoder ngoài điều khiển vị trí động cơ, khi xoay encoder thì động cơ sẽ quay theo.
1: Khi thay đổi hướng tín hiệu thì động cơ thay đổi chiều quay (thuận/ ngược chiều kim đồng hồ)
2: Ngỏ vào xung (PULS) vào sẽ đọc xung, ngỏ vào tín hiệu (SIGN) sẽ đọc trạng thái cao hay thấp điều khiển chiều quay. Ứng dụng có thể dùng công tắc điều khiển chiều quay và dùng vi điều khiển Arduino hoặc PLC phát xung điều khiển vị trí động cơ servo. Ví dụ encoder của động cơ là 3000 xung, dùng Arduino phát 3000 thì động cơ sẽ quay một vòng.
3,4,5: Tương tự nhưng ngược mức tín hiệu so với chế độ 0,1,2.
Các chế độ trong điều khiển vị trí
+ Một thông số rất quan trọng ở chế độ vị trí là hộp số điện tử. Ví dụ ta muốn khi tín hiệu điều khiển 1 xung, động cơ sẽ quay theo 10 xung thì hộp số điện tử là 10. Giá trị hợp số điện tử bằng P4-01 / P4-05 =1000/100=10
P4-01 = 1000 Tử số
P4-05 = 100 Mẫu số
4. Một số ví dụ về điều khiển tốc độ, moment, vị trí
4.1 Ví dụ về điều khiển tốc độ bằng biến trở và cấp tốc độ
+ Để điều khiển tốc độ bằng biến trở, các công tắc EMG, CWLIM, CCWLIM nối thường đóng. Các công tắc STOP, ALMRST, SVON nối thường hở.
+ Biến trở có thể nối với nguồn ±12V từ bộ điều khiển servo, mắc thêm 2 điện trở 330 Ohm để giới hạn điện áp xuống còn ±10V.
+ Cài đặt thông số điều khiển tốc độ
P0-03=1 chọn chế độ điều khiển tốc độ
P3-08=1500ms thời gian tăng tốc
P3-09=1500ms thời gian giảm tốc
P2-17=3000 RPM tốc độ lớn nhất của động cơ khi điện áp điều khiển bằng 10V.
+ Nếu sử dụng các công tắc SP1, SP2, SP3 để chạy các cấp tốc độ đặt trước chỉ cần thay đổi tốc độ đặt trước.
4.2 Điều khiển moment động cơ servo bằng biến trở
+ Sơ đồ điều khiển moment tương tự như ở điều khiển tốc độ, chỉ khác chân đọc giá trị biến trở là chân 1.
+ Cài thông số điều khiển moment
Để thấy chứng minh sự thay đổi của moment ta sẽ chỉnh tốc độ động cơ quay chậm và dùng lực tay giữ trục động cơ. Khi giá trị biến trở nhỏ thì lực tay ta sẽ giữ được trục động cơ, động cơ sẽ ngừng quay, khi tăng biến trở moment lớn không thể giữ được trục động cơ.
P1-21 = 0 tốc độ lớn nhất trong chế độ điều khiển moment là P1.23
P1-23 = 50 RPM
P0-03=0 cài chế độ điều khiển moment.
4.3 Các ví dụ về điều khiển vị trí động cơ servo
a. Điều khiển vị trí bằng encoder ngoài
+ Cài đặt thông số điều khiển
P0-03 = 2 chọn chế độ điều khiển vị trí
P4-00 = 0 chọn xung điều khiển là 2 xung lệch pha nhau 90 độ.
+ Sơ đồ điều khiển vị trí
Ta sẽ sử dụng encoder có ngỏ ra vi sai A, /A, B, /B nối với các chân PF+, PF-, PR+, PR-. Cấp nguồn 5V cho encoder ngoài.
Lúc này khi ta dùng tay xoay encoder thì động cơ sẽ quay theo, tốc độ chiều quay của động cơ phụ thuộc vào tốc độ, chiều xoay của encoder.
b. Điều khiển vị trí động cơ servo bằng Arduino
+ Cài đặt thông số điều khiển xung, chiều
P0-03 = 2 chọn chế độ điều khiển vị trí
P4-00 = 2 chọn chế độ điều khiển vị trí là 2 xung, vị trí.
+ Chân số 10 của Arduino xuất xung 3000 điều khiển vị trí tại chân số 10, sau đó delay 3s và sau đó chu kỳ được lặp lại. Như vậy động cơ cứ quay một vòng và sau đó sẽ dừng 3s.
+ Chân số 6 đọc trạng thái công tắc dùng để đảo chiều, khai báo điện trở kéo lên bên trong Arduino. Khi công tắc mở chân 6 ở mức HIGH, khi công tắc đóng trạng thái ở mức LOW. Và khi công tắc hở ta cho Arduino xuất điện áp 5V ở chân 8, khi công tắc đóng ta xuất điện áp 0V tại chân 8. Như vậy công tắc sẽ đảo chiều được động cơ servo.
+ Code Arduino viết trên phần mềm IDE:
void setup() {
pinMode(10, OUTPUT);
pinMode(6, INPUT_PULLUP); //Khai báo điện trở kéo lên
pinMode(8, OUTPUT);
}
void loop() {
for(int i=0;i<3000;i++){
/////Đọc trạng thái công tắc, đổi chiều
if (digitalRead(6)==0){
digitalWrite(8,LOW);
}
else{
digitalWrite(8,HIGH);
}
//////Tao 3000 xung tần số 2mS
digitalWrite(10,HIGH);
delayMicroseconds(1000);// 1mS,Tần số T=2 mS
digitalWrite(10,LOW);
delayMicroseconds(1000);
}
delay(3000);// Do đọc công tắc nên khi dừng không cần đọc (-_-)’
}
>>>Xem thêm:
Điều khiển motor servo bằng driver accelnet
Tài liệu tham khảo
Điều khiển động cơ DC Servo bằng driver Acccelnet
5 Mạch điều khiển tốc độ động cơ một chiều
Điều khiển động cơ một chiều bằng L298
Mạch điều khiển tốc độ Motor DC 220V
Mạch cầu H sử dụng Mosfet – CHI TIẾT NHẤT
Điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM
Điều khiển tốc độ động cơ DC bằng Arduino