Jakie kontrolery dla servo-motorow do projektu cnc-pc ?

Witam Wszystkich. Podejmuje ciekawy temat. Na rynku pojawiaja sie teraz coraz to kolejne sterowniki od wielu roznych producentow do servo-motorow. Osobiscie przymierzam sie do budowy wlasnej maszyny cnc kontrolowanej z pc. zalozmy ze bedzie to maszyna amatorska. Zamierzam uzywac 4 serv ac/dc 0,8kW kazdy, napiecie 100V. Priorytetem dla mnie jest ( w tej kolejnosci ) 1. latwosc instalacji, 2. funkcjonalnosc 3. latwosc obslugi i uzytkowania, 4. zabezpieczenia przed uszkodzeniem ( nadmierny prad, odwrotna biegunowosc etc. ) 5. cena, Biorac pod uwage takie parametry i obecnie dostepne urzadzenia na rynku to jakie urzadzenia Wy polecilibyscie ?

Odnosnie mojego pytania dotyczacego sterownikow do serwo-motorow: przez ostatni tydzien studiowalem rozne produkty i rozne przykladowe maszyny CNC opisywane na roznych forach. Wydaje sie sluszne ze serwo-motory maja wyzszosc nad silnikami krokowymi w maszynach CNC. A jakie sa Wasze opinie ?

Odnosnie samych urzadzen sterujacych serwo-motorami znalazlem kilkanascie roznych producentow. Z Waszych doswiadczen ktore sa najlatwiejsze w instalacji i uzytkowaniu ( elektronika nie jest co prawda moja pieta achillesowa ale za orla tez sie nie uwazam ) - szukam modulu typu "plug and play".

Forumowicze : jakies doswiadczenia w powyzszym temacie ?

Chyba głównie takie, że serwomotor i Plug and Play to dość mocno sprzeczne rzeczy. Jak kolega chce PnP to może napęd hybrydowy (krokówka + enkoder)? Takie systemy nie gubią kroków, znacznie trudniej wpadają w rezonans i można odważniej dobierać prędkości. Niestety, nadal osiągane prędkości nijak się mają do zwykłych silników DC/BLDC.

Z tego co do tej pory przeztudiowalem na tym forum i na roznych stronach producentow zajmuacych sie maszynami cnc wynika ze silniki servo maja przewage nad silnikami krokowymi.

To silniki krokowe gubia kroki a zasada dzialania serva zapewnia maxymalna dokladnosc pracy.

Pozatym jaki jest sens wymyslania kola na nowo ? Skoro serwo jest w duzym uproszczeniu silnikiem i enkoderem w jednym to po co mialbym tracic czas i wymyslac to serwo na nowo kupujac silnikn i enkoder i starac sie to polaczyc ?

Nie trzeba łączyć, są gotowe produkty. Zerknij sobie też http://www.fastech.pl/index2.php?menu=2&page=show

Mowiac o budowaniu od podstaw ukladu silnik i enkoder mialem na mysli uzywanie silnika krokowego i enkodera. Z tego co sie dowiedzialem do tej pory to serwo-motory ( z wbudowanymi enkoderami ) sa najodpowiedniejszym napedem dla maszyny od ktorej wymaga sie przedewszystkim precyzji.

Mnia natomiast bardzo ciekawi jakich producentow i jakie modele uzywaliscie i jakie macie doswiadczenia ?

To ja trochę tutaj poprostuję:
Silnik krokowy sam z siebie dobrze trzyma zadaną pozycję; dzięki jego naturalnej "sztywności" wzmocnienia regulatora mogą być mniejsze i nadal dawać dobre efekty - dlatego też napęd krokowy z enkoderem może dawać dobre rezultaty z minimalnym strojeniem lub nawet bez.
Gdyby taki napęd nie miał zalet, nikt by go nie produkował.

Co do serwomotorów i precyzji - może kolega zapomnieć o tym, że serwo będzie podążać za zadaną pozycją z dokładnością równą rozdzielczości enkodera. Zawsze trzeba liczyć, że kilka impulsów będzie rozjechane, zwłaszcza na bardziej skomplikowanych ścieżkach lub w obecności zaburzeń zewnętrznych (zmian obciążenia chociażby). Serwo nie reaguje z nieskończoną prędkością. Przy tym: im enkoder gęstszy, tym czas reakcji mniejszy.

Witaj Brunatny Niedzwiedziu.

Pozwol ze polemizujowal bede z toba na temat silnikow krokowych i servo-motorow, jak napisalem powyzej sam mysle o maszynie cnc i chce przestudiowac temat zanim zaczne cokolwiek praktycznie uskuteczniac.

A wiec:

ursus_arctos pisze: Gdyby taki napęd nie miał zalet, nikt by go nie produkował.

prosze podaj zalety silnika krokowego nad serwo-motorem w przypadku takiej frezarki CNC takich jak sa tu omawiane na forum.

ursus_arctos pisze: Co do serwomotorów i precyzji - może kolega zapomnieć o tym, że serwo będzie podążać za zadaną pozycją z dokładnością równą rozdzielczości enkodera. Zawsze trzeba liczyć, że kilka impulsów będzie rozjechane, zwłaszcza na bardziej skomplikowanych ścieżkach lub w obecności zaburzeń zewnętrznych (zmian obciążenia chociażby).

Z tych informacji do ktorych dotarlem to wlasnie silniki krokowe w przypadku kiedy dochodzi do zmiennych obciazen najczesciej gubia precyzje co jest ich najwieksza wada.

Kilka roznic do ktorych sie dokopalem:

1. Silniki krokowe sa tansze, i nie wymagaja dodatkowych elementow elektronicznych ( enkoderow ) - poniewaz pracuja w otwartych systemach automatycznych.

2. Silniki krokowe sprawdzaja sie najlepiej w zastosowaniach w ktorych mozna "zaufac" ze nie zbubia kroku.

3. Uzywajac serwomotorow mozna uzyskac wysoka "pewnosc" tego zaufania. Wykorzystujac serwa nie istnieje koniecznosc "sprawdzania" ich precyzji.

4. Istnieje mozliwosc wykorzystania silnika krokowego w ukladzie z enkoderem ( to jest chyba to o czym kolega pisal w pierwszej odpowiedzi ) w ukladach o duzym momencie obrotowym ( ale tylko przy malych predkosciach ) - silnik krokowy jest wtedy niczym innym jak serwem o wysokiej rozdzielczosci. Zamknietye uklady automatyzacji w oparaciu o silnik krokowy sa bardziej kosztowne.

5. Serwa mozna stosowac zarowno przy niskich jak i wysokich mocach.

6. Do aplikacje wymagajace duzych momentow przy wiekszych predkosciach uzywa sie serwomotorow ( serwa maja znaczaco wyzszy moment obrotowy od silnikow krokowych przy wyzszych predkosciach ). Natomiast silniki krokowe maja bardzo wysoki moment obrotowy przy bardzo malych predkosciach obrotowych badz rownych zero ( frezowanie twardych materialow z bardzo niskimi predkosciami badz np. przy kontroli np. kamer gdzie konieczne jest nie tylko zapewnienie kontroli ruchu ale rowniez minimalizacja drgan w bezruchu.

7. Serwo ma mozliwosc uzyskania chwilowego momentu znacznie wyzszego niz moment nominalny dla danej predkosci.

8. Silniki krokowe bardziej nagrzewaja sie w czasie pracy ze wzgledu na staly prad ktory pobieraja ( podczas gdy serwa pobieraja tylko tyle pradu ile jest potrzebne w danym momencie do uzyskania zadanego obrotu ). Zaleta serwa jest rowniez mozliwosc dopasowania momentu ( sily ) do danej aplikacji - oraz regulacja tej sily w zaleznosci od potrzeby.

9. Uzywanie serw daje zalete gladkiego ruchu ( i cichej pracy ). W przypadku silnikow krokowych wada sa drgania. Drgania te mozna wyeliminowac stosujac mikro-kroki ale wtedy jeszcze latwiej o utrate precyzji.

10. Serwa bardziej pasuja do napedow liniowych ze wzgledu na ich wysoka predkosc max. siegajaca dziesiatek tysiecy rpm.

11. Rozmiary - Serwomotor o tych samych rozmiarach co silnik krokowy bedzie mial 2 do 4 razy wiekszy moment i 2 do 4 razy wyzsza predkosc max.

12. Silniki krokowe maja mniejsze wymagania dotyczace srodowiska pracy w odroznieniu od serw ktorych budowa jest bardziej zlozona..


Podsumowujac:

Jesli chcemy zbudowac szybka i mocna maszyne ktora bedzie pracowac plynnie, cicho i pobierac malo pradu powinnismy isc w kierunku silnikow typu serwo.

Silniki krokowe najlepiej sprawdzaja sie do niskich predkosci, i sa tanie.


Dla mnie 1 do 0 dla serwo-motorow.

Ustosunkuję się tutaj zarówno do powyższego postu jaki wiadomości priv.
Kolega chyba przekręcił moje stwierdzenie, więc ponawiam: im enkoder gęstszy, tym czas reakcji krótszy - to logiczne, bo zmiana trafia na wejście pętli po wykonaniu mniejszego ruchu.

Co do punktów:
1. Tańsze - o dziwo są, nie mam pojęcia dlaczego (w końcu jest to bardziej skomplikowane urządzenie od BLDC)
2. Owszem, ale jak mamy enkoder to już tak nie jest
3. To kwestia enkodera, nie typu silnika.
4. Tak, o tym cały czas piszę. Silnik + sterownik kosztują razem ok 1500zł (nie pamiętam czy brutto czy netto).
5. Tak
6. Minimalizacja drgań w bezruchu to jedno, ale jest też kwestia drgań wokół punktu zadanego.
7. Tak
8. Tak, silnik krokowy się grzeje, ale w układzie ze sprzężeniem nie musi tak być - na postoju można bardzo ograniczyć prąd i zwiększyć go w razie wystąpienia uchybu.
9. Jest to nieporozumienie. Mikrokroki nie powodują utraty precyzji. Jest za to problem nierównego podziału kroku (równy podział fazy prądu nie koniecznie przekłada się na równy podział kąta obrotu). Są sterowniki, w których można to dopasować; sprzężenie zwrotne zapewnia to niejako z automatu.
10. Dziesiątek tysięcy RPM nie widziałem na żadnym serwomotorze... Nawet jeżeli takie są, to na 90% są stosowane z przekładnią, więc jako zespół napędowy są ograniczone do jakichś 5-10 krpm (nadal znacznie więcej, niż silnik krokowy)
11. Zgadza się.
12. Nie wiem, co jest bardziej złożonego w serwach. BLDC jest konstrukcją prostszą od silnika krokowego. Chodzi o enkoder? Może być szczelnie zamknięty i żadne warunki pracy nie są mu wtedy straszne.

Nie ma czegoś takiego jak "silniki typu serwo" - serwomechanizm to jednostka napędowa wraz ze sprzężeniem zwrotnym. Jednostką napędową może być dowolny silnik.

Wracając do problemów z serwomechanizmami z enkoderem dyskretnym:
Sama pętla PID/PIV może mieć tłumienie krytyczne, które działa bardzo dobrze i nie powoduje niekontrolowanych oscylacji o dużej amplitudzie. Występuje jednak inny problem, związany ze kwantyzacją uchybu - w związku z tym mechanizm może wpadać w małe oscylacje (np. +/- 2 działki enkodera) wokół zadanej pozycji. Dzieje się tak dlatego, że regulator PID zakłada ciągłość sygnałów, co w okolicy punktu zadanego jest bardzo dalekie od stanu faktycznego. Z tego powodu człon całkujący regulatora musi mieć zredukowane wzmocnienie, co zmniejsza sztywność mechanizmu.
Widać, że gęstszy enkoder pozwala zredukować ten problem, ponieważ informacja o wykonaniu ruchu szybciej trafi na wejście systemu - można zatem agresywniej reagować na wystąpienie nawet niewielkiego uchybu.