servomotor

Witam serdecznie.
Nigdy nie robiłem porównania na jednej maszynie servomotorów AC i DC więc przyznaję się bez bicia że nie odpowiem jednoznacznie na postawione pytanie. I to co widziałem w centrum obróbczym i to co zasłyszałem świadczyło jednoznacznie że są wydajniejsze, lecz tak jak wspomniałem by móc ocenić to obiektywnie musiałbym wymienić servo AC na DC wraz z całym sterowaniem, a czegoś takiego raczej nie zrobię.
Trzeba przyznać jednak że przemysł preferuje servo AC nie tylko ze względu na ich parametry lecz również ze względu na ewentualne koszty m.in eksploatacyjne. Pomimo że serva AC (a głównie drivery) są drogie to jednak problemy z servami DC i koszty produkcji dość skomplikowanych technicznie (w porównaniu do AC) podzespołów np. wirnika powoduje że, serva AC w zastosowaniach przemysłowych znalazły tak szerokie zastosowanie.
Co na koniec mogę jeszcze powiedzieć to wydaje mi się, że wirnik serva DC faktycznie może i ma dużą możliwość przyśpieszania lecz ma też dużą masę (wydaje mi się również i podkreślam to, że nie jestem tego akurat pewien, że wirnik servo AC ma mniejsze możliwości przyśpieszania w porównaniu do servo DC, ale niweluje tą niedogodność mniejszą masą wirnika i między innymi jest to jeden z wielu powodów z których wynikają jego zadziwiająco dobre parametry). Proszę mnie poprawić jeżeli coś źle zrozumiałem lub źle sformułowałem.
Pozdrawiam, skoczek

kolega chyba do serw AC zaliczyl serwo BLDC tzn bezszczotkowy silnik pradu stalego.
zgadza sie serwa dc (szczotkowe) sa wypierane przez BLDC (bezszczotkowe).

kwarc pisze:zgadza sie serwa dc (szczotkowe) sa wypierane przez BLDC (bezszczotkowe).

Co do tego jak najbardziej się zgadzam, wcześniej chodziło mi o servomotory szczotkowe (zrobiłem milczące założenie że servo DC o którym wcześniej Kolega wspomniał w wypowiedzi

kwarc pisze:taniej wychodzi zastosowanie serw BLDC a na forum jest kolega ktury posiada takowe zestawy co do pytania dotyczacego serw AC zastanawialem sie i raczej ludzie niestosuja ich do maszyn cnc typu frezarka co innego np. podajniki lub mechanizmy wykonawcze innych maszyn , maja gorsze przyspieszenia niz serwa DC .

równa się servo szczotkowe, bo zrobił Kolega rozróżnienie na BLDC i DC). Faktem jest że BLDC również charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami.
Pozdrawiam, skoczek.

Nie patrząc na cenę to serwo ac jest najlepsze. Wszyscy poważni producenci maszyn przeszli na takie napędy. Wszystko mają lepsze: nie ma komutatora, lżejszy, większe przyspieszenia, większe momenty maksymalne z danych gabarytów itd.
Niestety każda róża ma kolce. Sterowanie takich serwonapędów z macha i innych systemów, w których za interpolator robi pecet, a sygnał sterujący jest w postaci kroków, jest bardzo niedoskonałe. Błędy dynamiczne takich systemów w skrajnych przypadkach przewyższają błędy dynamiczne napędów na silnikach krokowych a fakt, że te serwonapędy są chińskie tylko zwiększa prawdopodobieństwo problemów.
W systemach amatorskich sterowane tak napędy nie potrafią bezzwłocznie zareagować np. na zmianę wartości zadanej. Powiedzmy, że maszyna porusza się z jakąś stałą prędkością i chcemy przyspieszyć. Najpierw pojawia się wartość zadana pozycji, która zaczyna zmieniać się szybciej niż wartość mierzona, pojawia się błąd pozycji. Potem na podstawie błędu pozycji wyliczana jest prędkość zadana i po chwili pojawia się różnica prędkości zadanej i zmierzonej (dochodzi tu problem estymacji prędkości z enkodera, ale to już innym razem). Wyliczamy błąd prędkości i na jego podstawie wyznaczamy moment zadany. I znowu porównujemy go z momentem aktualnym i wyznaczamy błąd. Dopiero ten błąd po przejściu przez kolejny regulator PI daje wartość zadaną na silnik.

To wszystko trwa, a w tym czasie dynamiczny błąd pozycji jest już bardzo duży, a my dopiero teraz zaczynamy go poprawiać.

W profesjonalnych systemach sterowanie jest prędkościowe, lub momentowe, co pozwala w pełni wykorzystać potencjał serwonapędów nowej generacji.

Tamte serwa mają oprócz sterowania pulsacyjnego sterowanie analogowe prędkością i momentem (+-10v) i wyście sygnałów enkodera. Pozatym przy sterowaniu krok/kierunek sam pecet+mach z pewnością nie wystarczy. przy enkoderze 10000imp/obr do osiągnięcia prędkości 3000obr/min jest potrzebny puls o częstotliwości 500khz, czego nie osiągniemy na porcie LPT nigdy.

filmik który zrobil znajomy na tym napędzie z allegro i kontrolerku pod machem3:
ciężko odczytać ustwaione parametry, ale są takie:
2000imp/mm
max 15000mm/min
przyspieszenie 750mm/s
liczone dla śruby o skoku 5mm

cnc3d pisze:W systemach amatorskich sterowane tak napędy nie potrafią bezzwłocznie zareagować np. na zmianę wartości zadanej. Powiedzmy, że maszyna porusza się z jakąś stałą prędkością i chcemy przyspieszyć. Najpierw pojawia się wartość zadana pozycji, która zaczyna zmieniać się szybciej niż wartość mierzona, pojawia się błąd pozycji. Potem na podstawie błędu pozycji wyliczana jest prędkość zadana i po chwili pojawia się różnica prędkości zadanej i zmierzonej (dochodzi tu problem estymacji prędkości z enkodera, ale to już innym razem). Wyliczamy błąd prędkości i na jego podstawie wyznaczamy moment zadany. I znowu porównujemy go z momentem aktualnym i wyznaczamy błąd. Dopiero ten błąd po przejściu przez kolejny regulator PI daje wartość zadaną na silnik.

Idąc tą zawiłą ścieżką sterowania zgubił kolega współczynnik proporcjonalny P, który pojawia się wraz ze zmianą wartości zadanej, niezależnie czy sterowany silnik jest zatrzymany, czy w ruchu.
Jeśli faktycznie sterowanie STEP/DIR jest tak dramatycznie złe, to dla czego nadal jest stosowane?
Może Kolega dysponuje jakimiś danymi porównawczymi odmian systemów sterowania? Jak na razie dowiedzieliśmy o najgorszym. Może dowiemy się o ile lepszy jest PID pozycji itp?

Opisując przejścia sygnału przez kolejne bloki funkcjonalne klasycznego obrabiarkowego serwonapędu aby nie zaciemniać sedna pominąłem oczywiście bloki regulatorów P, PI, PID ponieważ są one oczywistością.

Co do stosowania sygnałów step/dir to musimy przyjąć, że producenci serwonapędów nie produkują ich tylko dla maszyn cnc. Napędza się nimi podajniki, linie drukarskie, proste automaty sekwencyjne, czyli urządzenia które nie mają interpolacji ruchu i tu się ten prosty system sprawdza bardzo dobrze. Jednak Który z producentów systemów sterowania do obrabiarek cnc stosuje takie rozwiązanie? Siemens, Heidenhain, Fanuc? Nikt z nich czegoś takiego nie stosuje (przynajmniej do głównych osi).

Drivery uniwersalne są do wszystkiego, a jak wiemy jak jest coś do wszystkiego to jest do niczego. Dlatego za porządny napęd markowej firmy zapłacisz jak za kilka uniwersalnych.

cnc3d pisze:Drivery uniwersalne są do wszystkiego, a jak wiemy jak jest coś do wszystkiego to jest do niczego. Dlatego za porządny napęd markowej firmy zapłacisz jak za kilka uniwersalnych.

Dla tego pytam o ile lepszy jest ten najlepszy od uniwersalnego? Jeśli mam kilka razy więcej zapłacić za sterowanie np. 5x to chcę, żeby maszyna wykonywała detal 5x szybciej, przy tej samej dokładności.
Jeśli okaże się, że maszyna będzie pracować o 20% szybciej, to dziękuję bardzo za takie super sterowanie. Kupię drugą maszynę na słabych sterach i lepiej na tym wyjdę.

No niekoniecznie. Błędy dynamiczne różnych serwonapędów w takich samych warunkach pracy mogą być jak 1 do 10 a czasami nawet więcej. Dobry napęd potrafi "trzymać" pozycję w stanach dynamicznych przy nominalnym obciążeniu z dokładnością do 1/2000 obrotu silnika, a kiepski to jak dobrze pójdzie do 1/200 obrotu. Prawie nigdy producenci nie podaja czasu od zmiany sygnału zadanego do reakcji serwonapędu, a tu różnice są największe - od 50us do 500ms (stukrotna różnica!!!).

cnc3d pisze:1/2000 obrotu silnika, a kiepski to jak dobrze pójdzie do 1/200 obrotu

Tyle że jest to kwestią:
- mocy silnika ( dobry producent poda realne wartosci nominalnego i szczytowego obciążenia)
- konstrukcji silnika ( momentu bezwładnosci)
- dokładnosci sterowania zasilaniem silnika ( czyl np. dla BLDC stabilnoscią/rozdzielczoscią prądu dla cewek)
- dokładnoscią arytmetyki PID, okresem pracy regulatora ( pętli PID )

W mniejszym stopniu jest to kwestia rodzaju podawanego sygnału zadającego ( analogowy, CAN, STEP/DIR)

Ponieważ regulator w serwonapędzie jest nadążny, to wiedza o przyszłym sygnale zadającym nie przydaje się aż tak bardzo ( jako że nie jest dopuszczalne przeregulowanie ). Albo napęd ma wystarczający zapas mocy aby grzecznie nadążać za sygnałem zadającym albo nie.

Bardziej uwierzę, że różnica ( dla tego samego napędu) będzie 20% (przy różnych sygnałach zadających) niż 1000%.

OOT:
Pracowałem kiedys w dużej firmie robiącej urządzenia dla energetyki. Jednym z celów było takie projektowanie urządzeń aby były maksymalnie niekompatybilne i skomplikowane. Tak aby nikt nawet nie pomyslał o podłączeniu ze sobą urządzeń różnych firm.