Was ist ein Servoregler?
Ein Servoregler ist ein Gerät, das in einem Servosystem verwendet wird, um einen Servomotor gemäß den vom Regler eingestellten Werten zu steuern.
Bei Servoregler-Systemen handelt es sich um Motorantriebssysteme, die in Industrieanlagen für Hochgeschwindigkeits- und Präzisionssteuerungen unentbehrlich sind, und es ist nicht übertrieben zu sagen, dass Servoregler dies möglich machen. Die Hauptaufgabe des Servoreglers besteht darin, den Servomotor mit Energie zu versorgen, damit er seine Aufgabe entsprechend dem Lastmoment erfüllen kann.
Er kann grob unterteilt werden in den Teil, der die Leistungsumwandlung vornimmt, und den Teil, der den Motorstatus erfasst und die Steuerberechnungen durchführt.
Anwendungen von Servoreglern
Servoregler werden zusammen mit Motoren in Servo-Systemen verwendet, die in einer Vielzahl von Bereichen zum Einsatz kommen, von Industrieanlagen bis zu Werkzeugmaschinen. Ein Beispiel sind Industrieroboter in Automobilwerken. Von Industrierobotern wird verlangt, dass sie vorgegebene Bewegungen präzise wiederholen, und um dieses Ziel zu erreichen, werden die Bewegungen verkörpert.
Um dies zu erreichen, muss die Energieversorgung genau auf die Belastung der Motoren abgestimmt sein, die für die auszuführenden Bewegungen erforderlich sind. Servoregler überwachen den Zustand des Motors und stellen gleichzeitig die richtige Leistung zur Verfügung, um die Bewegung und das Drehmoment bis zur festgelegten Position zu realisieren.
Diese Situation wird auch in einer Vielzahl anderer Situationen genutzt, in denen Präzisionsbewegungen erforderlich sind, wie z. B. in der Halbleiterfertigung und in medizinischen Geräten.
Funktionsweise des Servoreglers
Die Funktionsweise des Servoreglers besteht darin, dass der Verstärker eine elektrische Rückkopplung liefert, während der Motorstatus, wie z. B. der Drehwinkel, die Geschwindigkeit und der Strom, mit Sensoren genau überwacht wird, um den Motor sehr präzise zu steuern. Als Steuerung wird in der Regel eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) eingesetzt, die diesen Verstärkerbetrieb realisiert, die Sollwerte einstellt und die Informationen überträgt.
Der Servoregler stellt die notwendige Leistung zur Verfügung, um den Zielsollwert zu regeln, aber für eine genauere Regelung ist es notwendig, zu überwachen, ob die Bewegung des Servomotors den Sollwert erreicht hat und eine entsprechende Rückmeldung zu geben. Aus diesem Grund haben Servoregler in der Regel einen eingebauten Sensor, den sogenannten Encoder.
Ein Encoder besteht aus einer Scheibe mit einem Schlitz und einer Fotodiode, die die Winkelgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Motors erfasst. Da sich die Scheibe in Verbindung mit dem Motorrotor dreht, können die Anzahl der Umdrehungen und die Geschwindigkeit durch die Erfassung optischer Signale, die durch die Schlitze laufen, überwacht werden.
Die Fotodiode erfasst diese optischen Signale, wandelt sie in Strom um und leitet sie an den Verstärkerteil zurück. Der Verstärkerteil verwendet im Allgemeinen ein PWM-System, um den Motor durch Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und dann in eine gewünschte Frequenz anzutreiben. Dieser Block besteht aus einem Wandlerteil, einem Glättungsschaltungsteil und einem Wechselrichterteil. Die Geberinformationen werden in der Regel an den Umrichterteil zurückgegeben.
Weitere Informationen zu Servoreglern
1. Unterschiede zwischen Umrichtern und Servos
In Bezug auf die Motorsteuerung sind Umrichter und Servos gleich, aber sie haben sehr unterschiedliche Eigenschaften, und ihre Anwendungen können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden.
Umrichter
Umrichter werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, von sozialen Infrastrukturen wie Klimaanlagen, Aufzügen und Rolltreppen bis hin zu Industrieanlagen und Haushaltsgeräten. Sie zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, die Drehzahl von Motoren zu regeln und einen reibungslosen und stabilen Betrieb zu gewährleisten, insbesondere wenn ein regelmäßiger Dauerbetrieb mit geringem Stromverbrauch erforderlich ist.
Servos
Servos zeichnen sich durch eine hohe Präzision aus, da die Drehzahlregelung genau eingestellt werden kann. Servos werden gewählt, wenn die positionsbezogene Steuerung von Maschinenbewegungen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision erfolgen soll.
2. Regelung von Servoreglern
Bei Servoreglern wird in der Regel eine Regelung auf der Basis von Geberinformationen eingesetzt. In der Praxis kann es jedoch auch bei einer Regelung mit Rückführung zu Abweichungen vom Sollbetrieb kommen, z. B. durch Werkstückschrumpfung oder Fluchtungsfehler zwischen den Achsen. Aus diesem Grund gibt es Servoregler mit verschiedenen Phasenkompensationsfunktionen.
Es gibt auch Anwendungen, bei denen eine Feinsteuerung der Winkelgeschwindigkeit wichtig ist, z. B. bei den Anstiegs- und Abfallzeiten, je nach Zeitpunkt der Steuerung, um die Zeit zu verkürzen, bis die gewünschte Geschwindigkeit oder der gewünschte Phasenwinkel erreicht ist, und um eine konstante Geschwindigkeit während des normalen Betriebs zu gewährleisten.