ACサーボモータードライバー

サーボドライブはサーボシステムの重要なコンポーネントであり、サーボシステムの故障の大部分を引き起こします。 Tonghangのサーボドライブシリーズは、生産と使用の前にシステムテストを受けます。これは、サーボシステムの安全性と安定性のための重要な評価方法です。サーボドライブがより複雑になるにつれて、サーボシステムの安定性やその他のパラメーターの品質要件が増加し続けます。従来のサーボドライブのテスト方法は、非効率的で費用がかかり、精度が保証されていない手動テストに依存しており、現在のニーズには不十分です。サーボドライブの工場品質を確保し、製品テストの効率を改善し、サーボドライブテストシステムを強化するために、効率的で信頼できるサーボドライブテストシステムを設計し、業界で最高のR＆D投資を持つサーボシステムメーカーの1つになりました。

テストシステムの主な機能は、サーボモーターをロードし、テスト条件を満たすためにサーボドライブパラメーターを構成することです。サーボドライブをリアルタイムで制御し、トルクセンサーデータを収集することにより、特定のテスト項目を実装できます。結果は、システムが複数の技術指標をテストし、ACサーボドライブの生産に信頼できるテストシステムを提供できることを示しています。

システム構成と動作原則

ACサーボドライブテストシステムは、ハードウェアとソフトウェアの2つの部分で構成されています。ハードウェアシステムは、3つの主要なモジュールに分割されています。

ホストコンピューターとサーボドライブ間の通信モジュール。

テストに必要な負荷を提供するロードモジュール。

ホストコンピューターにサーボモーターデータを提供する取得モジュール。

ソフトウェアは3つの主要なモジュールに分割されます。

基本的なサーボドライブ設定モジュール。

パラメーター構成モジュールをテストします。

ACサーボドライブテストモジュール。

通信モジュールは、適切な通信機器を選択してさまざまな機能モジュールを接続し、システム内のさまざまなデバイス間の通信を可能にし、正確で完全なデータ送信と、制御コマンドの実際の-時間の有効性を確保します。ソフトウェアとハ​​ードウェアの間の重要なブリッジとして機能するデータ収集モジュールは、テスト結果の分析と判断のために、ホストコンピューターのデータ処理モジュールに収集されたデータを送信しました。ロードアプリケーションシステムモジュールは、ホストコンピューターによって設定された負荷値に基づいて、テスト中のモーターに適切な負荷を適用し、サーボシステムがテストに必要な負荷条件を満たしていることを確認します。基本的なセットアップモジュールは、テスト、サーボドライブパラメーターの構成、テストシステム内での適切な動作を確保するための簡単なモーターテストの実行のためのACサーボドライブを準備します。テストパラメーター構成モジュールは、テスト準備フェーズ中にドライブパラメーターを構成して、制御モードと状態要件の読み込みを満たします。テストモジュールは、関連するテスト項目のテスト方法を設計し、テスト中のテスト方法に従ってドライブの操作を制御します。このシステムは、Well -設計されたHuman -マシンインターフェイスを備えており、ユーザーがホストコンピューターを介してACサーボドライブテストシステムを完全に制御できるようにします。

システム構成と動作原則

ACサーボドライブテストシステムは、ハードウェアとソフトウェアの2つの部分で構成されています。ハードウェアシステムは、3つの主要なモジュールに分割されています。

ホストコンピューターとサーボドライブ間の通信モジュール。
テストに必要な負荷を提供するロードモジュール。
ホストコンピューターにサーボモーターデータを提供する取得モジュール。

ソフトウェアは3つの主要なモジュールに分割されます。

サーボドライバーの基本構成モジュール。
パラメーター構成モジュールをテストします。
ACサーボドライバーテストモジュール。

通信モジュールは、適切な通信機器を選択してさまざまな機能モジュールを接続し、システム内のさまざまなデバイス間の通信を可能にし、正確で完全なデータ送信と、制御コマンドの実際の-時間の有効性を確保します。ソフトウェアとハ​​ードウェアの間の重要なブリッジとして機能するデータ収集モジュールは、テスト結果の分析と判断のために、ホストコンピューターのデータ処理モジュールに収集されたデータを送信しました。ロードアプリケーションシステムモジュールは、ホストコンピューターによって設定された負荷値に基づいて、テスト中のモーターに適切な負荷を適用し、サーボシステムがテストに必要な負荷条件を満たしていることを確認します。基本的なセットアップモジュールは、テスト、サーボドライブパラメーターの構成、テストシステム内での適切な動作を確保するための簡単なモーターテストの実行のためのACサーボドライブを準備します。テストパラメーター構成モジュールは、テスト準備フェーズ中にドライブパラメーターを構成して、制御モードと状態要件の読み込みを満たします。テストモジュールは、関連するテスト項目のテスト方法を設計し、テスト中のテスト方法に従ってドライブの操作を制御します。このシステムは、Well -設計されたHuman -マシンインターフェイスを備えており、ユーザーがホストコンピューターを介してACサーボドライブテストシステムを完全に制御できるようにします。

システムハードウェア設計

ハードウェアシステムは、メインコントロールユニット、サーボシステム、荷重システムで構成されています。

通信モジュール設計

この設計モジュールは、さまざまなデバイス間でデータ交換を実装する必要があり、実際の-の時間伝送とデータの精度を確保する必要があります。このシステムのデータ送信コンテンツには、サーボドライブの構成命令、モーター制御命令、サーボドライブのステータス監視データが含まれます。サーボドライブの構成手順の場合、データ送信プロセスには高性能要件がありません。RS485通信インターフェイスはそれらを満たすことができます。モーター制御命令とサーボドライブのステータス監視データ、高精度、良好なリアル-時間のパフォーマンス、および高いデータ送信レートが必要です。このデザインのサーボドライブには、缶とRS485通信インターフェイスの両方があるため、さまざまな種類の伝送コンテンツのInter -デバイスデータ通信を容易にするために、Canalystlとz - Tek機器が選択されました。

取得モジュール設計

この設計モジュールは、テスト中のモーターから速度とトルクデータを収集する必要があり、高精度、安定性、および強力なアンチ-干渉機能を確保する必要があります。

取得モジュールは、マイクロ-範囲トルクセンサーと、それに伴うトルク、速度、および電力計をデータ収集機器として使用します。このセンサーは、トルクと速度とシャフトの両方の力を検出できる優れた性能を提供し、高精度、優れた安定性、強力なアンチ-干渉機能を備えて、パフォーマンス要件を満たしています。トルクセンサーはサーボモーターの動作端に接続されており、電源メーターのRS485通信インターフェイスは、制御ボードのRS485通信インターフェイスに接続されており、システムのデータ収集モジュールを形成します。

アプリケーションモジュールの設計をロードします

この設計モジュールは、モーターに負荷を適用します。負荷値は、ホストコンピューターの入力または手動調整ノブによって設定され、低エラーで一貫した安定した負荷出力を確保します。

ロードアプリケーションモジュールは、ヒステリシスブレーキ、ヒステリシスコントローラー、およびコントロールボードで構成されています。テストシステムには、モーターへの安全で安定した負荷適用が必要です。ヒステリシスブレーキは、スリップ速度に関係なくほぼ一定のトルクを維持するという利点を提供し、低電流で高トルク出力を制御できます。したがって、このローディングシステムは、ヒステリシスブレーキで設計されました。ホストコンピューターによって設定された負荷値は、RS485インターフェイスを介して受信され、データ処理後、実際のトルク値を表すアナログ値は出力です。 24 VDCの場合...直接電圧調節に加えて、電圧-制御されたヒステリシスブレーキは一般に、より洗練された電流制御を採用しています。ヒステリシスブレーキトルクの調節と制御は、電磁コイルを通って流れるDC電流を調整して出力トルクを決定することにより達成されます。トルクと電流は直線的に関連しており、定電流源を使用すると、外部ブレーキ係数によるドリフトエラーが最小限に抑えられます。コントロールボードは、荷重-の適用システムの重要なモジュールであり、モーター負荷を提供します。この負荷-適用ボードは、STM32F103ZET6を制御ボードの処理コアとして使用し、2つのアナログ出力、3つのRS485インターフェイス、RS422インターフェイス、缶インターフェイス、LEDモジュール、プッシュバットトンモーレを備えています。ヒステリシスコントローラーは0〜5Vの入力電圧範囲を必要とするため、アナログ出力回路は、STM32F103ZET6チップの内部DAコンバーターとOP AMP回路を組み合わせて設計されています。 Pushbuttonモジュールと組み合わせたLEDモジュールは、モードスイッチング、パラメーター設定、コントロールボードのステータス表示などの機能を実装します。

ソフトウェアデザイン

システムソフトウェア設計

システムホストコンピューターは、QTプラットフォームを使用して開発され、Modbusを活用し、通信プロトコルを開き、データと制御コマンドを送信して受信し、最終的にユーザーインターフェイスに表示します。特定の機能的REAL -時間要件の分析に基づいて、タスクモジュールは実際の{-時間と非-リアル-時間タスクに分割されました。 CAN Openプロトコルのデータオブジェクトを使用して、実際の-タイムタスクの正確かつタイムリーな完了を確保しました。

システム機能モジュール設計

このソフトウェアシステムは、モジュラー設計コンセプトを採用しています。システム全体の要件に基づいて、ソフトウェア機能はデバイス接続モジュール、サーボドライブの基本構成モジュール、テスト条件構成モジュール、およびテストモジュールに分割されます。

デバイス接続モジュールの設計

ホストコンピューターソフトウェアが起動すると、[通信設定]ダイアログボックスが表示されます。このダイアログボックスで、目的の通信ポート、通信レート、デバイススキャン範囲などを選択します。
1）接続/切断：接続するときは、通信方法を選択し、通信パラメーターを設定します。切断する場合、一部の関数をオフラインで使用できます。
2）サーバードライバーの選択：通信アドレス範囲内の接続されたデバイスの通信アドレスを自動的にスキャンして識別するか、通信アドレスを直接入力して接続します。

基本設定モジュール設計

サーボドライブの基本設定モジュールは、Modbus通信プロトコル（8ビットデータ、1ビット均等パリティ、1ビットストップビット、ASCIIコード）を使用します。その主な機能には次のものが含まれます。

1）パラメーター編集：接続されたサーボドライブパラメーターを表示し、選択したパラメーターの変更を許可します。各パラメーターについて簡単に説明します。

2）アラーム情報：現在のアラーム情報と履歴アラームレコードを表示し、必要に応じて現在のアラームとクリアな履歴アラームレコードをリセットできます。

3）IO監視：サーボドライブの入力と出力信号情報の表示。

4）データ監視：モーター速度、トルク、参照パルス、フィードバックパルス、偏差パルスなどのサーボドライブとモーター情報の表示。

5）オフセット調整：ゼロアナログ入力信号（速度、トルク）。

5）高度な機能：モーターゼロの位置検出と負荷慣性検出を有効にします。

6）トライアルの実行：ジョギング操作とフォワード/逆回転テスト。
7）工場出荷時のリセット：サーボドライブを工場出荷時の設定にリセットし、ホストコンピューターのパラメーターリストを更新します。
8）ファイルインポート/エクスポート：ファイルは、パラメーターリストのストレージおよびデータソースとして機能します。

ファイル操作を除き、他のすべての機能はプログラミングを通じて実装され、サーボステータスデータ通信アドレス、Modbusデータパケットを解析し、UIコントロールを制御します。

テスト条件構成モジュール設計

ACサーボドライブテストのテスト条件を満たすために、次の機能設計が実装されました。

1）負荷設定：負荷値はホストコンピューターで設定され、通信プロトコルに従って負荷負荷システムに入力されます。処理後、必要なテスト負荷がモーターに適用されます。

2）制御モードの設定：サーボドライブには、5つの制御モード（速度制御、位置制御、ホームコントロール、位置補間制御、トルク制御）があります。対応する制御モードは、テスト要件に従って設定されます。 Can Open Protocolのサービスデータオブジェクト（SDO）は、非{-時間{-重要なデータ（パラメーター）を送信するために使用されます。対応する制御モードとテスト-関連パラメーターは、データ辞書を変更することにより設定されます。

テストモジュール設計

テスト中、システムはテストが完了するまでリアルタイムでサーボドライブの操作を制御する必要があります。テスト中のコントロールラグは、テスト結果に影響を与え、システムにとって実際の-時間データ伝送を重要にします。 Can Open Communication Protocolは、モーションコントロール、特に同期制御に利点を提供するため、データ送信に使用されました。そのプロセスデータオブジェクト（PDO）は、多くの場合、時間{-重要なプロセスデータ（セットポイント、制御単語、ステータス情報など）を送信するために使用されます。

PDOマッピングは、テストに含まれる-重要なプロセスデータを時間通りに実行します。このマッピングに基づいて、コントロールコマンドはテスト要件に従って定期的にサーボドライブに送信され、サーボドライブの実際の-時間制御を可能にし、テスト操作を完了します。

テスト結果は、センサーデータとACサーボドライブの技術仕様に基づいて評価され、テスト対象のデバイスが指定された技術基準を満たしているかどうかを判断します。

メインコントロールプログラムの設計

テストシステムは、基本的な構成、テスト環境構成、テストの実装、およびテスト結果に分割されます。

ソフトウェアシステムには権限があり、ユーザーがシステムにアクセスするためにログインする必要があります。初期化後、ユーザーはユーザー-マシンインターフェイスに入り、ユーザー-フレンドリースイッチングを使用した複数の機能画面が含まれます。ソフトウェアシステムの主なプロセスには、基本設定インターフェイスでACサーボドライブの構成が含まれます。サーボシステムが適切に機能していることを確認した後、ユーザーは特定のテストアイテムインターフェイスを入力し、テストアイテムを選択し、負荷負荷システムを使用して必要な負荷を構成します。テストモジュールは、関連するテストパラメーターを構成します。テスト中、テストパラメーターと負荷は必要なパラメーターに従って調整され、データが記録されます。テストが完了した後、データが分析されてテスト結果が決定されます。テストプロセスに応じて、ユーザーは別のテスト項目を終了または実施できます。

実験結果と分析

速度変動テスト

テスト要件：荷重なしの速度と定格速度でモーターを使用すると、閉じた{-ループ速度ドライブの複数速度ステップで前方および逆回転テストを実行します。サーボドライブモーターは、-200 rpm、600 rpm、-1000 rpm、および2000 rpmの安定した-状態速度でテストされ、モーターの動作速度の平滑性を確認します。

テストインジケーター：システムが負荷なしで実行されている場合、速度が低くなるほど、システム抵抗が大きくなり、速度の変動が大きくなります。モーターの定格3000 rpmの場合、2000 rpmを超える高速で走る場合、変動速度は1％を超えてはなりません。 1000 rpmから2000 rpmの間の中速度で実行する場合、変動率は3％を超えてはなりません。また、0〜1000 rpmの低速および中速度で実行する場合、変動速度は200 rpm . 3％を超える0.000 rpmを超えてはなりません。

テスト手順：テスト中のドライブをシステムに接続し、ドライブの電源を入れ、ホストコンピューターソフトウェアを起動し、ドライブパラメーターを構成し、テスト実行を実行して適切な操作を確認します。モーターが正常に動作したら、ホストコンピューターソフトウェアをテストモードに切り替え、負荷を-ロード、制御モードへの速度モードに設定し、関連するテストパラメーターを構成します。テストの準備ができたら、速度変動テストをクリックします。ドライバーは、テスト要件に応じてモーターを制御します。テストがモーター速度曲線とテスト結果を完了して取得するのを待ちます。

テスト結果分析：中速度および低速での曲線の変動は3％を超えず、ACサーボドライブは範囲内でスムーズに動作します。 ACサーボドライブの速度変動テストが通過しました。

結論

サーボドライブのテスト要件に基づいて、Tonghangは「ACサーボドライブの一般的な技術要件」に従って、ACサ​​ーボドライブ専用のテストシステムを構築しました。この設計は、さまざまな機能モジュールを分離し、システム機能を維持しながらシステムの複雑さを最小限に抑え、将来の開発を促進します。このシステムは、合理的なハードウェアとソフトウェアの設計、堅牢な機能、および直感的でユーザー-フレンドリーな人間-マシンインターフェイスを誇っています。包括的なディスプレイ機能は、実用的なニーズを満たしています。特定のニーズに合わせたサーボドライブを設計します。お問い合わせについてはお問い合わせください。