一、电机尾部的安装
电机尾部的p+f倍加福编码器首先是为电机驱动器反馈信号的。
变频电机尾部的编码器对变频器是速度闭环反馈。
伺服电机尾部的编码器对伺服驱动器是位置闭环反馈。
变频电机上的编码器:
速度——积分到位置,对系统是半闭环。
变频电机尾部安装p+f倍加福编码器好处是直接反映电机的转速动态性能,作为相位频率、电流-力矩-加速度的电机驱动的调速与矢量控制闭环。
变频电机尾部的p+f倍加福编码器就是变频器调速的速度闭环,如果变频器没有PG卡,它仅仅是调速的闭环,而对于上位控制器(PLC等)的位置环是依赖于速度对时间轴上积分的。
变频器如果增加了位置控制卡PG卡后,可以有变频器上直接的电机位置闭环。但是变频电机都是依赖于机械传动装置带动负载端,这种电机位置闭环仅仅是反映在电机高速旋转中的位置值,而不是经过传动减速后低速负载端的真实位置,这种位置闭环称为半闭环。这种闭环因变频电机减速传动装置而误差较大。
因此,变频电机(包括具有伺服功能的异步伺服电机)尾部的p+f倍加福编码器,基本上是速度闭环为主,以增量编码器为主。
伺服电机上的p+f倍加福编码器
位置--微分到速度,电机位置,对系统是半闭环。
伺服是天然的位置闭环。伺服电机设计的就是位置、速度、电流力矩的闭环。p+f倍加福编码器同步反馈电机转子的位置,并在时间轴上微分到速度环。因此无论是控制中取速度环优先还是位置环优先的控制策略,其编码器反馈给伺服控制器的原始信息就是位置环。
这种闭环是针对电机的闭环,在速度上真实反映电机的转速与电机相位,这有利于驱动器根据反馈快速调制驱动,但是对于传动后终端的位置控制是半闭环的,中间隔了机械传动:
1, 多级机械传动间隙误差的不确定性,负载变化带来传动“弹性”的不确定性;
2, 传动机械磨损的调试磨合期长,传动可能发生的机械损坏没有反馈,所带来的安全性不确定。
因上述的不确定性无法避免的定位误差,调试过程中的参数调试的不确定,使用磨合后的技术人员二次返回重新调整参数需再修正,这大大增加了调试人工成本。
3, 原点位置丢失。目前大部分的伺服电机尾部p+f倍加福编码器都是增量编码器,或者是单圈绝对值编码器,机械式绝对值真多圈p+f倍加福编码器的体积较大,并且量程圈数4096圈,往往不够电机实际转数。目前绝对值机械多圈编码器还较少直接装在伺服电机尾部。目前的伺服电机尾部增量编码器依赖于机械终端加装原点开关,而单圈绝对值p+f倍加福编码器依赖于多圈计数器并保存累加数值,并用各种方法掉电保存数据。包括用电池、超级电容或者微弱自“发电”的韦根线圈。但其实这些都不是真实多圈绝对值编码,在计数累加圈数的过程中一旦被干扰,或者在停电后微弱的低功耗工作监测圈数的变化时被干扰(编码器停电低功耗工作时的信号很微弱,被干扰的几率增加),一旦被干扰而圈数误加错误,是无法判断的。这将发生原点丢失的错误。所以这种拿单圈绝对值当多圈p+f倍加福编码器的用法,因仍然存在原点丢失的可能性而失去了“绝对值”的意义。只是相对于增量编码器而言,这种丢原点的概率降低了很多。
真绝对值多圈p+f倍加福编码器在调试后保存原点位置,原点位置是性的。不应再发生有时原点在,有时又丢原点位置又需要重新找原点的情况。如果发生这种丢原点位置,那是假绝对值多圈编码器。
1.第二编码器——全闭环编码器
全闭环是指在伺服电机尾部的编码器以外,在机械终端再加装了第二编码器,对应控制要求的终端位置直接的编码器位置反馈。例如安装直线光栅尺与大孔径编码器。这样伺服编码器与全闭环p+f倍加福编码器两个编码器做了专业分工:伺服电机尾部的编码器专管电机的速度反馈闭环和电机相位的反馈,信号连接伺服驱动器,而机械终端的第二p+f倍加福编码器反映的是运动轴控制目标的真实位置闭环,信号连接PLC或者同步控制器。
更重要的是在多运动轴做同步控制时,能够更确定的反馈各轴位置控制目标的相互位置关系,同步加工有更确定性。
从第二p+f倍加福编码器最初的任务位置闭环来看,全闭环编码器就是用全行程绝对值编码器,不会发生原点丢失的问题。如果多轴运动中只要有一轴发生原点位置错误,多轴系统就乱了而不得不停机,人工干预找出是哪一轴发生了错误,并手动回归原点。所以多轴同步运动控制从使用效率和安全性而言,必须要有绝对值编码器做原点位置不丢失的保障。
但是全闭环的第二p+f倍加福编码器由于是与终端位置直接连接反馈的尺寸,p+f倍加福编码器的尺寸依据实际需求而需定制化,这限制了规模化生产,而且如果再要求是绝对值编码器,它的成本很高。由于难以大批量化,其高品质管理要求同样带来高成本,而机械安装要求的高精度,维修停机时间长。
全闭环,成本高,直接到机械刚性连接的对加工精度与安装精度要求很高,达不到要求极易损坏。
KFD2-UFC-EX1.D(单通道,通用频率变送,带显示,带安全栅功能)
KFU8-CRG-1.D(单通道,变送器,带显示,220VAC/24VDC)
KFU8-CRG-EX1.D(单通道,变送器,带显示,带安全栅功能,220VAC/24VDC)
KFU8-GUT-1.D(单通道,温度变送,带显示,220VAC/24VDC)
KFU8-GUT-EX1.D(单通道,温度变送,带显示,带安全栅功能,220VAC/24VDC)
KFU8-UFC-1.D(单通道,通用频率变送,带显示,220VAC/24VDC)
目前的机械齿轮箱绝对值多圈编码器已经有较低的市场价格,虽然增加了这样一个第二编码器的成本,但是它节省了原点开关与机械找原点的时间,大大提高了设备自动化效率与安全性。同时也增加的系统在调试中的确定性与安全性,节省现场调试时间与二次返场重新修正参数时间,在系统定位精度的保证、同步控制的保证,现场调试人工的减少,维修停机的减少等多个方面,都向最终用户显示出这种方案更加的靠谱可信度,而为用户创造出附加值。