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伺服电机和步进电机区别

  • PLC
  • 2021-03-08
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摘要PLC
1.png步进、sifu

精度步进精度调整:细分倍数 ——固定。

步进:只能接受上位机的脉冲信号而不能独立发脉冲控制步进电机启停。

最大精度:8mm/6400=0.00125。

这个怎么理解呢?我们知道步进电机有步距角,两相混合式步进电机步距角一般为1.8°,三相混合式步进电机步距角为1.2°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如果步距角是1.8度,那么需要200个脉冲,电机才能转一圈,这就是1细分,那么通过步进驱动器设置2细分,就需要400个脉冲电机转一圈,4细分,就是800个脉冲,以此类推。当然细分倍数越大,精度越高,速度也越慢。

2.jpeg步进驱动器细分倍数

三菱可编程控制器中断精讲(5)——步进电机硬件输入中断控制

步进电机学习套装推荐:

伺服精度调整:电子齿轮比 ——可调。

这个怎么理解呢?

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带标准2500线编码器的伺服电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。

伺服:可以接受上位机的脉冲信号,也能能独立发脉冲控制伺服电机启停。

最大精度:8mm/131072=0.000061。

对于绝大多数用户而言,无论是机械传动精度,还是光电传感器来定位精度,都没有步进电机伺服电机的物理精度高,单方面追求电机的最高精度是没有必要的。

伺服电子齿轮比精讲

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反馈步进:常用于开关系统;

步进驱动器发脉冲,步进电机如果出现丢步,系统也不知道,也就是没有反馈,所以叫开环控制,精度和稳定性较差。

伺服:常用于闭环系统,安装又编码器、光栅尺灯反馈系统。

3.png全闭环控制系统

如上图所以,控制有位置控制、速度控制和电流控制器。反馈有位置环(如光栅尺安装在工作台下面,反馈线安装到控制器,也就是反馈信号给PLC)、速度环和电流环,也就是我们所说的三环控制,三环控制构成全闭环控制,如果只有速度环和电流环,那么叫半闭环控制,如果没有反馈系统,就是开环控制,但是一个反馈系统中,速度环和电流环是必须要有的,也就是这两个环集成在伺服放大器中。

全闭环虽然控制精度高,但是并不一定说全闭环就一定比半闭环系统优越。全闭环也有它本身的缺点。

位置控制主要靠上位机发脉冲的方式给伺服放大器,发脉冲可以是PLC,也可以是编码器等,主要的目的是位置精度,如数控机床。速度控制主要是控制不同的速度,如主轴速度控制。转矩控制,主要对象是控制转矩的输出,比如拧螺丝机、钻孔机和攻牙机等。

注意,三环控制的概念只是针对有反馈的系统,如果没有反馈,只能是控制,比如伺服放大器可以实现三种控制——位置控制(主要靠脉冲来实现)、速度控制和转矩控制(主要靠控制输出电流来实现),不同的控制接线和驱动器的参数是设置不同的,只是三种控制,而不是三环控制,所以环这个概念不要滥用。

关于伺服放大器的三种控制模式,读者可以查阅笔者以往的文章,在这方面有较为详细的阐述,也可以结合伺服手册自行研究。

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步进电机和伺服电机矩频特性不同。步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在0~900RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为1000~3000RPM)以内,都能输出额定转矩。

步进电机和伺服电机过载能力不同。伺服电机过载能力更强。

编码器推荐:

运行性能步进电机和伺服电机运行性能不同。步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。

交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成电流环和速度环,一般不会出现步进电机的丢或过冲的现象,控制性能更为可靠。伺服电机是闭环系统,伺服驱动器可以自动修正丢失的脉冲,在堵转时也可以及时给控制器反馈,而步进电机是开环系统,必须通过足够的力矩余量来避免堵转。

速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速需要100~2000毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,从静止加速到其额定转速3000RPM最短仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。步进电机和伺服电机在工业传动控制领域都是重要的控制部件,应用面广泛。

价格开环系统没有检测装置,组成简单,但是选用元器件要严格保证质量要求,它的稳定性较为容易解决,步进电机比较便宜。而闭环系统具有抗干扰能力,对元件变化不敏感,并能改善系统相应特性,但是闭环系统反馈回路的引入增加了系统复杂性,因而伺服电机比较贵。


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