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在自动化领域,运动控制器和基本伺服驱动器之间存在细微的差异。 许多应用需要运动控制器和伺服驱动器来形成完整的系统,因此了解每个设备的功能和智能至关重要。

服务器系统

伺服驱动器向电机线圈提供电压和电流,然后通过监控反馈为伺服电机供电以闭合伺服环路。 大多数情况下,伺服驱动器包含三个嵌入式伺服环路,即电流(或扭矩)环路、速度环路和位置环路; 三个环路相互作用,实现精确的运动控制。 需要哪些回路由预期的电机操作决定。

定义驱动器和控制器角色

在无刷直流伺服电机的扭矩控制应用中,“设备”根据基于电流反馈测量的命令输入向电机提供电流和电压。 用专业术语来说,为电机提供动力的装置称为伺服放大器或伺服驱动器。 电流或扭矩驱动器只有在接收到应产生多少扭矩的特定命令时才能发挥作用。 该命令可以来自本质上充当“控制器”的各种来源。 该命令可以非常简单,只需根据所需的输出扭矩手动调节电位计,向驱动器施加 +/- 10 Vdc 信号,充当控制器。

运动控制器示意图

典型的无刷直流伺服系统包含三个嵌入式环路以及各种补偿和滤波组件。 内环(电流环)由速度环控制,速度环又由位置环控制。 电流环始终位于驱动器中,而速度环和位置环位于驱动器或控制器中。 电流环使用电机的电流传感器来测量电机绕组中的电流,而速度环使用速度传感器(通常是编码器)来测量电机速度,这还提供位置信息以关闭位置环。

作为基于微处理器的设备,运动控制器具有生成脉冲宽度调制 (PWM) 波形的复杂算法。 伺服驱动器内的功率晶体管通过提供电流和电压波形为电机供电。 运动控制器通常处理来自各种伺服回路的反馈。 控制器使用反馈信息对电机进行换向,从而可以根据微处理器的命令进行精确操作。 本质上,微处理器提供的智能充当控制器,而与电源相关的电子设备充当驱动器。 基本上,控制器是将特定命令应用于位置、速度或电流环路的元件,而驱动器负责根据控制器的命令向电机提供电压和电流。

控制器通常是存储和运行程序员提供的代码的可编程设备。 编程采用BASIC、C+/C++、VB等多种语言以及IEC 61131-3标准中规定的语言进行开发。 该控制器配备了许多安全元件,以防止过载或在组件故障时停止运动控制。 另一方面,驱动器往往专注于接收来自控制器的输入命令并负责开关功率晶体管。 这允许产生的电流和电压满足命令的扭矩和速度。

随着微处理器和新型开关设备的不断改进,控制器和驱动器的互连程度越来越高——主要是在所有电子设备都位于同一控制柜中的集中式系统中。 在分布式解决方案中,运动控制器位于机柜中,驱动器位于电机附近,然后电机通过运动控制现场总线与集中式运动控制器进行通信。