闭环控制为步进电机带来更多的应用价值

发布：2017-05-18  阅读：1503

       摘自--控制工程网

       技术进步正在改变着步进电机和伺服电机之间的性价比，以满足各种要求苛刻的工业自动化应用。有了闭环技术，经济一些的步进电机进入到了那些被认为不适合更贵的伺服电机领域的应用场合。技术进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性价比，以满足各种苛刻的工业自动化应用。通过采用闭环技术，较便宜的步进电机正在进入到一些被认为只有更昂贵的伺服电机才适用的领域中。

　　传统观点认为，对于要求速度大于每分钟800转以及要求高度动态响应的应用场合，伺服控制系统是具有优势的。对于在低速运行的、产生中低加速度的、以及要求高保持转矩的应用场合，步进电机是更好的选择。
　　当闭环步进电机过载到失速状态时，它们会保持住而不会失去转矩。移除了阻塞负载之后，它们会继续运行。在位置传感器保证不会丢失步数的情况下，可以保证任何设定速度下的最大转矩。因此，闭环步进电机的选型可以与它们的应用场合的转矩要求密切匹配，而不需要40%的额外余量。
　　对于开环步进电机，由于失去步数的风险使得高的瞬时转矩的要求很难实现。闭环步进电机可以实现很快的加速度，可以静音运行，与传统步进电机相比共振更少，并能在更高的带宽下运行。步进电机的设计师将电子系统与电机集成在一起，可以减少电缆接线，简化实施过程、以及实现无柜体机器。
　　一家全球自动化公司，将其生产和销售的用于窗户木框加工的精密CNC机床做了改进，不再使用伺服电机，转而采用闭环步进电机。在转变之前，制造木框的应用和工艺要求在每个机器内使用20到30个气动的和电子的伺服电机。伺服电机的成本对于每台机器的总体成本来说是主要的影响因素。单体的、安装在柜体内的伺服编码器所需的额外的电缆数量延长了安装时间，并且让维护工作更加复杂。　　在一个降低成本的试点项目中，在一台木材加工机器中使用闭环回路步进电机取代伺服电机，以此看看步进电机是否达到性能目标。仅仅改变电机，运动控制器和通讯协议仍保持不变。几个月之后，在获得技术支持的情况下，该公司确定其基于步进电机的机器完成了实施的目标。由于步进电机与电子系统集成在一起，需要的电缆更少，因此维护工作也更加简单。
　　接下来，是确定安装步进电机的机器是否能够满足精度、加速度、能耗以及其他性能指标。经过了一个月的试运行，该公司发现闭环步进电机让其机器满足了所有技术规范以及机器性能要求，同时降低了复杂性并将每台机器的成本降低超过5%。
　　闭环步进电机可以改变运动控制的性价比。出众的精度和能源效率让步进电机可以在那些更贵的伺服电机占主导的领域里运行。闭环步进电机可以工作在多轴应用场合、负载变化时的定位任务，以及需要静音运行、稳定时间短和精度要求高的应用场合。