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PLC电气控制系统中,如何选择步进电机和伺服电机

2020-08-21 11:52:20     来源:创控教育        

【哔哥哔特导读】这是选择步进还是伺服的最基本原则,也是最容易被忽略的。对于伺服来说,由脉冲和通信两种控制方式,而步进只有脉冲控制方式。因此,当控制轴数很多时,尽量选择伺服,采用通信控制,这样,无论是前期施工,还是后期维护都非常方便。

步进电机和伺服电机,不同于三相异步电机,它们的主要作用是用作定位。也就是精确的确定工件的位置。步进电机 和伺服电机的选型,必须有电气人员和结构人员以及工艺人员共同确定。由于伺服电机比步进电机价格、性能都要高,因此,必须根据实际的机械结构,工艺数据以及控制系统,选择性价比最高的方案。也就是,在满足需求的前提下,在保证可靠的情况下,降低成本。

根据轴数确定

这是选择步进还是伺服的最基本原则,也是最容易被忽略的。对于伺服来说,由脉冲和通信两种控制方式,而步进只有脉冲控制方式。因此,当控制轴数很多时,尽量选择伺服,采用通信控制,这样,无论是前期施工,还是后期维护都非常方便。一般四轴,最多六轴以内,都采用脉冲控制。而且现在PLC基本都标配四轴高速输出,比如三菱FX5U,西门子S7-1200,欧姆龙CP1H等等。

电机

根据节拍确定

该因素是关键,由于伺服和步进的自身特点,导致它们在应用上的差异。步进的加速时间在0.3到0.5秒之间,而伺服的加速时间只有几毫秒。这些时间差异对于人类来说,几乎没区别,但对自动化设备来说确实至关重要。它对设备的整体节拍,有着至关重要的影响。小功率的日系伺服,额定转速3000r/min,中大功率的伺服,额定转速在1500到2000r/min。而极小惯量的欧系伺服,其额定转速可以到达5000r/min,甚至9000r/min。而步进一般在500r/min左右。再加上机械结构的影响,所以,选择步进还是伺服,直接决定了设备的节拍。

根据控制精度确定

步进电机的步距角是重要的因素,它直接决定了步进电机的精度。比如步距角0.18度的步进电机,给定一个脉冲,它就前进0.18度。这就是它所能达到的最低精度。因为不可能有半个脉冲。但是,步进都支持细分,采用各种算法,让它的精度编程0.018度或是其它数值,但是不能无限制细分。而伺服电机的精度,是由它的编码器决定的。比如,现在主流的日系伺服,其编码器是21位,甚至22位。21位,也就是编码器的精度2^21,把360度等分成2097152份,精度已经相当高了。这些,仅仅是电机能达到的精度,还要考虑机械的精度,比如减速机的反向间隙,丝杠的安装和加工精度等等。一般说来,无论是步进还是伺服,都能实现0.1毫米的实际精度。

根据使用场合确定

主要是在一些特殊场合,由于步进电机可以做的更小,在一些空间狭窄的场合,需要使用步进电机。伺服电机最小的为200W,个别品牌有100W的产品,虽然体积比较小,但是在相同扭矩输出下,步进电机可以做的更小。由于步进和伺服的差异,一般说来,伺服电机输出端都是增加减速机构,而步进电机一般是直接输出。

根据预算

相对于伺服电机来说,步进电机价格低廉,因此在满足需求的前提下,应该尽可能使用步进。当然,如果一味追求价格,而忽视需求,那么,选用步进节省的成本,还不够现场出问题的各种费用。

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