Servo Drive là gì? Ứng dụng và tiêu chí lựa chọn phù hợp Bộ điều khiển động cơ Servo

Bộ điều khiển - Servo Drive là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống Servo vốn được ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, cơ khí,... Hệ thống Servo có hiệu suất cao, khả năng điều khiển chính xác,... nên ngày càng được ưa chuộng. Vậy Servo Drive là gì? Cùng MC&TT tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây nhé!

Servo drive là gì?

Servo Drive (khuếch đại Servo) là một bộ phận quan trọng tạo nên một hệ thống Servo. Các bộ phận còn lại là Mạch điều khiển, động cơ Servo, trục, chiết áp, bánh răng truyền động và bộ mã hóa (encoder).

Chức năng chính của Drive Servo là nhận các lệnh từ bộ điều khiển trung tâm ( từ PLC, máy tính…) và chuyển đổi thành các tín hiệu điện để điều khiển vị trí, tốc độ, momen của servo motor. Lúc này động cơ sẽ chạy chính xác theo lệnh từ plc, máy tính.

Nhiều người thường nhầm lẫn giữa driver servo và Biến tần. Cả hai đều là thiết bị điều khiển động cơ, nhưng chúng có những điểm khác biệt cơ bản:

Drive Servo:

Độ chính xác: Độ chính xác cao, đặc biệt trong điều khiển vị trí và tốc độ
Sử dụng điều khiển hồi tiếp vòng kín, nó liên tục nhận tín hiệu phản hồi từ encoder của động cơ để điều chỉnh hoạt động, đảm bảo độ chính xác cao.
Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như robot, máy CNC, máy đóng gói,…

Biến tần:

Độ chính xác: Độ chính xác thấp hơn Drive Servo
Có nhiều phương pháp điều khiển: vòng kín, vòng hở, V/f,…
Ứng dụng: Biến tần thường được dùng để điều khiển tốc độ chuyển động động cơ như băng tải, bơm và quạt, thang máy, cẩu trục, máy móc công nghiệp,…

Nguyên lý hoạt động của servo drive

Để có thể hiểu được vai trò quan trọng của servo drive đối với các cấu thành khác trong hệ thống Servo, chúng ta cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cách mà các thành phần của hệ thống servo kết hợp với nhau.

Hệ thống Servo là một hệ thống kín, tự tạo ra những quyết định để hiệu chỉnh hoạt động của nó nhằm đạt được độ chính xác cao theo yêu cầu của chương trình đã được lập trình. Bộ điều khiển sẽ khởi động toàn bộ hệ thống Servo để thực hiện những chương trình đã được cài đặt bằng cách gửi tín hiệu đến bộ khuếch đại (Servo Drive). Khi nhận được tín hiệu xung, Servo Drive sẽ thay đổi tần số của dòng điện để khiến motor servo tạo ra một lực mô-men chính xác theo yêu cầu.

Bộ phản hồi sau đó sẽ đánh giá vị trí, tốc độ tạo ra bởi Motor servo so với yêu cầu của chương trình sẽ được ghi vào bộ nhớ của trung tâm điều khiển và phản hồi lại cho bộ điều khiển. Bộ điều khiển sau đó sẽ hiệu chỉnh những tín hiệu phát ra để điều chỉnh hoạt động hệ thống cũng như thu hẹp sai số. Các tín hiệu cứ như vậy thay đổi và di chuyển liên tục qua bộ khuếch đại trước khi được gửi đến motor để đạt được độ chính xác như mong muốn ban đầu.

Lợi ích của servo drive

Servo Drive có kích thước nhỏ gọn, không cồng kềnh, có khả năng liên tục khuếch đại những tín hiệu với sự khác biệt nhỏ để motor servo hoạt động chính xác theo yêu cầu. Bên cạnh đó, thiết bị này có khả năng chuyển đổi tần số linh hoạt với chất lượng cao, tốc độ khuếch đại cao, liên tục và lên đến 1µm.

Không chỉ có vậy, servo drive còn có khả năng điều khiển vị trí, mô-men với dung sai trong phạm vi cực kỳ hẹp. Ngoài ra, Servo Drive còn đóng vai trò là một kênh giao tiếp trong hệ thống servo. Bộ phận này chính là cầu nối để cả hệ thống - gồm những thành phần sử dụng những ngôn ngữ riêng - thực hiện một công việc chung một cách chính xác theo yêu cầu đề ra. Với tính năng càng mạnh mẽ, servo drive sẽ cho phép hệ thống servo đạt độ chính xác càng lớn và hiệu quả càng cao.

Ứng dụng của servo drive trong các máy công nghiệp

Hiện nay, servo drive được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực và máy móc công nghiệp.

Công nghiệp: Robot công nghiệp, máy CNC (Computer Numerical Control), máy đóng gói, máy in…
Tự động hóa: Điều khiển van, cửa, băng tải…
Y tế: Thiết bị y tế, robot phẫu thuật…

Lưu ý khi lựa chọn Driver Servo cho động cơ Servo

Việc lựa chọn đúng loại Driver Servo cho động cơ Servo là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả. Dưới đây là một số lưu ý cần quan tâm khi lựa chọn:

Công suất của bộ điều khiển phải lớn hơn hoặc bằng công suất của Motor Servo.
Dòng định mức của bộ điều khiển phải phù hợp với điện định mức của động cơ. Đồng thời cũng cần xem xét đến dòng điện đỉnh của động cơ khi thực hiện các hoạt động khởi động hoặc tăng tốc đột ngột.
Điện áp cung cấp cho bộ điều khiển phải tương thích với điện áp của nguồn điện và động cơ.
Tần số làm việc của bộ điều khiển phải đảm bảo động cơ có thể đạt được tốc độ tối đa mong muốn.

Một số dòng sản phẩm servo drive phổ biến hiện nay

Servo Drive chia làm 2 loại chính là AC Servo Drive và DC Servo Drive tương ứng với động cơ AC Server và DC Servo.

Thị trường Drive Servo hiện nay vô cùng đa dạng với nhiều thương hiệu và dòng sản phẩm khác nhau, mỗi loại đều có những ưu điểm và ứng dụng riêng. Dưới đây là một số dòng sản phẩm phổ biến:

FD5P Series AC Servo Drive

Support pulse control
Supports MODBUS, CANopen, EtherCAT communication control
Adaptable to high-precision encoder applications
Support EASY Tune optimization and online self-tuning.
Trap filter for vibration suppression
S-curve control
Real-time synchronized control, which can effectively improve production efficiency and increase the precision of multi-axis synchronized control
IO contains 7-channel digital input, 5-channel digital output and encoder output
With driver over-voltage & under-voltage protection, over-current protection, overheating protection and short circuit protection, etc.

FD5 Series AC Servo Driver

Pulse control
MODBUS, CANopen, EtherCAT, Profinet
Strong compatibility,compatible with 3 generations of product parameters, and parameters updatable for replacement.
Dynamic braking function control
EASY Tune optimization upgrade and online self-tuning available
Equipped with the trap filter for vibration suppression.
S-curve control
High-precision encoder applicable
Real-time synchronous control, which can effectively improve production efficiency and increase multi-axis synchronization control accuracy.
IO includes 7 digital inputs, 5 digital outputs and encoder output function.
Provide driver over-voltage and under-voltage protection, over-current protection, overheat protection, short-circuit protection, etc.

CD2S & FD2S Series AC Servo Driver

CD2S series support pulse, analog control.
FD2S series support MODBUS, Canopen and EtherCAT control.
Support EASY TUNE auto-tuning function, Can satisfy with most of application's requirements with simple setting in system stiffness.
Independent motor brake output interface. Can directly drive motor brake.
24VDC independent power supply for control. Can keep monitoring servo system state after powering off main power supply.
Support over-voltage protection, over-current protection, motor over-heat and etc.
Support incremental encoder, 24 bit(For maximum) absolute encoder. Maximum working temperature of encoder is 120 degree.

CD3 & FD3 Series AC Servo Driver

CD3 series support pulse, analog control.
FD3 eries support MODBUS, CANopen, EtherCAT control.
Support EASY TUNE auto-tuning function, Can satisfy with most of application's requirements with simple setting in system stiffness.
Support dynamic braking function.
Support encoder arbitrary frequency division output.
Supports up to 4MHz pulse frequency input.
With over-pressure, over-current, overheating and other protection measures.
Built-in brake resistance that supports overheating protection.
Support magnetoelectric single-turn absolute encoder,16/20 bit multi-turn absolute encoder, encoder Max. working temperature up to 120 degrees

JD Series AC Servo Driver

European servo system terminal design, no need for welding, easy connection.
MODBUS CANopen communication protocol is supported.
Support master-slave following, multi-axis synchronization.
Full closed loop control.
Full open servo parameter setting system, free configuration of servo driver function.
Mechanical vibration suppression.
SIL3/Cat.3/PLGrade safety function (safety torque off).
The product design conforms to UL standard and some products have passed UL certification.

DD2S Series Linear Driver

Special upper computer debugging software.
Deeply understand the usage habits of linear motor users, and based on this, upgrade the upper computer software, so that our debugging software is intuitive and easy to use.
Highly rigid and responsive.
Using direct drive, the electrical energy is directly converted into linear motion, which can provide several times the thrust of the screw system.
Highprecision with high speed.
Support up to 4MHz pulse input, control more fine, higher speed, higher precision.
Small running friction, low noise.

FD1X5 Series DC Servo Driver

RS485 and CANopen communication
Identify motor parameters automatically
Motor temperature monitoring and over temperature protection
S-curve and parameter self-tuning function
Motor overspeed protection
Type-C debugging port

FD1X4S Series DC Servo Driver

Support pulse.
Support MODBUS, CANopen and EtherCAT communication control.
Low-voltage DC power supply, satisfy with requirements of AGV's power and power supply.
New small-Size terminal design, compact size and beautiful appearance.
3 times(for maximum) overload design, increase response speed when AGV start/stops.
Over-current, over-heat, over-voltage and motor over-heat protection(I²T), ensure driving system in a safe state.

OD1X4S Series mini DC Servo Driver

Compared with the mainstream manufacturers on the market low-voltage driver, with careful circuit design, the machine only hand size.
High performance, high efficiency and safety, the driver can be installed in any location of the equipment, so that the customer's equipment energy consumption is lower, performance is stronger, size is smaller.
Suitable 50-750W Low pressure magnetoelectric & incremental encoder motor.
Support MODBUS, CANopen, Ethercat communication control.
Various I/O interfaces are reserved to meet the customer's system control requirements to the greatest extent.
Modular design, product range is rich, can meet customer customized needs.
Easy to embed customer control board.