Podstawowa funkcja sygnałów impulsowych: kontrola pozycjonowania i prędkości
Sygnały impulsowe to polecenia położenia odbierane przez serwonapęd. Ich ilość i częstotliwość bezpośrednio determinują pojemność skokową i prędkość roboczą silnika.
Ilość impulsów → Pozycja docelowa (przemieszczenie)
Serwonapęd wewnętrznie zlicza całkowitą liczbę odebranych impulsów (tj. „wartość akumulacji impulsów”) i przekształca ją na rzeczywiste przemieszczenie mechaniczne w oparciu o elektroniczne przełożenie przekładni.
Przełożenie przekładni elektronicznej: Jest to parametr regulacyjny odpowiednika impulsu (taki jak ustawienie licznika/mianownika), używany do dopasowania stosunku sygnału impulsowego do przemieszczenia mechanicznego. Na przykład:
Jeśli przełożenie przekładni elektronicznej wynosi 1:1, a serwomotor odpowiada 2500 liniom sprzężenia zwrotnego enkodera na obrót (tj. 10000 impulsów na obrót, 4x częstotliwość), to 1 impuls=1/10000 obrotu silnika.
Jeśli przełożenie mechaniczne to skok śruby pociągowej wynoszący 10 mm/obrót, wówczas 1 impuls odpowiada ruchowi śruby pociągowej o: (1/10000) obrotów × 10 mm/obrót=0.001 mm (tj. odpowiednik impulsu 1 μm).
Scenariusze zastosowań: Wysyłając stałą liczbę impulsów, serwomotor może precyzyjnie przemieścić się do docelowej pozycji (np. pozycjonowanie w maszynie dozującej, koordynacja ruchu w obrabiarce CNC).
Częstotliwość impulsów → Prędkość robocza
Częstotliwość sygnału impulsowego (jednostka: Hz lub kHz) określa prędkość obrotową silnika. Im wyższa częstotliwość, tym szybciej obraca się silnik.
Wzór: Prędkość silnika (obr./min)=(Częstotliwość impulsów × 60) / (Linie enkodera × 4 × Mianownik przełożenia przekładni elektronicznej).
(Uwaga: „×4” oznacza 4-krotne pomnożenie częstotliwości przez enkoder, zliczając obie krawędzie fazy AB impulsów kwadraturowych; mianownik przełożenia elektronicznego wpływa na równoważnik impulsu.)
Scenariusze zastosowań: Dostosowując częstotliwość impulsów, można uzyskać przyspieszenie, spowolnienie lub ruch silnika ze stałą prędkością (np. sterowanie prędkością przenośnika taśmowego).
Podstawowa funkcja sygnału kierunkowego: sterowanie obrotami do przodu i do tyłu
Sygnał kierunku to wielkość przełączająca (poziom wysoki/niski) używana do informowania serwonapędu, czy silnik powinien obracać się w kierunku do przodu, czy do tyłu.
Logika sygnału
Stan poziomu sygnału kierunku (np. wysoki/niski) jest powiązany z kierunkiem obrotu silnika. Specyficzna logika jest ustawiana przez parametry sterownika (konfigurowalne jako „obrót do przodu wysokiego poziomu” lub „obrót do przodu niskiego poziomu”).
Na przykład: jeśli ustawiono „wysoki poziom obrotów do przodu”, silnik obraca się do przodu, gdy sygnał kierunku jest wysoki, i odwraca, gdy jest niski.
Koordynacja z impulsami
Nawet jeśli zostanie wysłany tylko-impuls kierunkowy (np. ciągły impuls dodatni), silnik będzie poruszał się tylko w jednym kierunku. W przypadku ruchu dwukierunkowego należy zmienić kierunek silnika za pomocą sygnału kierunku, a liczbę impulsów należy skoordynować, aby uzyskać różne pozycje pozycjonowania.
Typowe zastosowania: Automatyczny ruch posuwisto-zwrotny (np. obrót ramienia robota w lewo-prawo, naprzemienny ruch osi X/Y platformy XY).
Typowe scenariusze sterowania w trybie impuls + kierunek
Ta metoda sterowania, ze względu na prostą strukturę i niski koszt (wymagający tylko dwóch linii sygnałowych: impulsowej i kierunkowej), jest szeroko stosowana w niezależnych scenariuszach sterowania jedno-lub wieloma-osiami:
Kontrola jogi
Sygnał kierunku jest wyzwalany przez zewnętrzny przycisk (taki jak punkt we/wy sterownika PLC), jednocześnie wysyłając impuls o niskiej-częstotliwości (lub utrzymując sygnał wyjściowy za pomocą przycisku), umożliwiając ręczny ruch silnika z małą-prędkością (np. dokładne-dostrojenie podczas debugowania).
Kontrola pozycjonowania
Sterownik PLC lub sterownik ruchu oblicza liczbę impulsów dla pozycji docelowej (przeliczaną na podstawie elektronicznego przełożenia przekładni), wysyła odpowiednią liczbę impulsów + sygnały kierunkowe, a sterownik steruje silnikiem, aby precyzyjnie dotrzeć do punktu docelowego (np. pozycja obsługi materiału w maszynie pakującej, współrzędne rozmieszczenia maszyny-pobierającej-umieszczającej).
Kontrola prędkości
Jeżeli nie jest wymagane precyzyjne pozycjonowanie, a potrzebna jest jedynie praca ze stałą prędkością, można wysyłać impulsy ciągłe (stała częstotliwość), a sygnał kierunkowy określa kierunek obrotu (np. ciągła praca przenośnika taśmowego).
Porównanie z innymi metodami kontroli
W porównaniu do sterowania magistralą (takiego jak EtherCAT, CANopen) lub sterowania analogowego (polecenia prędkości ±10 V), tryb impuls + kierunek ma następujące zalety:
Prosty sprzęt: wymagane są tylko dwie linie sygnałowe (impuls, kierunek) + sygnał zezwolenia (EN), co zapewnia niski koszt.
Silne przeciwdziałanie-zakłóceniom: sygnał impulsowy jest wielkością cyfrową (różnicową lub typu otwarty kolektor), dzięki czemu jest mniej podatny na zakłócenia elektromagnetyczne (szczególnie w scenariuszach-na krótkich dystansach).
Wysoka wydajność-w czasie rzeczywistym: nie są wymagane żadne złożone protokoły komunikacyjne; Polecenia są zapisywane bezpośrednio do sterownika, co zapewnia szybką reakcję.
