Bộ điều khiển servo là gì? 3 chế độ vị trí, tốc độ, mô-men

Trả lời ngắn: Bộ điều khiển servo, thường gọi là driver servo, là bộ não của hệ servo AC. Driver nhận lệnh điều khiển, đọc tín hiệu phản hồi từ encoder, rồi cấp điện cho motor quay đúng vị trí, đúng tốc độ và đúng mô-men đã đặt. Dòng servo AC Tiến Phát đang bán có 5 driver Houle, dải tương thích từ 50W tới 2,3kW, đều dùng điện 220V, bảo hành 12 tháng, có sẵn tại kho TP.HCM.

1. Bộ điều khiển servo là gì

Bộ điều khiển servo là thiết bị điện tử điều khiển động cơ servo, thường gọi tắt là driver servo. Driver không tự tạo ra chuyển động mà quyết định motor quay tới đâu, quay nhanh hay chậm và dùng lực bao nhiêu. Driver nhận lệnh từ bộ điều khiển của máy, đọc tín hiệu phản hồi từ encoder gắn ở đuôi motor, rồi cấp điện cho motor theo đúng lệnh. Nhờ có driver mà motor servo mới chạy đúng như servo, chứ không quay tự do như động cơ điện thường. Như bài servo AC là gì đã giải thích, servo AC là cả hệ vòng kín gồm motor, driver và encoder, trong đó driver là bộ phận cầm lái.

Driver servo khác biến tần ở điểm cốt lõi: biến tần chỉ điều khiển tốc độ của động cơ thường, không có vòng kín vị trí, nên không thay được driver servo khi việc dùng cần định vị chính xác. Driver cũng phải đúng hệ với motor thì mới điều khiển chính xác. Khi chọn driver, đối chiếu dải công suất tương thích với công suất motor và điện áp 220V trước, rồi nhờ kỹ thuật xác nhận cặp ghép cụ thể, vì hiện chưa có bảng ghép driver với motor nào được công bố chính thức.

2. Driver làm gì trong vòng kín

Vòng kín của servo AC chạy theo một chu trình khép kín: bộ điều khiển của máy gửi lệnh vị trí hoặc tốc độ tới driver, driver cấp điện cho motor quay, encoder ở đuôi motor đo liên tục vị trí thực tế của trục và gửi tín hiệu về driver, driver so sánh vị trí thực với vị trí đã đặt rồi hiệu chỉnh cho tới khi hai vị trí trùng nhau. Chu trình này diễn ra liên tục và rất nhanh trong suốt lúc máy chạy, nên trục servo luôn được giữ đúng lệnh dù tải có thay đổi. Driver là bộ phận duy nhất trong hệ vừa nhận lệnh, vừa đọc phản hồi, vừa quyết định lượng điện cấp cho motor.

Khi tải nặng bất ngờ làm motor chậm lại, encoder báo ngay vị trí thực đang tụt sau lệnh, driver tăng điện cấp để bù lại. Khi motor quay vượt lệnh, driver giảm điện để hãm lại. Nếu thiếu driver, motor servo chỉ là một motor thường không có ai điều khiển: có điện thì quay, ngắt điện thì dừng, không ai biết trục đang ở đâu và không ai sửa sai. Vì vậy mua motor servo luôn phải mua kèm driver servo phù hợp, cài đặt theo đúng motor đi kèm.

3. Ba chế độ điều khiển: vị trí, tốc độ, mô-men

Driver servo làm việc theo ba chế độ điều khiển chính: vị trí, tốc độ và mô-men. Ở chế độ vị trí, driver điều khiển motor quay đúng góc đã đặt rồi dừng, nhờ encoder xác nhận trục đã tới đúng điểm, dùng cho trục cấp liệu máy CNC, tay robot gắp chi tiết và máy đóng gói cần dừng đúng vạch. Ở chế độ tốc độ, driver giữ tốc độ ổn định dù tải thay đổi, dùng cho băng tải định vị và trục quay đều. Ở chế độ mô-men, driver giữ lực xoắn ở mức đã đặt, dùng khi cần ép, giữ hoặc căng vật liệu với lực ổn định. Ba chế độ này là nguyên lý chung của servo, có trong tài liệu kỹ thuật chung về servo AC.

Một điểm cần ghi rõ: chế độ riêng của từng driver Houle hiện chưa công bố, nên bài viết không gán chế độ cụ thể cho từng model HD, HK, HM, HS hay HY. Cả 5 driver đều chỉ công bố dải công suất tương thích, điện áp 220V và tần số 50/60Hz. Khi chọn driver cho một việc dùng cụ thể, chốt chế độ cần dùng trước rồi nhờ kỹ thuật xác nhận model driver nào đáp ứng, thay vì tự suy từ tên model hay dải công suất.

4. Năm driver Houle đang bán theo dải công suất

Nhóm đang bán có 5 driver Houle, đều dùng điện 220V, tần số 50/60Hz, phân biệt chủ yếu bằng dải công suất tương thích. HD bao phủ từ 50 tới 750W nên là driver duy nhất trong nhóm bao được model 40B 100W theo dải đã công bố. HS có dải hẹp nhất, từ 200 tới 400W, chỉ bao mức 200W. HK và HY cùng dải 200 tới 750W, cùng điện áp 220V, cùng hãng Houle. HM có dải rộng nhất, từ 200W tới 2,3kW, bao phủ cả model SH4MN110A 800W theo dải công suất. Trang danh mục con bộ điều khiển servo liệt kê đủ 5 driver để đối chiếu. Trong nhóm, bộ điều khiển servo HM có dải rộng nhất, bao từ 200W tới 2,3kW.

HK và HY là cặp driver dễ gây nhầm nhất, vì hai model cùng dải, cùng điện áp, cùng hãng, chưa có tài liệu chính thức nào phân biệt hai model về tính năng hay chế độ điều khiển. Điểm khác duy nhất thấy được bằng mắt là HY có thêm 2 cổng RJ45 và quạt ở mặt hông, còn HK chỉ có 2 cổng DB. Giao thức của 2 cổng RJ45 trên HY hiện chưa công bố, nên không suy ra HY dùng giao thức nào, và không nhầm 2 cổng này với chuẩn truyền thông của dòng driver khác. Một điểm nữa cần phân biệt rõ: dải công suất của driver là dải motor mà driver tương thích, không phải công suất bản thân driver phát ra. “HM 2,3kW” nghĩa là HM bao phủ motor tới 2,3kW, không phải driver HM có công suất 2,3kW.

5. Đối chiếu dải công suất và những gì chưa công bố

Đối chiếu theo dải nghĩa là công suất motor phải nằm trong dải tương thích của driver, nhưng dải trùng nhau chỉ là điều kiện cần, chưa phải điều kiện đủ. Hiện chưa có bảng ghép driver với motor nào được công bố chính thức, nên cặp ghép cụ thể vẫn cần kỹ thuật xác nhận trước khi chốt, dù dải công suất đã trùng nhau. Điểm cần lưu ý nhất là model SH4MN180A 4,5kW hiện chưa có driver nào trong 5 driver đang bán bao phủ được, vì driver mạnh nhất là HM chỉ tới 2,3kW. Ứng viên DH-13iA75 có dải 2,0 tới 5,5kW, nhưng không nằm trong 5 driver đang bán và chưa có công bố nào xác nhận tương thích với SH4MN180A, nên chỉ nhắc như ứng viên cần nhà cung cấp xác nhận, không ghi là driver bán kèm chính thức.

Ngoài bảng ghép, nhiều thông tin khác về 5 driver cũng chưa công bố: chế độ điều khiển riêng từng model, cổng giao tiếp, kích thước, trọng lượng và xuất xứ. Cấp bảo vệ IP cũng là thông số của motor chứ không phải của driver: nhóm 40B, 60B và 80B công bố IP65, SH4MN090A công bố IP51 theo trang đã công bố, còn SH4MN180A hiện chưa xác nhận cấp bảo vệ. Muốn hiểu mã IP gồm những gì, đọc bài cấp bảo vệ IP là gì trước khi đối chiếu. Khi thông tin còn trống, ghi “chưa công bố” và nhờ kỹ thuật xác nhận, không tự suy từ model khác.

6. Câu hỏi thường gặp

Driver servo khác biến tần ở điểm nào?

Biến tần chỉ điều khiển tốc độ của động cơ thường, không có vòng kín vị trí. Driver servo có vòng kín nhờ encoder, biết trục motor đang ở đâu và hiệu chỉnh liên tục cho tới khi trục dừng đúng điểm đã đặt. Vì vậy biến tần không thay được driver servo khi việc dùng cần định vị chính xác.

Có dùng driver hãng khác cho motor Houle được không?

Driver phải đúng hệ với motor thì mới điều khiển chính xác. Hiện chưa có bảng ghép chính thức nào cho cặp ghép khác hãng, nên cặp ghép cụ thể cần kỹ thuật xác nhận trước khi chốt, không tự ghép theo dải công suất.

Driver nào dùng cho motor 40B 100W?

Theo dải đã công bố, chỉ HD bao phủ được 40B 100W, vì dải của HD là 50 tới 750W. Các driver còn lại đều bắt đầu từ 200W, nên dải của chúng không bao mức 100W.

HK và HY khác nhau thế nào?

Về số đã công bố, hai driver này giống hệt nhau: cùng dải 200 tới 750W, cùng điện áp 220V, cùng hãng Houle. Điểm khác duy nhất thấy được bằng mắt là HY có thêm 2 cổng RJ45 và quạt ở mặt hông, còn HK chỉ có 2 cổng DB. Giao thức của 2 cổng RJ45 trên HY hiện chưa công bố.

SH4MN180A 4,5kW dùng driver nào?

Hiện chưa có driver nào trong 5 driver đang bán bao phủ được 4,5kW, vì driver mạnh nhất là HM chỉ tới 2,3kW. Model này hiện chưa có driver bán kèm trong danh mục, cần kỹ thuật xác nhận phương án trước khi tư vấn.

Đọc bài cách chọn servo AC để chốt bộ ba motor, driver và hộp số theo 5 bước, với mọi con số đều đối chiếu theo dải đã công bố.