Với công nghệ tự động hóa tiên tiến, ứng dụng của các thiết bị điều khiển như DC điều khiển, động cơ Servo hay biến tần được sử dụng rất phổ biến. 

Cùng CNSG tìm hiểu về điều khiển servo và những ứng dụng của thiết bị trong bài viết này nhé! 

Hệ thống Servo là gì?

Động cơ Servo là gì (1)
Động cơ Servo là gì (1)

Servo là một hệ thống truyền động có trong các thiết bị tự động hóa có cấu tạo gồm ba bộ phận cấu thành là servo drive (bộ điều khiển servo), servo motor (động cơ servo) và encoder.
Servo cũng là hệ thống truyền động điều khiển hồi tiếp vòng kín, có khả năng tiếp nhận tín hiệu sau đó thực hiện một cách nhanh chóng theo trình tự chính xác và khớp lệnh từ PLC. 

Hệ thống Servo được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ ứng dụng cơ bản, đa năng đến chuyên dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

AC Servo và động cơ bước khác nhau thế nào?

Động cơ servo và động cơ bước là hai loại động cơ rất thông dụng được dùng với mục đích để điều khiển góc quay trong những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, tuy nhiên chúng cũng có nhiều điểm khác biệt nhau như:

AC servo Động cơ bước
Tốc độ Tốc độ cao và có thể đạt tốc độ tối đa từ 3000-5000 rpm Tốc độ thấp hơn tối đa chỉ từ 1000-2000 rpm.
Bộ điều khiển (drive) Cấu tạo từ các chi tiết phức tạp.
Người dùng phải mua nguyên bộ từ nhà sản xuất
Có cấu tạo đơn giản hơn servo, người dùng loại này còn có thể tự chế tạo.
Chế độ điều khiển Có chế độ điều khiển đa dạng từ tốc độ, vị trí đến mô-men Cơ bản chỉ có khả năng điều khiển vị trí
Phương pháp điều khiển Điều khiển vòng kín. Điều khiển vòng hở.
Rung động và nhiễu Rất ít Dễ rung động và dễ bị nhiễu
Trượt bước gây sai lệch trong điều khiển Đây là trường hợp rất ít xảy ra.
Động cơ AC servo vẫn chạy êm khi tải đặt vào tăng.
Nếu tải đặt vào tăng có thể xảy ra hiện tượng trượt bước.
Độ phân giải Rất cao, lên đến 23 bit (phụ thuộc vào encoder) Thấp (thông thường khoảng 0.36 – 15°)
Độ bền Thiết bị phức tạp và phải bảo dưỡng định kỳ Đơn giản, kích thước nhỏ gọn, ít bảo dưỡng, hỏng hóc
Giá thành Khá cao so với các động cơ trên thị trường Giá rẻ

Lợi ích khi sử dụng AC servo 

So với động cơ AC không đồng bộ thông thường, servo motor mang lại cho người sử dụng những lợi ích đa năng hơn khi sử dụng:

  • Khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men cực kỳ nhanh chóng và chính xác.
  • Trong khoảng tốc độ từ 0 đến tốc độ định mức, Mô-men của động cơ servo là không đổi, do đó servo thường được sử dụng trong một số ứng dụng cần mô-men cao ở tốc độ thấp.
  • Hiệu suất hoạt động cao, được xác định lên tới hơn 90%, ít sinh nhiệt và hầu như không dao động.
  • Tốc độ cao và tần suất làm việc thay đổi nhanh, liên tục.
  • Tốc độ đáp ứng và phản hồi nhanh nhưng lực quán tính thấp (gần như không có quán tính).
  • Hoạt động êm ái, nhẹ và tiết kiệm điện năng. So với động cơ thường, động cơ servo có thể tiết kiệm 5-20% điện năng).
  • Kích thước và trọng lượng nhỏ hơn, ít bị hư hỏng.

Tuy nhiên khi sử dụng động cơ servo yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức về lập trình để có thể sử dụng linh hoạt động cơ servo cho từng ứng dụng thực tế.

Sự khác nhau giữa điều khiển bằng servo và biến tần

So sánh động cơ Servo và biến tần
So sánh động cơ Servo và biến tần

Về căn bản, bộ điều khiển servo và biến tần đều là những thiết bị chính được dùng để điều khiển động cơ, tuy nhiên nếu như bộ điều khiển servo có khả năng điều khiển linh hoạt và chính xác cả tốc độ, vị trí và mô-men thì biến tần, tuy đã được nâng cấp bổ sung thêm nhiều tính năng, về cơ bản vẫn chủ yếu dựa trên cơ sở là thay đổi tần số để điều khiển tốc độ động cơ.

Bộ điều khiển servo Biến tần
Chế độ điều khiển Điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men Chế độ điều khiển cơ bản là điều khiển tốc độ động cơ
Ứng dụng điều khiển Sử dụng cho các ứng dụng điều khiển tốc độ và độ chính xác cao.
Những ứng dụng đòi hỏi thay đổi trạng thái nhanh và liên tục sẽ dùng đến điều khiển servo
Chỉ được sử dụng cho các ứng dụng không yêu cầu tốc độ và độ chính xác cao, ổn định
Độ đáp ứng Nhanh
Khoảng 200 đến 15000 rad/giây
Chậm chỉ khoảng 100 rad/giây hoặc thấp hơn
Khả năng điều khiển nhiều động cơ Một bộ điều khiển servo cơ bản chỉ điều khiển một động cơ servo duy nhất Một biến tần có thể điều khiển được nhiều động cơ
Chế độ khóa Biến tần không có chế độ khóa
Điều khiển bị trí và dừng chính xác cao Lên đến khoảng 1µm Đến khoảng 100 µm
Tần số khởi động/dừng Khoảng 20 đến 600 vòng/phút Khoảng 20 vòng/phút hoặc thấp hơn
Mô-men xoắn cực đại Khoảng 300% Khoảng 150%
Kích thước Nhỏ gọn và nhẹ hơn (với cùng công suất) Kích thước lớn, tải trọng nặng
Chi phí đầu tư Cao Tương đối thấp
Công suất Khoảng từ 10W đến 60kW Hoạt động đáp ứng công suất khoảng 100W đến 300kW

** Trong một số trường hợp,  nếu bộ điều khiển servo (servo drive) khi sử dụng bị hư hại ở trạng thái động cơ servo vẫn hoạt động tốt, để tiết kiệm chi phí, người dùng hoàn toàn có thể dùng một số dòng biến tần đặc biệt (như GD35, GD350) để thay thế điều khiển cho động cơ servo.

Ứng dụng của động cơ Servo

Ứng dụng điều khiển Robot

Hệ thống AC servo ngày nay được thiết kế hiện đại với nhiều tính năng điều khiển chính xác tốc độ, vị trí, lực xoắn mang lại hiệu suất làm việc cao, kết hợp với khả năng vận hành mạnh mẽ, hoạt động ổn định phù hợp với hầu hết các bộ điều khiển robot.

Hệ thống máy CNC

Với ưu điểm nổi bật là tốc độ phản hồi nhanh, khả năng quá tải lớn và độ chính xác vị trí cao, hệ thống máy AC servo giúp nâng cao hiệu suất cho hệ thống CNC trong công nghiệp.

Ứng dụng máy khẩu trang

Điều khiển Servo cũng được ứng dụng là giải pháp điều khiển máy để hỗ trợ sản xuất khẩu trang y tế, sử dụng HMI , PLC và bộ AC Servo giúp tăng năng suất và hiệu quả máy sản xuất khẩu trang, giải quyết rất hiệu quả các khó khăn của khách hàng chế tạo máy.

Hệ thống dao cắt bay, cắt quay

Cắt bay (cắt đuổi) là ứng dụng phổ biến của điều khiển servo trong công nghiệp để cắt liên tục các sản phẩm theo chiều dài đặt trước hoặc có thể điều chỉnh theo tốc độ dây chuyền. 

Giải pháp sử dụng AC Servo Ecam – Flying Shear điều khiển hệ thống dao cắt bay và cắt quay cũng hỗ trợ giúp khách hàng làm chủ công nghệ, loại bỏ những khó khăn và gia tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp.

Hệ thống máy cắt túi nilon

Hệ thống máy cắt túi nilon cũng được điều khiển thông qua bộ lập trình PLC kết hợp HMI và AC servo, đảm bảo hệ thống máy cắt hoạt động ổn định, cắt chính xác, sản phẩm đều và đẹp. 

Giải pháp ứng dụng này giúp người sử dụng dễ dàng thay đổi tốc độ và chiều dài sản phẩm phù hợp với nhu cầu sản xuất.

Hệ thống máy đóng gói

Giải pháp điều khiển máy đóng gói sử dụng PLC/HMI và động cơ AC servo mang lại hiệu quả vượt trội, giúp tăng 30% hiệu suất vận hành từ đó giúp hệ thống hoạt động ổn định với độ chính xác cao, dễ dàng thay đổi định lượng và kích thước bao bì sản phẩm.

Ứng dụng máy in

Đối với máy in, để in sản phẩm đẹp và mang đến chất lượng cao thì tốc độ dài (m/phút) của trục chính phải đồng bộ với tốc độ vật liệu đi vào. Đồng thời chiều dài bao cần in phải chính xác. 

Với những tính năng nổi trội, điều khiển Servo có thể giải quyết vấn đề này và được sử dụng trong các máy in như in ống đồng, offset, in flexo, in lụa… trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.