서보 드라이브와 모션 컨트롤러의 차이점은 무엇입니까?

Nov 01, 2023

작성자: The Robot Report 직원 | 2022년 7월 11일

자동화 세계에서는 모션 컨트롤러로 간주되는 것과 기본 서보 드라이브를 나타내는 것 사이에 미세한 차이가 있을 수 있습니다. 많은 애플리케이션에서 시스템을 완성하려면 모션 컨트롤러와 서보 드라이브가 모두 필요하므로 각 장치의 기능과 지능을 이해하는 것이 중요합니다.

서보 모터는 모터 코일에 전압과 전류를 공급한 다음 피드백을 모니터링하여 서보 루프를 닫는 서보 드라이브에 의해 구동됩니다. 대부분의 경우 서보 드라이브는 세 가지 내장형 서보 루프(전류(또는 토크) 루프, 속도 루프, 위치 루프)로 구성되며 서로 상호 작용하여 정밀한 모션을 생성합니다. 예상되는 모터 작동에 따라 필요한 루프가 결정됩니다.

브러시리스 DC 서보 모터의 토크 제어 애플리케이션에서 "장치"는 전류 피드백에 대해 측정된 명령 입력을 기반으로 모터에 전류와 전압을 공급합니다. 모터에 전원을 공급하는 장치를 적절한 용어로 서보 앰프 또는 서보 드라이브라고 합니다. 전류 또는 토크 드라이브는 어떤 토크를 생성할지 알려주는 특정 명령을 받지 않는 한 쓸모가 없습니다. 명령은 본질적으로 "컨트롤러" 역할을 하는 다양한 소스에서 나올 수 있습니다. 명령은 사람처럼 간단할 수 있으며 컨트롤러 역할을 하며 전위차계를 수동으로 조정하여 원하는 출력 토크에 따라 드라이브에 +/- 10 Vdc 신호를 적용할 수 있습니다.

일반적인 브러시리스 DC 서보 시스템에는 다양한 보상 및 필터링 요소가 포함된 3개의 내장 루프가 있습니다. 내부 루프(전류 루프)는 속도 루프에 의해 제어되고, 속도 루프는 위치 루프에 의해 제어됩니다. 전류 루프는 항상 드라이브에 있는 반면, 속도 및 위치 루프는 드라이브나 컨트롤러에 있습니다. 전류 루프는 모터 전류 센서를 사용하여 모터 권선의 전류를 측정하는 반면, 속도 루프는 속도 센서(일반적으로 인코더)를 사용하여 모터 속도를 측정하며 위치 루프를 닫는 위치 정보도 제공합니다.

모션 컨트롤러는 펄스폭 변조(PWM) 파형을 생성하는 복잡한 알고리즘을 갖춘 마이크로프로세서 기반 장치입니다. 서보 드라이브 내부의 전력 트랜지스터는 모터에 전원을 공급하기 위해 전류 및 전압 파형을 전송합니다. 모션 컨트롤러는 일반적으로 다양한 서보 루프의 피드백 정보를 처리합니다. 컨트롤러는 피드백 정보를 사용하여 모터가 마이크로프로세서의 명령에 따라 정확하게 작동하도록 정류합니다. 본질적으로 마이크로프로세서가 제공하는 지능은 컨트롤러 역할을 하고, 전력 장치와 관련된 전자 장치는 드라이브 역할을 합니다. 기본적으로 컨트롤러는 위치, 속도 또는 전류 루프에 특정 명령을 적용하는 요소이며, 드라이브는 컨트롤러가 요구하는 전압과 전류를 모터에 제공합니다.

컨트롤러는 일반적으로 프로그래머가 제공하는 코드를 저장하고 실행하는 프로그래밍 가능한 장치입니다. 프로그래밍은 BASIC, C+/C++, VB 및 IEC 61131-3 표준에 지정된 언어 등 다양한 언어로 개발됩니다. 컨트롤러에는 구성 요소 오류가 발생할 경우 과부하를 방지하거나 동작을 중지하기 위한 다양한 안전 요소가 있습니다. 반면 드라이브는 컨트롤러의 입력 명령을 수신하고 전력 트랜지스터를 켜고 끄는 데 중점을 두는 경향이 있습니다. 이는 명령된 토크와 속도를 충족하는 데 필요한 전류와 전압을 생성합니다.

마이크로프로세서와 새로운 스위칭 장치의 발전으로 컨트롤러와 드라이브는 점점 더 서로 얽혀가고 있습니다. 대부분 모든 전자 장치가 단일 제어 캐비닛에 함께 배치되는 중앙 집중식 시스템에서 그렇습니다. 분산형 솔루션에서는 모션 컨트롤러가 캐비닛에 있고 드라이브는 모터 근처에 배치되어 모션 필드 버스를 통해 중앙 집중식 모션 컨트롤러와 통신합니다.

편집자 주:이 기사는 엔지니어, 고객 서비스 및 설계 전문가를 포함한 Kollmorgen의 모션 및 자동화 전문가 팀이 작성했습니다.