서보시스템에서의 게인설정은 속도 서보, 위치 서보, 토크 서보 등 적용 분야에 따라서, 그리고 수동 게인 설정 및 오토 튜닝에 따라 지령 발생 순서와 설정 범위를 고려해야 한다. 이에 오티스엘리베이터에서 제공하는 게인 조정에서 꼭 알아야 할 주요 사항과 적용 방안을 알아본다. <편집자 주> 게인 조정에서의 주요 요점 드라이브의 지령으로부터 모터는 가능한 한 지령대로 시간적인 지연 없이 동작하는 것이 필요하다. 따라서 이러한 동작을 위해서는 아래와 같은 중요 요점에 대한 숙지가 필요하다. 속도제어 모드 일 때 속도제어 비례이득은 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동이 발생하지 않는 값까지 서서히 증가를 시킨다. 또한 속도제어 비례이득 값과 관성비는 비례관계에 있으므로 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동이 발생할 때 관성비 또는 속도제어 비례이득을 줄이면 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동은 줄어든다. 관성비는 속도제어 비례이득과 마찬가지로 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동이 발생하지 않는 값까지 서서히 증가 시킨다. 또한 관성비와 속도제어 비례이득은 비례관계에 있으므로 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동이 발생할 때 속도제어 비례이득 또는 관성비를 줄이면 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동은 줄어든다. 속도적분 시정수는 대부분의 적용 현장에서 속도 리플 저감 및 Over/Under Shoot가 작아지도록 하기 위해서 값을 서서히 줄이게 된다. 그러나 속도적분 시정수의 값을 너무 작게 설정하면 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동이 발생할 수 있다.
부가적으로 관성비가 아주 큰(8 배 이상) 부하인 경우에는 속도적분 시정수 값은 크게 설정해 주고 속도제어 비례이득 값은 줄여 주어야 한다. 속도제어 모드에서 게인 1, 게인 2 혼용 사용 시 접점에 의한 게인 절환 방법: 모터 정지 시 소리가 발생하는 경우, 일반 운전 시에는 높은 게인이 적용되도록 접점을 선택하고 모터 정지 후에는 낮은 게인이 적용되도록 접점을 선택하여 사용할 수 있다. 이 경우 P03-22(정지속도 진동억제)를 사용하면 비슷한 효과가 나타난다. 속도에 의한 게인 절환 방법: 접점에 의한 게인 절환 방법이 모터 정지 영역에서 낮은 게인을 설정하는데 목적이 있는 반면에 속도에 의한 게인 절환 방법은 저속에서는 높은 게인을 요구하고 고속에서는 낮은 게인이 요구되는 고정도 가공을 요구하는 공작기계 등에 사용하면 된다. 토크에 의한 게인 절환 방법: 서보 모터가 고 토크로 운전될 때 게인이 높게 설정되면 진동의 원인이 될 수 있다. 또한 서보 모터가 저 토크로 운전될 때 낮은 게인으로 인해 속도의 리플과 제어 성능이 나쁘게 된다. 이러한 경우에 토크에 대한 게인 절환 방법을 사용함으로써, 전 운전 영역에서 안정되고 우수한 제어 성능을 구현할 수 있다. 위치제어 모드 일 때 위치제어 비례이득은 모터(기계)에서 이상한 소리, 진동 및 목표위치 도달 시 Under Shoot 가 발생하지 않는 값까지 서서히 증가를 시킨다. 또한 속도제어 비례이득 값과 관성비는 모터(기계)에서 이상한 소리가 발생하지 않는 값까지 서서히 증가해 준다.
속도적분 시정수의 값을 작게 하면 응답성이 향상됩니다. 그러나 너무 작게 하면 모터(기계)에서 진동을 일으킬 수 있고 너무 크게 하면 편차 펄스가 수렴하지 않고 그대로 유지할 수 있다. 위치제어 모드에서 게인 1, 게인 2 혼용 사용시 접점에 의한 게인 절환 방법: 모터 정지 시 소리가 발생하는 경우, 일반 운전시에는 높은 게인이 적용되도록 접점을 선택하고 모터 정지 후에는 낮은 게인이 적용되도록 접점을 선택하여 사용할 수 있다. 속도에 의한 게인 절환 방법: 접점에 의한 게인 절환 방법이 모터 정지 영역에서 낮은 게인을 설정하는데 목적이 있는 반면에 속도에 의한 게인 절환 방법은 저속에서는 높은 게인을 요구하고 고속에서는 낮은 게인이 요구되는 고정도 가공을 요구하는 공작기계 등에 사용하면 된다. 토크에 의한 게인 절환 방법: 서보 모터가 고 토크로 운전될 때 게인이 높게 설정되면 진동의 원인이 될 수 있다. 또한 서보 모터가 저 토크로 운전도리 때 낮은 게인으로 인해 속도의 리플과 제어 성능이 나빠지게 된다. 이러한 경우에 토크에 대한 게인 절환 방법을 사용함으로써, 전 운전 영역에서 안정되고 우수한 제어 성능을 구현할 수 있다.
위치제어의 응용
[전자 기어비 설정] 전자기어비(분자/분모)=엔코더펄스수x4/지령단위x감속비(b/a) * 모터 a회전당 부하축이 b회전할 경우를 나타낸다. * 지령단위는 부하를 이동시키기 위한 위치 데이터의 최소 지령 단위를 나타낸다. * 엔코더의 펄스 수(ppr) - 인크리멘탈 엔코더: 2000~6000 - 절대치 11bit: 2048 - 시리얼 17bit: 32768 전자 기어의 설정 방법 (1) 감속비, 볼스크류 피치 등의 기계적인 규격을 확인한다.
(2) 1펄스당 부하를 이송시키는 위치데이터의 최소단위(지령단위)를 결정한다. 테이블을 1[Pulse]당 0.001[mm] 단위로 이송할 경우, 지령 단위는 0.001[mm]로 된다. (3) 부하축 1회전당 부하 이송량을 지령단위로 구한다. 지령단위=0.001[mm], 볼스크류 피치=5[mm]인 경우, 부하축 1회전당 부하 이송량[지령단위]=5/0.001=5000[지령단위] (4) 감속비(b/a)인 경우의 전자 기어비를 구한다. 전자기어비(분자/분모)=엔코더펄스수x4/지령단위x감속비(b/a) (5) ‘전자 기어비 분자/분모 기어비 분모’의 계산 결과가 0.05~20 사이에 있어야 한다. (6) 해당 파라미터를 설정한다. [위치 완료 범위 설정] 위치 제어 보드에서 위치 결정 상태를 출력하기 위한 설정위치 도달 범위를 펄스 수로 설정한다. 에러 펄스가 설정된 펄스 범위내에 들어오면, 위치도달 출력기능(사용자 메뉴 P08)으로 설정된 출력 핀으로 위치 결정 도달 신호를 출력한다.
로터리 테이블 - 상위 컨트롤러에 모션 프로그램을 작성한다. - 기동 신호를 입력하여 각도 운전을 한다. - 각도 운전 후, 외부에 위치 결정 완료 신호(INPOS)를 출력한다. 롤 피더
- 피드량은 작업에 맞추어 설정한다. - 프레스 기에서의 피드 개시 신호의 입력에 따라 위치 운전을 한다. - 위치 결정 완료 신호(INPOS)를 이용하여 프레스 작업을 한다. (위치 결정 완료 신호와 피드 시작 신호를 시퀀스 상에서 인터록할 수 있다.)
