*강좌6
2) 속도형 서보 :
산업현장에서는 보편적으로 단순한 속도를 제어하기 위해 볼륨이나, 내부속도 1,2,3으로 설정하여, 위치를 제어하지 않고, 순수한 속도만 제어하려고 할 경우 인버터처럼 많이 사용한다. 그러나, Motion Control Board를 사용할 경우, 이 부분에 ±10V 의 Analog 전압을 이용하여 다축의 모터를 제어하게 된다. 10Rpm 이하에서도 정밀하게 속도 및 위치제어가 가능하며, 직선, 원호 보간시에 위치형 서보에 비해 탁월한성능을 발휘하게 된다.
제어를 하는 사람은, ±10V 의 Analog 전압으로 제어를 하게 되며, Motion Control Board에서 설정한 P, I, D 값으로 동작을 하게 되며, 드라이브에서 설정된 P, I, D 값은 거의 무시되는 수준이 된다.
앞의 위치형 서보에 대해서 설명하면서 속도형 서보의 장점을 많이 얘기 했으므로, 더 얘기하지는 않겠다.
3) 토크형 서보 : 산업현장에서는 보편적으로 순수한 토크를 제어하기위해 사용하며, 이 부분에 ±10V 의 Analog 전압을 입력하여 토크를 제어하게 된다. 무부하에서 운전시 서보드라이브가 낼 수 있는 최대속도로 모터가 회전을 하여 지정한 토크 값으로 힘을 내게 된다.
속도형서보보다 더 정밀한 제어가 가능하며, 정밀하다고 하는 부분은 속도형은 위치와 속도를 제어하는 것이지만, 토크형은 위치, 속도, 토크까지 제어를 하기 때문에 더 정밀한 제어를 할수 있는 것이다.
그러나, 이렇게 토크제어까지 하는 경우는 많지 않고, 순수한 토크제어만하는 경우에 많이 사용한다.
토크형서보의 가장 흔한 예는 서보를 이용해 자동차 바퀴의 볼트를 일정한 힘으로 조인다고 가정해보자. 이러한 경우에 정확한 토크조절을 위해 토크형 서보를 사용한다.
4) 통신으로의 서보모터 제어 :
AC서보를 제어하는 방법중에 통신으로 제어하는 방법이 있다.
현재는 대부분 RS232, 422, 485 같은 방법으로 제어하지만, Network를 이용한 통신제어 방법이 있기도 하다. 문제는 통신으로 제어하는 경우, 대부분 위치형서보로 운영될 수 밖에 없으며, 주고 받을 수 있는 데이터의 양도 매우 제한되어 있다는 점이다. RS232 통신의 최대 속도는 다 아는 것처럼 115200bps가 가장 빠른속도이고, 완전히 Feedback을 받지 않고 동작 한다는 것이며, 이는 제어를 하는 사람에게 간단하게 제어할 수 있다는 장점외에 단점이 더 많은 제어방식이다. 말 그대로 단순한 제어를 하기에 적합한 제어형태이므로 제어라고 하기에는 조금은 무리가 있는 방법이다.
이 방법은 통신으로 제어하는 것이기 때문에 제어라고 하기보다는 통신이라고 해야 하는 것이 마땅할 것이다.
그러므로, 이 강좌에서는 통신으로 제어하는 내용은 다루지 않는다.
그리고, 서보모터와 드라이브을 다루는 기술은 다행히도 어느 한 모델의 제품을 능숙하게 다룰 수 있으면, 다른 제품, 다른 회사의 모델들도 매뉴얼만 읽을 수 있으면, 다루기 쉽게 되어 있다. 대부분의 AC서보모터와 드라이브들은 거의 같은 용어를 사용하고, 비슷한 I/O와 제어를 위한 파라메터, 펑션들을 갖추고 있기 때문이다.
예를 들면, 미쯔비시의 서보를 다룰줄 아는 사람은, 매뉴얼만 있으면, 삼성에서 판매되는 서보도 다룰 수 있고, LG 것도, 파나소닉것도 다룰 수 있다는 얘기다. 물론, 메이커별, 제품별의 성능이나 기능의 차이 있어서 부분적으로는 개념이 다른 것들도 있지만 말이다.
그럼, AC서보드라이브를 핸드링 하는 데, 필요한 용어나 내용을 얘기해 보고자 한다.
보통은 제어스타일(위치형, 속도형, 토크형등), 오토튜닝응답성, 절대치엔코더, 전자기어비설정, 인포지션값, 위치제어게인 등등 많은 것들이 기본 파라메터로 등록이 되어있다.
#제어스타일 : 앞에서 얘기했던, 위치형, 속도형, 토크형등으로 필요에 따라 설정하며, 과거에는 위치형, 속도형, 토크형등 각각의 서보가 용도별로 따로 판매 되었었다. 요즘은 통합되어 파라메터로 설정하게 되어 있는것들이 많다.
#오토튜닝 : 일반적으로 AC서보는 튜닝을 해주어야 하는 데, 과거의 서보는 사람이 일일이 모든 게인에 관계된 파라메터를 설정하고 서보를 운영해야 했었다. 요즘의 서보는 몇가지만 설정해주면, 되는 오토튜닝이 많이 채택되어 사용되는 데, 회사별로 오토튜닝의 성능이 차이가 나므로, 기본적으로는 수동으로 튜닝을 할줄 알아야 된다.
이부분은 내용이 조금 더 보강 되어야 하는 부분이 있으므로, 따로 강좌를 진행하겠다.
#튜닝 한값에 대한 응답성 : 응답성은 전에 얘기했던 제어하려는 부하의 종류에 따라 응답성을 설정한다. 예를 들면, 볼스크류 같은 부하는 응답성을 빠르게 설정하고, 벨트나, 원판부하는 응답성을 느리게 하여야 시스템 운영이 가능하다.
#절대치엔코더의 사용 : 일반적인 서보의 엔코더는 Incremental로 설정되어 제조된다. 제품 주문시에 별도로 요구해야 절대치엔코더를 사용 할 수 있다.
#전자기어비 : 이것은 하나의 펄스를 입력했을 때, 몇 대 1 의 형태로 동작시킬 것인가에 대한 것을 설정하는 것이다. 그러므로 1:1 로 설정 하면, 1펄스에 1펄스만큼 움직일 것이고, 4:1로 설정하면, 1펄스에 4펄스씩 동작 할 것이다.
#인포지션 : 일반적으로 서보에서나 Motion Control Board에서 공통적으로 사용하는 용어이다. 위치를 이동 시키고 난 후, 이동이 완료되었다고 인정하는 값이다.
#위치제어게인 : P,I,D 제어에 있어서 P 성분에 해당하는 게인이다. 위치형,속도형,토크형 모두 설정해야 한다.
#위치지령가감속 시정수 : 서보모터가 동작하는 가감속에 대한 시간 값이다. 이는 등속으로 운동하는 데, 걸리는 시간이 된다. 보통은 ms의 단위로 사용하며, Motion Control Board를 사용하여 속도형이나 토크형으로 제어하는 경우, 보통은 이 값을 Zero 로 만든다.
#내부속도지령 1,2,3 : 단순히 속도형으로 속도만 제어하는 경우, 설정하는 데, 속도를 100 rpm, 500 rpm, 1000 rpm 이런식으로 설정한다. 이 경우 보통, 속도 변동율은 드라이브의 성능과 관계를 갖는다.
# S자 가감속시정수 :등속과 가감속의 Motion Profile이 사다리꼴의 동작이 아니라 S 자형태로 smooth 하게 만드는 것에 사용하는 게인이다.
이 이외에도 많지만, 짚어봐야 할 것만 몇가지 얘기했다.
다음은 확장파라메터이다.
#전원순간정지 재시동, 속도제어정지시의 서보록, 미진동 억제제어 순간 정전시에 재시동 여부, 속도제어를 할 경우, 서보가 움직이지 않도록 하는 서보 Lock 기능, 미세진동 억제를 하는 제어 기능.
#펄스열 선택 : 정전,역전펄스, 부호펄스 A/B상 펄스열,
펄스열 논리선택 ; 정논리, 부논리
#전량공급 Gain : Feedforward 게인을 의미.
#0속도 ; 0속도신호(ZSP)의 출력범위를 설정한다. 속도가 0 인 것을 인식하는 속도값을 설정한다.
#아나로그속도지령 최대회전속도 : 아나로그로 전압이나 전류로 서보를 제어하는 경우, 최대속도 제한을 설정한다.
Motion control Board를 이용한 급 가감속제어를 사용하는 경우, 이 값을 높게 설정한다.
#아나로그토크지령 최대출력 : 토크제어시에 최대 토크를 설정한다.
#검출기출력펄스 : 엔코더를 1회전당 출력하는 펄스 수를 설정한다.
#내부토크제한 : 서보모터의 토크를 제한하는 값. 이값을 이용하여 모터가 일정한 힘을 내도록 조정한다.
#아나로그속도지령 옵셋 : 보통은 0 Volt를 입력하더라도 약간은 CW, CCW 어느 방향으로든 움직인다. 이 값을 조정하는 값이다.
이 이외에도 많은 파라메터들이 있기는 하지만, 더 자세한 내용을 다루기 위해서는 특정한 한 제품이나 모델을 가지고, 강좌를 진행해야 하지만...
특정제품을 홍보하거나, 광고하는 것으로 오해 받을수 있으므로, 이 강좌를 보는 사람들의 요청이 있는 경우, 미쯔비시나 OEMAX, LG, 파나소닉등 현장에서 많이 사용하는 모델을 하나 선정해서 강좌를 해 달라는 요청이 있는 경우에 강좌를 진행하겠다.
이러한 부분들이 PC를 이용한 제어를 하는 데, 꼭 필요한 지식중의 하나이기 때문이다. 시스템을 제작하거나 테스트를 하거나, A/S를 하는 데 있어서 서보모터나, 드라이브에 문제가 생겼을 경우, 이부분에 문제가 있을 경우, 서보모터와 드라이브를 전문으로 하는 사람이 없어서 일을 못하게 되는 사태가 발생하지 않게 하려면 말이다.
참고로, 과거 필자는 모 중소기업체에서 일을 하는 데, 이러한 얘기를 들은적이 있다.(필자의 자랑을 하려는 건 아니다.)
필자가 다녔던 회사를 A사라고 하고, 경쟁업체를 B사라고 한다면..."A사는 시스템을 조립하고, 설치, A/S하는 데, 한 사람만 오면, 모든 문제가 해결되는 데, B사는 서보모터에 문제가 있으면, 서보 전문가가 와야 되고, 제어쪽 프로그램에 문제가 생기면, 프로그래머가 와야 되고...전자나 회로쪽에 문제가 생기면, 그쪽 전문가가 와야 되고...무슨 문제 하나 해결하려면, 이쪽이 문제다, 저쪽이 문제다...서로 핑계만 대고,일을 해결 하려면, 3∼4일씩이나 걸리고, 3사람이 모두 모여야 일이 해결되니, 답답하네!"
뭐! 이런 얘기였다. 실제로 대부분의 산업현장에서는 위에서 얘기한 B사와 같이 각각의 분야를 전문하는 사람들이 따로 있고, 그 3 분야의 사람이 모두 모여야 일이 빠르게 진행되는 경우가 많다.
그렇다고 필자가 다 잘 한다는건 아니다.!
반대로 얘기하면, 전자도, 프로그램도, 서보제어도...그 각각의 한사람과 실력 대결을 한다면...그중 한 사람도 필자가 실력에서 이길수 있는 사람은 없을지도 모른다. 필자의 말하려는 의도를 알았는지 모르겠다.
이해 했을 것으로 믿고...이번 강좌는 여기서 마치려 한다.