Bộ điều khiển servo là gì? Top 5 hãng điều khiển servo chất lượng hiện nay

Trong thế giới công nghiệp hiện đại, việc sử dụng các bộ điều khiển servo chất lượng cao đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng độ chính xác và hiệu suất của các hệ thống tự động hóa.

Bài viết này Vũ Nguyên JSC sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về bộ điều khiển servo, giúp bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về tầm quan trọng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng thực tế của các sản phẩm này trong ngành công nghiệp. 

Bộ điều khiển servo là gì? 

Bộ điều khiển servo (servo driver/controller) là thiết bị trung gian giữa servo motor và hệ thống điều khiển (PLC, CNC, vi điều khiển). Nhiệm vụ chính của bộ điều khiển servo là nhận tín hiệu điều khiển (xung, analog hoặc truyền thông số), sau đó điều chỉnh điện áp, dòng điện và tần số cấp cho động cơ servo để đạt được vị trí, tốc độ, mô-men xoắn chính xác.

Đây là thành phần cốt lõi trong các hệ thống tự động hóa, robot công nghiệp, máy CNC, dây chuyền sản xuất hiện đại. 

Cấu tạo của bộ điều khiển servo 

Một servo driver thường có cấu tạo bao gồm các thành phần cơ bản sau:

• Bộ chỉnh lưu (Rectifier): đảm nhiệm việc chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC).
• Bộ lọc DC Link: duy trì điện áp DC ổn định, đồng thời giảm nhiễu và dao động điện áp.
• Bộ nghịch lưu (Inverter stage): biến đổi dòng DC thành AC dạng biến tần, điều chỉnh tần số và điện áp để cấp cho servo motor.
• Mạch điều khiển (Control circuit): tiếp nhận tín hiệu đế phân tích , xử lý thuật toán và quyết định dòng điện đưa đến cuộn dây động cơ.
• Mạch phản hồi (Feedback interface): kết nối với encoder/resolver để cập nhật liên tục dữ liệu vị trí, tốc độ và thực hiện hiệu chỉnh sai số.
• Cổng giao tiếp (Communication port): hỗ trợ kết nối với PLC, HMI hay các giao thức như Modbus, EtherCAT, CANopen...
• Mạch bảo vệ: tích hợp các cơ chế chống quá áp, quá dòng, quá nhiệt và ngắn mạch nhằm đảm bảo vận hành an toàn, ổn định. 

Nguyên lý hoạt động của servo driver 

Servo driver - bộ điều khiển servo hoạt động dựa trên nguyên tắc vòng kín (closed-loop control), trong đó tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi luôn được so sánh liên tục để đảm bảo vị trí, tốc độ và mô-men xoắn của động cơ đạt đúng yêu cầu.

Quy trình hoạt động cơ bản của 1 bộ điều khiển

• Tiếp nhận hiệu điều khiển: PLC, CNC hoặc bộ phát xung gửi tín hiệu đặt (setpoint) về vị trí hoặc tốc độ.
• Xử lý tín hiệu: Servo driver tiếp nhận tín hiệu, thông qua mạch điều khiển để tính toán dòng điện, điện áp phù hợp để cấp cho động cơ servo hoạt động.
• Vận hành động cơ: Servo motor quay theo lệnh điều khiển.
• Phản hồi (Feedback): Encoder/resolver gắn trên trục động cơ trả về tín hiệu thực tế về tốc độ, vị trí.
• So sánh & hiệu chỉnh: Bộ điều khiển servo sẽ so sánh giá trị thực tế với giá trị đặt. Nếu có sai lệch, servo driver điều chỉnh tức thời dòng và áp để triệt tiêu sai số.

Điểm nổi bật của nguyên lý điều khiển servo so với step motor

Độ chính xác cao, gần như không bị trượt bước.

Đáp ứng nhanh, thích hợp cho chuyển động tốc độ cao 

Hoạt động ổn định, duy trì mô-men xoắn đều trong dải tốc độ rộng.

Nhờ cơ chế này, servo driver được ứng dụng rộng rãi trong robot công nghiệp, máy CNC, máy đóng gói, ngành in ấn, dệt may, điện tử – những lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy cao.  

Ứng dụng của bộ điều khiển servo trong thực tế

Bộ điều khiển servo giữ vai trò trung tâm trong nhiều hệ thống cơ điện tử và tự động hóa hiện đại. Với khả năng điều khiển chính xác vị trí, tốc độ và mô-men xoắn, servo driver được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Máy CNC và gia công cơ khí chính xác: Servo đảm bảo chuyển động mượt mà, cắt gọt với độ sai số nhỏ hơn 0,01 mm.

• Robot công nghiệp: Hỗ trợ cánh tay robot di chuyển linh hoạt, thực hiện các thao tác lặp lại nhanh và chính xác.

• Ngành đóng gói – bao bì: Điều khiển các cơ cấu cắt, dán, đóng hộp đồng bộ theo tốc độ dây chuyền.

• Dệt may và in ấn: Đảm bảo độ căng vải, điều khiển trục cuốn/xả chính xác, tránh lệch hoặc nhăn.

• Tự động hóa nhà máy: Ứng dụng trong băng tải, hệ thống phân loại sản phẩm, máy lắp ráp điện tử.

• Y tế và thiết bị khoa học: Thiết bị được tích hợp trong các thiết bị phân tích cần chuyển động chính xác.

• Ngành ô tô: Điều khiển hệ thống hàn robot, dây chuyền lắp ráp, và các thiết bị kiểm tra chất lượng.

Top 5 hãng điều khiển servo chất lượng hiện nay 

Trên thị trường hiện nay, nhiều hãng sản xuất cung cấp servo với các tính năng, công nghệ khác nhau. Dưới đây là 5 hãng điều khiển servo hàng đầu được đánh giá cao về chất lượng và độ tin cậy:

1. Bộ Điều Khiển Servo BAUMÜLLER

BAUMÜLLER là thương hiệu nổi tiếng tại Đức, chuyên cung cấp các giải pháp điều khiển servo và tự động hóa công nghiệp với độ chính xác và hiệu suất cao. Các bộ điều khiển servo BAUMÜLLER, đặc biệt là dòng dax và b maXX, được thiết kế để đáp ứng yêu cầu khắt khe của các hệ thống tự động hóa hiện đại:

• Công nghệ tiên tiến: BAUMÜLLER áp dụng công nghệ điều khiển tốc độ và mô-men xoắn cực kỳ chính xác.
• Hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng: Các bộ điều khiển này sử dụng công nghệ điều khiển số tiên tiến giúp giảm thiểu năng lượng tiêu thụ trong quá trình vận hành, đồng thời giảm thiểu hao mòn động cơ. 

2. Bộ Điều Khiển Servo Mitsubishi

Mitsubishi Electric là một trong những nhà sản xuất điều khiển servo nổi tiếng với các dòng sản phẩm như MR-J4 và MR-JE. Các bộ điều khiển servo Mitsubishi đặc biệt nổi bật nhờ vào khả năng phản hồi nhanh và tích hợp các công nghệ tiên tiến:

• Chế độ điều khiển đa dạng: điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn linh hoạt.
• Tính năng tự động điều chỉnh và tối ưu hóa trong môi trường làm việc có độ nhiễu cao.
• Tính tương thích cao với các PLC và HMI của Mitsubishi, giúp tích hợp vào các hệ thống tự động hóa dễ dàng. 

3. Bộ Điều Khiển Servo Panasonic

Panasonic nổi bật với các dòng sản phẩm MINAS A6 và MINAS A5, chuyên cung cấp các giải pháp điều khiển servo có độ chính xác cao. Các bộ điều khiển servo của Panasonic đặc biệt có những ưu điểm sau:

• Khả năng chống rung động và ổn định trong các ứng dụng có tải nặng.
• Hiệu suất năng lượng tối ưu, giúp tiết kiệm chi phí vận hành. 

4. Bộ Điều Khiển Servo Yaskawa

Yaskawa là thương hiệu Nhật Bản nổi tiếng với các dòng Sigma-7 và Sigma-5. Bộ điều khiển servo Yaskawa được biết đến với độ chính xác cao và khả năng đáp ứng nhanh, đặc biệt:

• Tính năng tự động điều chỉnh hệ thống động cơ: cải thiện hiệu suất và độ bền của động cơ.
• Khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt với mức độ bảo vệ IP cao. 

5. Bộ Điều Khiển Servo Fanuc

Fanuc là thương hiệu toàn cầu trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển servo. Dòng Alpha i và Series 30i của Fanuc mang đến các giải pháp điều khiển mạnh mẽ với những tính năng vượt trội:

• Khả năng điều khiển tốc độ và mô-men xoắn chính xác trong thời gian thực.
• Tích hợp các tính năng điều khiển phức tạp giúp tối ưu hóa quá trình gia công và sản xuất.

Việc chọn bộ điều khiển servo phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất, tăng độ chính xác và năng suất trong các hệ thống tự động hóa. Các thương hiệu nổi bật như Mitsubishi, Panasonic, Yaskawa, Fanuc, Siemens, và BAUMÜLLER đã được chứng minh về chất lượng sản phẩm trong nhiều năm qua. 

Vũ Nguyên JSC cam kết cung cấp các giải pháp tự động hóa tối ưu và hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp, giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả sản xuất. Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ phù hợp với nhu cầu của bạn.