伺服電機教程

1、1交流伺服進階課程MR-J3-A系列伺服放大器作者：丁富偉2011年11月2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 l 伺服放大器基本原理（主回路和控制回路）伺服放大器基本原理（主回路和控制回路）l 伺服的作用伺服的作用l 三菱伺服介紹（三菱伺服介紹（ 包括產(chǎn)品分類及軟件的使用包括產(chǎn)品分類及軟件的使用 ）l AC AC 伺服在傳送帶上的應(yīng)用伺服在傳送帶上的應(yīng)用速度控制速度控制l AC AC 伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制l ACAC伺服在機床設(shè)備上的應(yīng)用伺服在機床設(shè)備上的應(yīng)用位置控制位置控制l 伺服產(chǎn)品的安裝維護及相關(guān)報警伺服產(chǎn)品的安裝維護及相關(guān)報警l 絕對位置控制系統(tǒng)原理簡介絕對

2、位置控制系統(tǒng)原理簡介31.1 AC1.1 AC伺服原理伺服原理構(gòu)成伺服機構(gòu)的元件叫伺服元件。由驅(qū)動放大器（構(gòu)成伺服機構(gòu)的元件叫伺服元件。由驅(qū)動放大器（ACAC放大器），放大器），驅(qū)動電機（驅(qū)動電機（ACAC伺服驅(qū)動電機）和檢測器組成。伺服驅(qū)動電機）和檢測器組成。41.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路5l a a 整流回路：整流回路： 將交流轉(zhuǎn)變成直流，可分為單相和三相整流橋。將交流轉(zhuǎn)變成直流，可分為單相和三相整流橋。 平滑電容：對整流電源進行平滑，減少其脈動成分。平滑電容：對整流電源進行平滑，減少其脈動成分。l c c再生制動：再生制動： 所謂再生制動就是指馬達(dá)的實際轉(zhuǎn)速高

3、于指令速度時，所謂再生制動就是指馬達(dá)的實際轉(zhuǎn)速高于指令速度時， 產(chǎn)生能量回饋的現(xiàn)象。產(chǎn)生能量回饋的現(xiàn)象。 再生制動回路就是用來消耗這些回饋能源的裝置。再生制動回路就是用來消耗這些回饋能源的裝置。 1.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路6l 按照再生制動回路的種類，可以分為：按照再生制動回路的種類，可以分為： （1 1）小容量（）小容量（0.4kw0.4kw以下）以下）電容再生方式電容再生方式 （2) 2) 中容量（中容量（0.4kw0.4kw至至11kw11kw）電阻再生制動方式電阻再生制動方式 其中又可分為：內(nèi)置電阻方式其中又可分為：內(nèi)置電阻方式 外接電阻方式外接電阻方式

4、外接制動單元方式外接制動單元方式 （3 3）大容量（）大容量（11kw11kw以上）以上）電源再生方式電源再生方式l d d 逆變回路：逆變回路： 生成適合馬達(dá)轉(zhuǎn)速的頻率、適合負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小的電流，驅(qū)動馬達(dá)。生成適合馬達(dá)轉(zhuǎn)速的頻率、適合負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小的電流，驅(qū)動馬達(dá)。 逆變模塊采用逆變模塊采用IGBTIGBT開關(guān)元件。開關(guān)元件。l e e 動態(tài)制動器：動態(tài)制動器： 具有在基極斷路時，在伺服馬達(dá)端子間加上適當(dāng)?shù)碾娮杵鬟M行短路消具有在基極斷路時，在伺服馬達(dá)端子間加上適當(dāng)?shù)碾娮杵鬟M行短路消耗旋轉(zhuǎn)能，使之迅速停轉(zhuǎn)的功能。耗旋轉(zhuǎn)能，使之迅速停轉(zhuǎn)的功能。1.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路

5、71.2.2 1.2.2 伺服電機伺服電機 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性三菱伺服電機屬于永磁同步電機。三菱伺服電機屬于永磁同步電機。伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電流成正比伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電流成正比其從低速到高速都可以以恒定轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)其從低速到高速都可以以恒定轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)思考：伺服電機與普通三相異步電機的區(qū)別？思考：伺服電機與普通三相異步電機的區(qū)別？連續(xù)運轉(zhuǎn)區(qū)域瞬時運轉(zhuǎn)區(qū)域81.2.2 1.2.2 伺服電機伺服電機 編碼器種類和結(jié)構(gòu)編碼器種類和結(jié)構(gòu)91.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路 伺服控制回路伺服控制回路位置環(huán)速度環(huán)電流環(huán)10l 位置控制處理流程位置控制處理流程1.3.1 1.3.1 伺

6、服放大器控制回路伺服放大器控制回路 假設(shè)脈沖指令為假設(shè)脈沖指令為1 1個脈沖，輸入時動作為：個脈沖，輸入時動作為： 偏差計數(shù)器成為偏差計數(shù)器成為+1+1 轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)? 1個脈沖對應(yīng)的電壓進入放大器個脈沖對應(yīng)的電壓進入放大器 放大器產(chǎn)生放大器產(chǎn)生SPWMSPWM波驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)波驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn) 編碼器也相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，發(fā)出編碼器也相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，發(fā)出1 1脈沖的震蕩脈沖的震蕩 1 1脈沖的震蕩再次輸入到偏差計數(shù)脈沖的震蕩再次輸入到偏差計數(shù) 器器 中，從原來的指令中，從原來的指令+1+1減去減去1 1脈沖的震脈沖的震 蕩，計數(shù)器值成為蕩，計數(shù)器值成為0 0 結(jié)果使結(jié)果使DADA轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換輸出0V0V到放大器，

7、到放大器， 放大器使馬達(dá)停止放大器使馬達(dá)停止 完成完成1 1脈沖的定位脈沖的定位11l 速度控制處理流程速度控制處理流程 模擬量形式的速度指令進入速度模擬量形式的速度指令進入速度 運算器，使電機開始運行運算器，使電機開始運行 電機運行后使用編碼器旋轉(zhuǎn)，發(fā)出電機運行后使用編碼器旋轉(zhuǎn)，發(fā)出 脈沖反饋脈沖反饋 脈沖反饋經(jīng)過脈沖反饋經(jīng)過FVFV轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模擬擬 量進入伺服驅(qū)動器量進入伺服驅(qū)動器 反饋值與給定值相比較，如果有偏反饋值與給定值相比較，如果有偏 差通過電流環(huán)輸出控制電流使用其差通過電流環(huán)輸出控制電流使用其 差值改為零差值改為零 1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放

8、大器控制回路12l 伺服放大器三種控制方式伺服放大器三種控制方式1 1 轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制： 通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機 軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，主要應(yīng)用于需要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，主要應(yīng)用于需要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn) 矩的場合。矩的場合。 電流環(huán)控制電流環(huán)控制2 2 速度控制：速度控制： 通過模擬量的輸入或脈沖的頻率對轉(zhuǎn)動速度的控制。通過模擬量的輸入或脈沖的頻率對轉(zhuǎn)動速度的控制。 速度環(huán)控制速度環(huán)控制3 3 位置控制：位置控制： 伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通過外部輸入伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通過外

9、部輸入 的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來 確定轉(zhuǎn)動的角度確定轉(zhuǎn)動的角度, ,所以一般應(yīng)用于定位裝置所以一般應(yīng)用于定位裝置 。 三環(huán)控制三環(huán)控制思考：三環(huán)中哪個環(huán)的響應(yīng)性最快？思考：三環(huán)中哪個環(huán)的響應(yīng)性最快？1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路131.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路l變頻器與伺服放大器在主回路與控制回路上的區(qū)別：變頻器與伺服放大器在主回路與控制回路上的區(qū)別：l由變頻器變更為伺服時，需考慮：由變頻器變更為伺服時，需考慮：（1 1） 機械的剛性機械的剛性（2 2）換算

10、到電機軸的負(fù)載慣量）換算到電機軸的負(fù)載慣量（3 3）電機軸的振動）電機軸的振動（4 4）減速機構(gòu)的打滑）減速機構(gòu)的打滑14l按照定位指令裝置輸出的脈沖串，對工件進行定位控制。按照定位指令裝置輸出的脈沖串，對工件進行定位控制。l 伺服電機鎖定功能伺服電機鎖定功能 當(dāng)偏差計數(shù)器的輸出為零時，如果有外力使伺服電機轉(zhuǎn)動，由編當(dāng)偏差計數(shù)器的輸出為零時，如果有外力使伺服電機轉(zhuǎn)動，由編碼器將反饋脈沖輸入偏差計數(shù)器，偏差計數(shù)器發(fā)出速度指令，旋碼器將反饋脈沖輸入偏差計數(shù)器，偏差計數(shù)器發(fā)出速度指令，旋轉(zhuǎn)修正電機使之停止在滯留脈沖為零的位置上，該停留于固定位轉(zhuǎn)修正電機使之停止在滯留脈沖為零的位置上，該停留于固定位置

11、的功能，稱為伺服鎖定。置的功能，稱為伺服鎖定。l 進行適合機械負(fù)荷的位置環(huán)路增益和速度環(huán)路增益調(diào)整。進行適合機械負(fù)荷的位置環(huán)路增益和速度環(huán)路增益調(diào)整。2.2 2.2 伺服的作用伺服的作用153.1 3.1 三菱伺服產(chǎn)品介紹三菱伺服產(chǎn)品介紹 MR-J3 MR-J3交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng) 豐富的產(chǎn)品線豐富的產(chǎn)品線163.1 3.1 三菱伺服產(chǎn)品介紹三菱伺服產(chǎn)品介紹 MR-J3MR-J3系列放大器型號構(gòu)成系列放大器型號構(gòu)成MR-J3-MR-J3- - 無無 單相單相/3/3相相200-230VAC200-230VAC 1 1 單相單相100-120VAC100-120VAC 4 4 三相三相400

12、VAC400VAC A A 通用脈沖串接口通用脈沖串接口B B 兼容兼容SSCNET IIISSCNET III，高速串行總線，高速串行總線T T CC LINK CC LINK連接內(nèi)置定位控制連接內(nèi)置定位控制放大器容量（如放大器容量（如1010為為100w100w） RJ004RJ004 兼容直線伺服電機兼容直線伺服電機 RJ006 RJ006 兼容全閉環(huán)系統(tǒng)兼容全閉環(huán)系統(tǒng) 173.1 3.1 三菱伺服產(chǎn)品介紹三菱伺服產(chǎn)品介紹 MR-J3 MR-J3系列伺服電機型號構(gòu)成系列伺服電機型號構(gòu)成H H- -P P HC-MPHC-MP 超低慣量，小容量超低慣量，小容量HC-KPHC-KP 低慣量，

13、小容量低慣量，小容量HC-SPHC-SP 中慣量，中容量中慣量，中容量HC-RPHC-RP 超低慣量，中容量超低慣量，中容量HC-LPHC-LP 低慣量，中大容量低慣量，中大容量HC-UPHC-UP 扁平型，中容量扁平型，中容量 額定輸出容量（額定輸出容量（kwkw）電機額定轉(zhuǎn)速（電機額定轉(zhuǎn)速（r/minr/min） 無無 無電磁制動無電磁制動 B B 電磁制動電磁制動無無 無油封無油封 J J 油封油封 無無 標(biāo)準(zhǔn)軸標(biāo)準(zhǔn)軸 K K 帶鍵槽帶鍵槽 D D 帶帶D D型槽型槽18 其他選件：其他選件： 線纜，接頭，再生制動選件，電池單元，功率改善電抗器，線纜，接頭，再生制動選件，電池單元，功率改

14、善電抗器， EMCEMC濾波器，抗干擾產(chǎn)品。濾波器，抗干擾產(chǎn)品。3.2 3.2 選件選件19伺服放大器各部分構(gòu)造伺服放大器各部分構(gòu)造20伺服放大器輸入電源電路伺服放大器輸入電源電路21顯示和操作顯示和操作22實驗實驗l 試運行試運行點動點動 通過試運行模式中的點動運行確認(rèn)電機是否可以正常動作通過試運行模式中的點動運行確認(rèn)電機是否可以正常動作 操作方法：操作方法： 按住按住upup和和downdown鍵可使伺服電機旋轉(zhuǎn)鍵可使伺服電機旋轉(zhuǎn)松開，電機停止。松開，電機停止。通過伺服設(shè)置軟件可以修改轉(zhuǎn)速和加減速時間常數(shù)。通過伺服設(shè)置軟件可以修改轉(zhuǎn)速和加減速時間常數(shù)。233.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺

15、服設(shè)置軟件介紹設(shè)置選型編程軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)243.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺服設(shè)置軟件介紹設(shè)置軟件設(shè)置軟件 MR-Configurator setup221E MR-Configurator setup221E通訊連接通訊連接 1.1 1.1 通用接口通用接口 MR-J3-A 和和 B系列系列更快的響應(yīng)速度更快的響應(yīng)速度實時數(shù)據(jù)采集提高了實時數(shù)據(jù)采集提高了20倍以上倍以上與運動控制器的連接與運動控制器的連接 MR-J3-B只需一根線就可以連接所有伺服只需一根線就可以連接所有伺服 USBmini-BUSB USB BUSB25相關(guān)操作：相關(guān)操作：l 通訊設(shè)置通訊設(shè)置 l 讀寫保存參數(shù)讀寫保存

16、參數(shù)l 報警監(jiān)控報警監(jiān)控 狀態(tài)監(jiān)控狀態(tài)監(jiān)控l 趨勢圖采集趨勢圖采集3.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺服設(shè)置軟件介紹263.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺服設(shè)置軟件介紹機械分析器機械分析器更精確的機械性能更精確的機械性能 頻率范圍頻率范圍 10HZ1KHz 檢測能力得到很大提高檢測能力得到很大提高 273.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺服設(shè)置軟件介紹 趨勢圖功能趨勢圖功能通道 示波器 歷史查看功能（歷史數(shù)據(jù)重寫功能）同時監(jiān)控指令同時監(jiān)控指令/滯留脈沖滯留脈沖/力矩力矩曲線圖曲線圖整定整定/機械特性確認(rèn)機械特性確認(rèn) 采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù) : 0.4ms x 30000點點=12sec (J2S : 0

17、.8ms x 1024點點)283.3 3.3 伺服設(shè)置軟件介紹伺服設(shè)置軟件介紹速度速度 / 力矩曲線數(shù)據(jù)監(jiān)控力矩曲線數(shù)據(jù)監(jiān)控 在操作模式中可以確認(rèn)力矩余量在操作模式中可以確認(rèn)力矩余量速度速度 力矩力矩 曲線監(jiān)控功能曲線監(jiān)控功能連続運転領(lǐng)域短時間運転領(lǐng)域?qū)嶋H運行曲線實際運行曲線293.4 3.4 容量選型軟件介紹容量選型軟件介紹選型軟件選型軟件MOTSZ111EMOTSZ111E303.4 3.4 容量選型軟件介紹容量選型軟件介紹機械設(shè)備傳動結(jié)構(gòu)選擇機械設(shè)備傳動結(jié)構(gòu)選擇放大器系列選擇放大器系列選擇伺服電機系列選擇伺服電機系列選擇連軸器與減速機構(gòu)選擇連軸器與減速機構(gòu)選擇運行曲線運行曲線機械參數(shù)機

18、械參數(shù)選型結(jié)果選型結(jié)果顯示計算結(jié)果曲線顯示計算結(jié)果曲線顯示計算過程顯示計算過程313.4 3.4 容量選型軟件介紹容量選型軟件介紹機械構(gòu)成圖機械構(gòu)成圖機械參數(shù)機械參數(shù)如選用如選用MR-J3系列伺服，電機容量應(yīng)選擇多少？系列伺服，電機容量應(yīng)選擇多少？ 324.1 AC4.1 AC伺服在傳送帶上的應(yīng)用伺服在傳送帶上的應(yīng)用 控制方式：速度控制模式控制方式：速度控制模式 控制特點：讓電機以參數(shù)中或者外部模擬量速度指令設(shè)定的轉(zhuǎn)動速控制特點：讓電機以參數(shù)中或者外部模擬量速度指令設(shè)定的轉(zhuǎn)動速 度高精度地平穩(wěn)的運行。度高精度地平穩(wěn)的運行。 精細(xì)精細(xì) 速度范圍寬速度范圍寬 速度波動小速度波動小334.1 AC4

19、.1 AC伺服在傳送帶上的應(yīng)用伺服在傳送帶上的應(yīng)用344.3 4.3 速度控制使用時的接線速度控制使用時的接線354.4 4.4 實驗一實驗一: : 多段速多段速相關(guān)參數(shù)相關(guān)參數(shù)：PA01 PA01 控制模式（必需設(shè)定）控制模式（必需設(shè)定） PC01 PC01 加速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定）加速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定） PC02 PC02 減速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定）減速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定） PC03 SPC03 S型加減速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定）型加減速時間常數(shù)（根據(jù)需要設(shè)定） PC05PC11 PC05PC11 內(nèi)部速度指令，設(shè)定內(nèi)部內(nèi)部速度指令，設(shè)定內(nèi)部7 7段速（必須設(shè)定）段速（必須

20、設(shè)定） PC37 PC37 模擬量速度指令偏置模擬量速度指令偏置 PC12 PC12 模擬速度指令最大轉(zhuǎn)動速度模擬速度指令最大轉(zhuǎn)動速度 問題：問題：1. 1. 使用軟件的趨勢圖功能監(jiān)控速度與轉(zhuǎn)矩曲線使用軟件的趨勢圖功能監(jiān)控速度與轉(zhuǎn)矩曲線2. 2.外部模擬量和多段速同時有效時，哪個優(yōu)先外部模擬量和多段速同時有效時，哪個優(yōu)先? ?3. 3.如果需要設(shè)置三段以上的速度，如何定義如果需要設(shè)置三段以上的速度，如何定義SP3SP3端子？端子？4. 4. 外部電壓外部電壓0v0v輸入時，監(jiān)測仍存在輸入時，監(jiān)測仍存在50mv50mv的電壓，的電壓， 應(yīng)如何設(shè)置參數(shù)使電機保持停止？應(yīng)如何設(shè)置參數(shù)使電機保持停止？

21、5. 5. 要求要求10v10v電壓對應(yīng)電機轉(zhuǎn)速為電壓對應(yīng)電機轉(zhuǎn)速為2000r/min2000r/min，參數(shù)如何設(shè)置？，參數(shù)如何設(shè)置？多段速端子與速度關(guān)系表多段速端子與速度關(guān)系表364.4 4.4 實驗二實驗二: : 速度模式下的轉(zhuǎn)矩限制速度模式下的轉(zhuǎn)矩限制作用：限制電機在運轉(zhuǎn)時的最大轉(zhuǎn)矩作用：限制電機在運轉(zhuǎn)時的最大轉(zhuǎn)矩相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)：PA11正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制，正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制，設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩限制設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩限制=100%PA12反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制，設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩限制設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩限制=100%方法一：內(nèi)部參數(shù)設(shè)定方法一：內(nèi)部參數(shù)設(shè)定方法二：外部模擬量給定方法二：外部模擬量給定問題：問題：1.

22、 1.通過趨勢圖功能監(jiān)控對輸出轉(zhuǎn)矩進行限制后通過趨勢圖功能監(jiān)控對輸出轉(zhuǎn)矩進行限制后 轉(zhuǎn)矩速度曲線的變化？轉(zhuǎn)矩速度曲線的變化？ 2. 2.當(dāng)外部模擬量轉(zhuǎn)矩限制和當(dāng)外部模擬量轉(zhuǎn)矩限制和PA11/PA12PA11/PA12 都有給定時，哪種方式有效？都有給定時，哪種方式有效？ 375.1 AC 5.1 AC 伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用l 收放卷中張力控制的目的：收放卷中張力控制的目的： 穩(wěn)定傳送材料，防止變形，確保尺寸精度等穩(wěn)定傳送材料，防止變形，確保尺寸精度等l 張力控制基本結(jié)構(gòu)：張力控制基本結(jié)構(gòu)：進給機構(gòu)：將長尺寸的材料從左向右傳送進給機構(gòu)：將長尺寸的材料從左向右傳送放卷機

23、構(gòu)：為了保持一定的張力，需要隨著放卷機構(gòu)：為了保持一定的張力，需要隨著 卷徑的減少相應(yīng)的減少制動扭矩卷徑的減少相應(yīng)的減少制動扭矩收卷機構(gòu)：為了保持一定的張力，需要隨著收卷機構(gòu)：為了保持一定的張力，需要隨著 卷徑的增加相應(yīng)的增加制動扭矩卷徑的增加相應(yīng)的增加制動扭矩 F=T/RF=T/R其中其中F F為張力，為張力，T T為電機輸出扭矩為電機輸出扭矩 R R為卷徑。為卷徑。38l 伺服系統(tǒng)張力控制原理：伺服系統(tǒng)張力控制原理： 張力控制即轉(zhuǎn)矩控制，當(dāng)電機的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)荷取得平衡時，電機轉(zhuǎn)速為平衡張力控制即轉(zhuǎn)矩控制，當(dāng)電機的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)荷取得平衡時，電機轉(zhuǎn)速為平衡 速度。因此轉(zhuǎn)矩控制時的速度由負(fù)荷決定

24、。如電機的輸出轉(zhuǎn)矩比電機負(fù)荷大，速度。因此轉(zhuǎn)矩控制時的速度由負(fù)荷決定。如電機的輸出轉(zhuǎn)矩比電機負(fù)荷大， 電機將會加速。為了防止出現(xiàn)過速度，應(yīng)設(shè)置速度限制值。電機將會加速。為了防止出現(xiàn)過速度，應(yīng)設(shè)置速度限制值。 伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩控制主要由電流控制環(huán)完成。伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩控制主要由電流控制環(huán)完成。 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T T為為 T=K1T=K1* * Ia 符號說明：符號說明：T：轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩 K1 ：常數(shù)：常數(shù) ：磁通：磁通 Ia：電流：電流 l 伺服系統(tǒng)在張力控制中的應(yīng)用：伺服系統(tǒng)在張力控制中的應(yīng)用： 張力控制時，電機扭矩的選定是根據(jù)張力控制時，電機扭矩的選定是根據(jù)連續(xù)運轉(zhuǎn)扭矩連續(xù)運轉(zhuǎn)扭矩，而非短時間最

25、大扭矩。，而非短時間最大扭矩。 在收卷和放卷中，最大卷徑時需要較大扭矩，而在最小卷徑時則高速旋轉(zhuǎn)，在收卷和放卷中，最大卷徑時需要較大扭矩，而在最小卷徑時則高速旋轉(zhuǎn)，所以卷軸比（最大所以卷軸比（最大/最小卷徑的比率）變大時，需要相應(yīng)大功率的電機。最小卷徑的比率）變大時，需要相應(yīng)大功率的電機。 5.1 AC 5.1 AC 伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用伺服在收放卷設(shè)備上的應(yīng)用395.2 AC 5.2 AC 伺服的選型伺服的選型注：注：扭矩及轉(zhuǎn)速的允許使用范圍因各機種而扭矩及轉(zhuǎn)速的允許使用范圍因各機種而不同，一般按照最低扭矩為額定扭矩不同，一般按照最低扭矩為額定扭矩1%1%以上，最低轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速以上，最

26、低轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1/1001/100以上以上選取選取405.3 5.3 使用時的接線使用時的接線415.41 5.41 實驗一：缺省參數(shù)下轉(zhuǎn)矩模式實驗實驗一：缺省參數(shù)下轉(zhuǎn)矩模式實驗 要求：要求： 電機輸出扭矩為電機輸出扭矩為0.032NM0.032NM，使用外部模擬量，使用外部模擬量控制電機輸出轉(zhuǎn)矩，并監(jiān)控電機控制電機輸出轉(zhuǎn)矩，并監(jiān)控電機 當(dāng)前轉(zhuǎn)矩和速度曲線當(dāng)前轉(zhuǎn)矩和速度曲線 。電壓與轉(zhuǎn)矩關(guān)系圖如下電壓與轉(zhuǎn)矩關(guān)系圖如下 正轉(zhuǎn)啟動正轉(zhuǎn)啟動RS1RS1和反轉(zhuǎn)啟動和反轉(zhuǎn)啟動RS2RS2決定的決定的 轉(zhuǎn)矩輸出與方向關(guān)系如下：轉(zhuǎn)矩輸出與方向關(guān)系如下： 相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)：PA01PA01： 控制模式控制

27、模式PC01PC01： 加速時間常數(shù)加速時間常數(shù)PC02PC02： 減速時間常數(shù)減速時間常數(shù)425.42 5.42 實驗二：轉(zhuǎn)矩模式下速度限制的應(yīng)用實驗二：轉(zhuǎn)矩模式下速度限制的應(yīng)用l 第一種方式：第一種方式： 內(nèi)部速度指令進行速度限制內(nèi)部速度指令進行速度限制 相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)：PC05PC05（內(nèi)部速度（內(nèi)部速度1 1），），PC06PC06（內(nèi)部速度（內(nèi)部速度2 2），），PC07PC07（內(nèi)部速度（內(nèi)部速度3 3） 觀察并記錄觀察并記錄SP1SP1和和SP2SP2的不同通斷下組合下電機的轉(zhuǎn)速。的不同通斷下組合下電機的轉(zhuǎn)速。l第二種方式：第二種方式： 外部模擬量進行速度限制外部模擬量進行速

28、度限制 435.43 5.43 實驗三：轉(zhuǎn)矩指令偏置和增益設(shè)置實驗實驗三：轉(zhuǎn)矩指令偏置和增益設(shè)置實驗l 增益調(diào)整：模擬轉(zhuǎn)矩指令最大輸出增益調(diào)整：模擬轉(zhuǎn)矩指令最大輸出 相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)：PC13PC13（TLCTLC） 要求模擬量信號要求模擬量信號8v8v對應(yīng)為最大輸出轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)為最大輸出轉(zhuǎn)矩的50%50%時，應(yīng)如何設(shè)定參數(shù)？時，應(yīng)如何設(shè)定參數(shù)？ l 偏置調(diào)整：偏置調(diào)整： 相關(guān)指令：相關(guān)指令：PC38PC38（TPOTPO）模擬轉(zhuǎn)矩指令偏置）模擬轉(zhuǎn)矩指令偏置 如如TCTC上施加上施加0v0v電壓的狀態(tài)下，有電壓的狀態(tài)下，有0.03v0.03v的電壓，的電壓，PC38PC38的值應(yīng)設(shè)置為正值還是

29、的值應(yīng)設(shè)置為正值還是 負(fù)值，設(shè)為多少？負(fù)值，設(shè)為多少？ 446.1 AC 6.1 AC 伺服在機床設(shè)備上的應(yīng)用伺服在機床設(shè)備上的應(yīng)用l 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成： 伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動裝置（伺服電機），位置檢測裝置（編碼器），機械傳動伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動裝置（伺服電機），位置檢測裝置（編碼器），機械傳動 機構(gòu)，以及執(zhí)行部件等。機構(gòu)，以及執(zhí)行部件等。l 工作過程：工作過程： 位置控制控制器伺服驅(qū)動器伺服馬達(dá)編碼器l控制特點：控制特點： 調(diào)速范圍寬，精度高，穩(wěn)定性好，動態(tài)響應(yīng)快，能頻繁啟停和正反運行。調(diào)速范圍寬，精度高，穩(wěn)定性好，動態(tài)響應(yīng)快，能頻繁啟停和正反運行。456.2 AC6.2 AC伺服選型伺服

30、選型l 選型條件：選型條件： 伺服電機在選型時需滿足以下：伺服電機在選型時需滿足以下： 電機最大轉(zhuǎn)速系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速電機最大轉(zhuǎn)速系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速 電機的轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量相匹配電機的轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量相匹配 電機的額定扭力電機的額定扭力連續(xù)負(fù)載工作扭力連續(xù)負(fù)載工作扭力 電機最大輸出扭力系統(tǒng)所需最大扭力（指加速時扭力）電機最大輸出扭力系統(tǒng)所需最大扭力（指加速時扭力）l 選型所需計算數(shù)據(jù)選型所需計算數(shù)據(jù) 慣量匹配計算（慣量匹配計算（JL/JM） 運行速度計算運行速度計算 電機轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速N=fp*（CMX/CDV）*60/Pt 其中其中fp為指令脈沖頻率，為指令脈沖頻率，CMX/CDV

31、為電子齒輪比，為電子齒輪比，Pt為編碼器分辨率為編碼器分辨率 負(fù)載扭矩計算負(fù)載扭矩計算466.3 6.3 使用時的接線使用時的接線輸入輸出接線輸入輸出接線476.3 6.3 使用時的接線使用時的接線l 輸入脈沖串選擇（參數(shù)輸入脈沖串選擇（參數(shù)PA13PA13） 三種輸入波形：三種輸入波形：正反轉(zhuǎn)脈沖串正反轉(zhuǎn)脈沖串 脈沖串脈沖串+ +符號符號 A/BA/B相脈沖相脈沖l 連接：連接： 集電極開路方式集電極開路方式 差動驅(qū)動方式差動驅(qū)動方式 486.4.2 6.4.2 電子齒輪比的概念電子齒輪比的概念l 齒輪比：齒輪比： 兩個直徑不同的齒輪結(jié)合在一起轉(zhuǎn)動，直徑大的齒輪轉(zhuǎn)速自然會比直徑小的兩個直徑不

32、同的齒輪結(jié)合在一起轉(zhuǎn)動，直徑大的齒輪轉(zhuǎn)速自然會比直徑小的齒輪轉(zhuǎn)慢一些，它們的轉(zhuǎn)速比例和齒輪直徑大小成反比，這個比例稱為齒輪齒輪轉(zhuǎn)慢一些，它們的轉(zhuǎn)速比例和齒輪直徑大小成反比，這個比例稱為齒輪比。比。 電子齒輪比的作用也是用于對指令脈沖的指令調(diào)節(jié)，實現(xiàn)機械可以以任意倍電子齒輪比的作用也是用于對指令脈沖的指令調(diào)節(jié)，實現(xiàn)機械可以以任意倍率的輸入脈沖進行移動。率的輸入脈沖進行移動。496.42 6.42 電子齒輪比的概念電子齒輪比的概念 l 電子齒輪比與指令脈沖的關(guān)系電子齒輪比與指令脈沖的關(guān)系 Pc1=Pc*(CMX/CDV)l電子齒輪比與脈沖頻率的關(guān)系電子齒輪比與脈沖頻率的關(guān)系 fc1=fc*( CM

33、X/CDV)l電子齒輪比的設(shè)定和機械系統(tǒng)的關(guān)系電子齒輪比的設(shè)定和機械系統(tǒng)的關(guān)系 lo=Pb/Pfolo=Pb/Pfo 又因為又因為Pc0Pc0* *（CMX/CDVCMX/CDV）=Pf0=Pf0 lc =Pb/Pc0=Pb/Pf0lc =Pb/Pc0=Pb/Pf0* * (CMX/CDV)= (CMX/CDV)=lo lo* * （CMX/CDVCMX/CDV） 即即lc lc = lo lo* * （CMX/CDVCMX/CDV）l馬達(dá)速度與電子齒輪比的關(guān)系馬達(dá)速度與電子齒輪比的關(guān)系 CMX/CDV=fc1/fc=Pf0CMX/CDV=fc1/fc=Pf0* *N/fcN/fc* *606

34、0其中：其中：PcPc：指令脈沖數(shù)（：指令脈沖數(shù)（pulsepulse） fc fc：指令脈沖頻率（：指令脈沖頻率（ppspps）Pc1Pc1：偏差計數(shù)器輸入脈沖數(shù)：偏差計數(shù)器輸入脈沖數(shù) （pulsepulse） fc1fc1：偏差計數(shù)器輸入指令脈沖頻率：偏差計數(shù)器輸入指令脈沖頻率PfPf：反饋脈沖數(shù)（：反饋脈沖數(shù)（pulsepulse） lo lo：每個反饋脈沖的機械移動量（：每個反饋脈沖的機械移動量（mm/pulsemm/pulse）Pf0Pf0：馬達(dá)每轉(zhuǎn)的反饋脈沖數(shù)（：馬達(dá)每轉(zhuǎn)的反饋脈沖數(shù)（pulse/revpulse/rev） lc lc：每個指令脈沖的機械位移量（：每個指令脈沖的機械

35、位移量（mm/pulsemm/pulse）Pc0Pc0：馬達(dá)每轉(zhuǎn)的輸入脈沖數(shù)（：馬達(dá)每轉(zhuǎn)的輸入脈沖數(shù)（pulse/revpulse/rev） CMXCMX：指令脈沖倍率分子：指令脈沖倍率分子 CDVCDV：指令脈沖倍率分母：指令脈沖倍率分母506.42 6.42 電子齒輪比的概念電子齒輪比的概念l 練習(xí)練習(xí)1 1： 已知伺服電機的編碼器分辨率是已知伺服電機的編碼器分辨率是131072p/r131072p/r，額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min3000r/min，上位機，上位機 發(fā)送脈沖最大輸出頻率為發(fā)送脈沖最大輸出頻率為200khz200khz，要求達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，那么電子齒輪比應(yīng)設(shè)為多，

36、要求達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，那么電子齒輪比應(yīng)設(shè)為多 少？少？l 練習(xí)練習(xí)2 2： 已知伺服電機編碼器分辨率為已知伺服電機編碼器分辨率為262144p/r262144p/r，滾珠絲桿的進給量為，滾珠絲桿的進給量為8mm8mm （1 1）計算反饋脈沖當(dāng)量）計算反饋脈沖當(dāng)量l0=？ （2 2）要求指令脈沖當(dāng)量為）要求指令脈沖當(dāng)量為2um/p,2um/p,電子齒輪比應(yīng)設(shè)為多少？電子齒輪比應(yīng)設(shè)為多少？ （3 3）要求電機的轉(zhuǎn)速為）要求電機的轉(zhuǎn)速為3000r/min3000r/min，指令脈沖頻率應(yīng)設(shè)為多少？是否適用于，指令脈沖頻率應(yīng)設(shè)為多少？是否適用于 FX2N-10GMFX2N-10GM的定位模塊（其最大脈沖輸

37、出頻率為的定位模塊（其最大脈沖輸出頻率為200khz200khz） 516.43 6.43 原點回歸原點回歸l 使定位指令裝置的指令坐標(biāo)與機械坐標(biāo)一致的必須操作之一使定位指令裝置的指令坐標(biāo)與機械坐標(biāo)一致的必須操作之一l 增量型系統(tǒng)和絕對型系統(tǒng)原點回歸的不同：增量型系統(tǒng)和絕對型系統(tǒng)原點回歸的不同： 增量型系統(tǒng)：在電源關(guān)閉時增量型系統(tǒng)：在電源關(guān)閉時不保持當(dāng)前位置不保持當(dāng)前位置，因而每次電源接通時必須進行，因而每次電源接通時必須進行 原點回歸。原點回歸。 絕對型系統(tǒng)：在安裝時若進行過原點回歸，即使關(guān)閉電源也可絕對型系統(tǒng)：在安裝時若進行過原點回歸，即使關(guān)閉電源也可保持當(dāng)前位置保持當(dāng)前位置 在瞬停，報警

38、，電源關(guān)閉之后的電源接通時，則不需要進行原在瞬停，報警，電源關(guān)閉之后的電源接通時，則不需要進行原 點回歸。點回歸。 l 絕對型定位指令和增量型定位指令絕對型定位指令和增量型定位指令 絕對型指令：由以絕對型指令：由以原點原點為基準(zhǔn)的當(dāng)前停止地址開始為基準(zhǔn)的當(dāng)前停止地址開始 移動方向，取決于當(dāng)前停止地址與指定地址移動方向，取決于當(dāng)前停止地址與指定地址 增量型指令：由增量型指令：由當(dāng)前停止位置當(dāng)前停止位置地址為基準(zhǔn)地址為基準(zhǔn) 移動方向取決于移動量的符號（移動方向取決于移動量的符號（+/-符號）符號） 526.43 6.43 原點回歸原點回歸l 原點回歸方法原點回歸方法 典型的近點檔快式原點回歸：典型

39、的近點檔快式原點回歸： 536.44 6.44 位置位置/ /速度模式切換速度模式切換l 使用控制切換（使用控制切換（LOPLOP）進行位置模式和速度模式的切換）進行位置模式和速度模式的切換 LOPLOP和控制模式的關(guān)系如下：和控制模式的關(guān)系如下： 切換要求：零速度下進行切換切換要求：零速度下進行切換 注：比零速度高的速度下進行切換注：比零速度高的速度下進行切換即使之后速度降為零了，也不能即使之后速度降為零了，也不能進行控制模式的切換。進行控制模式的切換。547.11 7.11 從安裝到運轉(zhuǎn)的作業(yè)流程從安裝到運轉(zhuǎn)的作業(yè)流程557.12 7.12 伺服放大器及電機安裝伺服放大器及電機安裝l 放大

40、器的安裝放大器的安裝 安裝一臺時安裝一臺時 安裝兩臺以上時安裝兩臺以上時注：注：3.5kw3.5kw以下的放大器可以密集安裝，以下的放大器可以密集安裝，5kw5kw以上的放大器不可以緊湊安裝以上的放大器不可以緊湊安裝 環(huán)境溫度環(huán)境溫度0-450-45度，實際負(fù)載率在度，實際負(fù)載率在75%75%下使用。下使用。l 電機的安裝電機的安裝 應(yīng)避免安裝在振動較大的地方，避免對電機軸進行敲擊，以免造成編碼器故障應(yīng)避免安裝在振動較大的地方，避免對電機軸進行敲擊，以免造成編碼器故障567.2 7.2 常見錯誤和報警常見錯誤和報警l 位置控制模式下位置控制模式下 產(chǎn)生位置偏差的檢測方法產(chǎn)生位置偏差的檢測方法 產(chǎn)生位置偏差時，需檢查圖中產(chǎn)生位置偏差時，需檢查圖中的的（a a）輸出脈沖計數(shù)器）輸出脈沖計數(shù)器 Q Q（b b）指令脈沖累積）指令脈沖累積 P P（c c）反饋脈沖累積）反饋脈沖累積 C C（d d）機械停止位置）機械停止位置 MM當(dāng)當(dāng)QPQP或者或者P P* * CMX/CD