伺服案例1相對位置控制模式演示教學(xué)

應(yīng)用案例1、伺服電機(jī)的相對控制(kòngzhì)模式1、要求下圖工件臺按設(shè)定(shèdìnɡ)的距離左右移動。移動單位是1us。

2、可以點(diǎn)動左右移動。

3、具備原點(diǎn)回歸功能。

4、左右需裝有極限開關(guān)，工件臺不能超過極限位置。第一頁，共80頁。一、配置硬件

二、案例分析

三、放大器與PLC接線

四、放大器參數(shù)(cānshù)設(shè)定

五、寫PLC程序第二頁，共80頁。一、硬件(yìnɡjiàn)配置1、MR-J2S-70A伺服放大器

2、HC-KFS73伺服電機(jī)

3、FX1N-40MTPLC

第三頁，共80頁。二、案例(ànlì)分析1、相對位置控制也叫增量控制。與其對應(yīng)的是絕對位置控制方式。

在位置控制模式時，伺服電機(jī)的動作是由PLC所發(fā)脈沖(màichōng)決定的，脈沖(màichōng)的個數(shù)決定電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度，脈沖(màichōng)的頻率決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

第四頁，共80頁。二(1)伺服放大器關(guān)鍵(guānjiàn)要件----偏差計(jì)數(shù)位置控制(kòngzhì):偏差計(jì)數(shù)器(滯留脈沖)=指令脈沖-反饋脈沖偏差計(jì)數(shù)器=0,速度指令為0,馬達(dá)停止.什么是命令脈沖？什么是電子(diànzǐ)齒輪比？什么是偏差計(jì)數(shù)器？什么是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器？什么是反饋脈沖？第五頁，共80頁。什么是命令脈沖？命令脈沖由上位(shànɡwèi)機(jī)（本例即PLC）發(fā)出的脈沖串。相對位置指令DDRVI可以由Y0或Y1口輸出指定數(shù)量指定頻率的脈沖(màichōng)串。按上圖接線，放大器由CN1A_3和CN1A_10腳完成脈沖(màichōng)接收。第六頁，共80頁。什么是反饋脈沖？反饋脈沖由電機(jī)(diànjī)尾部的編碼器發(fā)出的脈沖，電機(jī)(diànjī)轉(zhuǎn)動一周反饋131072個脈沖。第七頁，共80頁。什么是電子齒輪(chǐlún)比？電子齒輪(chǐlún)比會放大PLC的脈沖。由下圖所知：當(dāng)電子齒輪比為1時，要想電機(jī)轉(zhuǎn)動一周PLC要發(fā)送131072個脈沖。因?yàn)镻LC發(fā)送131072個脈沖后，當(dāng)編碼器反饋(fǎnkuì)131072個脈沖后偏差計(jì)數(shù)器中的值為0，馬達(dá)停止。偏差計(jì)數(shù)器(滯留脈沖)=指令脈沖-反饋脈沖偏差計(jì)數(shù)器=0,速度(sùdù)指令為0,馬達(dá)停止.為什么要設(shè)定電子齒輪比？第八頁，共80頁。如果沒有電子齒輪比的放大作用(zuòyòng)，電機(jī)的最高速度僅為92轉(zhuǎn)/每分鐘。PLC集電極脈沖輸出最高為200KHZ。

如果電子(diànzǐ)齒輪比為1，PLC以最高頻率每秒200K發(fā)脈沖，電機(jī)的最高速度為

91.58轉(zhuǎn)/每分鐘。

電機(jī)轉(zhuǎn)速=（PLC脈沖頻率*1）/131027*60）

（當(dāng)電子(diànzǐ)齒輪比大于33時，即將脈沖頻率放大33倍后電機(jī)每分鐘最高為3000轉(zhuǎn)。）

電子(diànzǐ)齒輪比設(shè)定原因1第九頁，共80頁。電子齒輪(chǐlún)比設(shè)定原因2可以使PLC輸出(shūchū)脈沖的個數(shù)與控制對象位移的單位對應(yīng)起來。在本例中，絲桿的螺距是1.5mm。工作臺的移動單位要求是1um，即要求PLC發(fā)送一個(yīɡè)脈沖工作臺走動1um。

如果沒有電子齒輪比，PLC發(fā)送131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)動一周，即絲桿走動1500um。通過計(jì)算，每發(fā)送87個脈沖絲桿走動1us。顯然不利于計(jì)算。在本例中，將PLC發(fā)送的脈沖放大87倍，即可達(dá)到PLC1個脈沖對應(yīng)工作臺走動1um。第十頁，共80頁。放大(fàngdà)PLC脈沖量的方法電子(diànzǐ)齒輪比的設(shè)定方法：在放大器參數(shù)3和參數(shù)4中設(shè)定分子和分母。接上頁：本例要求電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈，工件臺走動1500um。即要求PLC發(fā)送(fāsònɡ)131072個脈沖工件臺走動1500um。只有放大131072/1500倍才能符合要求。因?yàn)殡娮育X輪比最大只能設(shè)定65535，所以先約分后再設(shè)定到放大器參數(shù)中。經(jīng)約分：參數(shù)3為32768，參數(shù)4為375。

第十一頁，共80頁。當(dāng)有減速機(jī)或皮帶(pídài)的場合電子齒輪比的設(shè)定方法：計(jì)算步驟：（要求PLC發(fā)一個脈沖工件臺走動10um）

不考慮減速比時：

1、在螺距(luójù)為10mm時，脈沖給進(jìn)量為10um,多少個脈沖螺桿轉(zhuǎn)一圈。

10mm=10000um10000um/10um=10001000個脈沖螺桿要走一圈。

2、要滿足1000個脈沖螺桿走一圈，脈沖要放大131027/1000倍。

在上述計(jì)算基礎(chǔ)上考慮減速比。

1、減速比為1/2說明，在原基礎(chǔ)上脈沖量還要放大一倍才能滿足要求。

電子齒輪比的最終的結(jié)果為：131072*2/1000。

經(jīng)過約分為32768/125參數(shù)3為32768參數(shù)4為125。

第十二頁，共80頁。計(jì)算步驟：

不考慮減速比時：

1、一個脈沖旋轉(zhuǎn)0.01度，360度就要：360/0.01=36000.

2、要滿足36000個脈沖轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一圈，脈沖要放大131072/36000倍。

在上述計(jì)算基礎(chǔ)上考慮減速比。

1、減速比為4/64說明，在原基礎(chǔ)上脈沖量還要放大64/4才能滿足要求。

電子齒輪比的最終的結(jié)果(jiēguǒ)為：（131072/36000）*(64/4)。

8388608/144000經(jīng)分后為65536/1125

由于65536超過參數(shù)3的設(shè)定范圍所以再公約321845.3/375

四舍五入結(jié)果(jiēguǒ)：參數(shù)3為21845.參數(shù)4為375。

第十三頁，共80頁。公約數(shù)為2時公約數(shù)為2.5時第十四頁，共80頁。什么是數(shù)模轉(zhuǎn)換器？將偏差計(jì)數(shù)器中的數(shù)字脈沖量進(jìn)行PWM調(diào)節(jié)(tiáojié)，變成三相旋轉(zhuǎn)高頻交流電驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)是靠三相旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的，所以偏差計(jì)數(shù)器中的數(shù)字脈沖量要進(jìn)行PWM發(fā)生(fāshēng)電路進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)第十五頁，共80頁。什么是偏差計(jì)數(shù)器？做PID控制，保證PLC的命令(mìnglìng)脈沖數(shù)與電機(jī)執(zhí)行脈沖數(shù)完全一致。在位置控制時:偏差計(jì)數(shù)器(滯留(zhìliú)脈沖)=指令脈沖-反饋脈沖偏差計(jì)數(shù)器=0,速度指令為0,馬達(dá)停止.在速度(sùdù)控制時:偏差計(jì)數(shù)器輸入脈沖頻率=指令脈沖頻率*電子齒輪傳動比馬達(dá)加速:偏差計(jì)數(shù)器輸入脈沖頻率>反饋脈沖頻率馬達(dá)減速:偏差計(jì)數(shù)器輸入脈沖頻率<反饋脈沖頻率第十六頁，共80頁。二(2)PLC端相關(guān)(xiāngguān)指令1、DDRVI相對(xiāngduì)位置控制指令第十七頁，共80頁。第十八頁，共80頁。32位寄存器D8140與D8142用于對Y0或Y1輸出脈沖的計(jì)數(shù)。當(dāng)正轉(zhuǎn)時為加計(jì)數(shù)器，反轉(zhuǎn)是數(shù)值減小。（在絕對位置控制中當(dāng)前(dāngqián)值計(jì)數(shù)器非常重要，伺服走動的距離是以計(jì)數(shù)器數(shù)值為參照的。在以后的案例中會有詳細(xì)講解。）第十九頁，共80頁。在下圖中，如果人的位置是在2米處，那么(nàme)D8040(當(dāng)Y0輸出時)的數(shù)據(jù)就是2。在相對位置控制中，如果我們發(fā)的命令是正2米，那么(nàme)圖中小人會走到4米處。再發(fā)正3米命令，小人會從4米處走到7米處。再發(fā)負(fù)5米命令，小人會反向走到2米處。相對位置控制中，PLC命令脈沖是增量的概念。在絕對位置控制中，如果小人初始在2米處，我們發(fā)出5米命令，小人會走到5米處。再發(fā)正1米命令，小人會反向走到1米處。在絕對位置控制中，PLC命令脈沖是參照D8040中的值去執(zhí)行伺服動作的。伺服接收到的脈沖=D8040-PLC命令脈沖量。第二十頁，共80頁。下列程序中如果初始(chūshǐ)D8140為0，在執(zhí)行完正向定位和反向定位后，D8140=K1000。第二十一頁，共80頁。下列程序中第一條定位指令參數(shù)1為正數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行時此條指令執(zhí)行(zhíxíng)過程中Y4為正，伺服正轉(zhuǎn)。第二十二頁，共80頁。在FX1N直接控制伺服時，在指令執(zhí)行過程，脈沖(màichōng)數(shù)量和脈沖(màichōng)頻率是不能改變的。下圖中D148和D34要在指令執(zhí)行前就要寫入數(shù)據(jù)。第二十三頁，共80頁。下圖中M8029在指令執(zhí)行完畢(wánbì)后自動置ON一個周期。注意M8029一定要在指令的下一行寫，同時當(dāng)M8029自動置ON后，在下一個周期要斷開上一條指令的執(zhí)行條件。第二十四頁，共80頁。當(dāng)一條脈沖輸出(shūchū)指令執(zhí)行完畢后，至少要間隔一個掃描周期才能執(zhí)行下一次輸出(shūchū)。第二十五頁，共80頁。第二十六頁，共80頁。第二十七頁，共80頁。2、原點(diǎn)回歸(huíguī)ZRN通常在做定位控制時，要建立一個原點(diǎn)（零點(diǎn)(línɡdiǎn)）做標(biāo)。ZRN指令即可建立原點(diǎn)。第二十八頁，共80頁。如果工件臺初始在原點(diǎn)電眼和右極限(jíxiàn)電眼之間，那么執(zhí)行ZRN指令后，伺服會以1000HZ的頻率左移。當(dāng)原點(diǎn)電眼感應(yīng)到工件臺時，伺服會以100ZH頻率的爬行速度左移，當(dāng)原點(diǎn)電眼信號下降沿到來時伺服停止動作。同時將D8040中的當(dāng)前值清零。第二十九頁，共80頁。第三十頁，共80頁。在絕對位置(wèizhi)控制中，PLC中D8040記錄PLC脈沖輸出的當(dāng)前值。同時伺服編碼器因?yàn)橛薪^對位置(wèizhi)功能，所以編碼器也會同時記錄伺服的當(dāng)前位置(wèizhi)。所以當(dāng)在絕對位置(wèizhi)控制時，做完原點(diǎn)回歸后，D8040會自動清零，也要注意要將伺服編碼器中的伺服當(dāng)前位置(wèizhi)值做清零處理。將M8140置ON后，原點(diǎn)回歸完成時Y2會輸出清零信號。詳細(xì)情況案例2中講解。第三十一頁，共80頁。二(3)伺服接線(jiēxiàn)1、主電路(diànlù)第三十二頁，共80頁。第三十三頁，共80頁。2、接頭(jiētóu)和信號的排列CN1ACN1B接放大器的輸入

輸出信號(xìnhào)。

CN2接編碼器。

CN3不用接。第三十四頁，共80頁。3、部分(bùfen)內(nèi)部接線圖A:輸入(shūrù)

B:輸出

C:構(gòu)成回路第三十五頁，共80頁。4、本例用到的放大器端子(duānzǐ)第三十六頁，共80頁。在實(shí)際運(yùn)用中其它常用(chánɡyònɡ)端子第三十七頁，共80頁。4_1、端子(duānzǐ)詳解_CN1B18ALM4_2、端子詳解_SGCN1A10、CN1A20、CN1B10、CN1B20

SG為電源負(fù)極(fùjí)，4個端子在放大器內(nèi)部是連通的。4_3、端子詳解_CN1B13COM

當(dāng)放大器使用外部(wàibù)電源時，此端子接外接電源正極。當(dāng)使用內(nèi)部電源時與CN1B3端子短路。使用內(nèi)部電源使用外部電源第三十八頁，共80頁。4_4、端子(duānzǐ)詳解_CN1B11OPC脈沖(màichōng)輸入電源第三十九頁，共80頁。4_5、端子詳解_CN1A3PP

脈沖(màichōng)輸入4_6、端子詳解_CN1A2NP

方向(fāngxiàng)輸入第四十頁，共80頁。脈沖輸入(shūrù)端口的定義第四十一頁，共80頁。脈沖串輸入(shūrù)的類型通常(tōngcháng)的脈沖串形式為脈沖串+符號參數(shù)NO.210011與0001可以改變(gǎibiàn)伺服的方向。第四十二頁，共80頁。差動驅(qū)動(qūdònɡ)方式輸入第四十三頁，共80頁。兩者的接線方式不一樣，有效距離也不一樣，搞干擾能力不一樣，傳輸脈沖信號的能力不一樣，價格更是不一樣。集電極的要便宜一些，傳輸距離短一些，傳輸脈沖的能力差一些，一般在20K以下，搞干擾能力差一些。兩者的作用(zuòyòng)基本是一樣的。FX2N-10PG定位模塊可以提供最高1000KHZ的差動輸出脈沖。關(guān)于集電極開路輸入(shūrù)與差動輸入(shūrù)的區(qū)別第四十四頁，共80頁。4_7、端子詳解_CN1A2NP

緊急(jǐnjí)停止4_8、端子(duānzǐ)詳解_CN1B2RES

復(fù)位4_9、端子詳解(xiánɡjiě)_CN1A8CR

清除第四十五頁，共80頁。輸入(shūrù)之----伺服開啟此信號可以由PLC輸出(shūchū)將其閉合。

也可以在參數(shù)41中將其設(shè)為無效。第四十六頁，共80頁。正向極限與反向極限信號可以接至PLC，由PLC斷定(duàndìng)

控制電機(jī)的停止。接在放大器上的問題是如果碰到極

限開關(guān)再啟動就是個問題。輸入(shūrù)之----正向極限與反向極限第四十七頁，共80頁。輸入之----位置模式下的轉(zhuǎn)矩限制(xiànzhì)選擇在定位控制時可限制(xiànzhì)其最大輸出的轉(zhuǎn)矩。第四十八頁，共80頁。二(4)伺服與

PLC接線(jiēxiàn)第四十九頁，共80頁。二(5)伺服參數(shù)(cānshù)設(shè)定第五十頁，共80頁。第五十一頁，共80頁。0號參數(shù)(cānshù)0000第五十二頁，共80頁。3、4號參數(shù)(cānshù)32768375第五十三頁，共80頁。21號參數(shù)(cānshù)0001第五十四頁，共80頁。脈沖(màichōng)串輸入的類型通常的脈沖串形式(xíngshì)為脈沖串+符號參數(shù)NO.210011與0001可以(kěyǐ)改變伺服的方向。第五十五頁，共80頁。28號參數(shù)(cānshù)20注意(zhùyì)通常設(shè)定為100，只是在本案例中因?yàn)榻虒W(xué)伺服功率太大所以要設(shè)小一點(diǎn)第五十六頁，共80頁。41號參數(shù)(cānshù)0111第五十七頁，共80頁。二(6_1)PLC程序(chéngxù),SFC形式D128點(diǎn)動速度轉(zhuǎn)/分鐘D132自動(zìdòng)正轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)/分鐘D136自動(zìdòng)反轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)/分鐘D140原點(diǎn)回歸速度轉(zhuǎn)/分鐘D144回歸爬行速度轉(zhuǎn)/分鐘D148自動(zìdòng)正轉(zhuǎn)距離0.01mmD152自動(zìdòng)反轉(zhuǎn)距離0.01mmD156電子齒輪比X0停止X1原點(diǎn)回歸X2點(diǎn)動+X3點(diǎn)動-X4自動自動X5自動反轉(zhuǎn)X6原點(diǎn)X7正轉(zhuǎn)極限X10反轉(zhuǎn)極限X11伺服故障(gùzhàng)輸出X12急停Y0脈沖輸出Y1方向信號Y2滯留脈沖清除Y3伺服復(fù)位第五十八頁，共80頁。二(6_1)PLC程序(chéngxù),SFC形式1、頻率(pínlǜ)與速度的轉(zhuǎn)換程序電機(jī)轉(zhuǎn)速(zhuànsù)=PLC脈沖頻率*（電子齒輪比/131072*60）

PLC脈沖頻率=脈沖頻率/(電子齒輪比/131072*60）

第五十九頁，共80頁。2、PLC緊急情況設(shè)定(shèdìnɡ)第六十頁，共80頁。3、PLC相關(guān)(xiāngguān)參數(shù)設(shè)定第六十一頁，共80頁。4、SFC步進(jìn)塊入口(rùkǒu)第六十二頁，共80頁。5、SFC各個(gègè)塊第六十三頁，共80頁。6、原點(diǎn)回歸(huíguī)塊第六十四頁，共80