變頻調(diào)速與伺服驅(qū)動技術(shù) 課件全套 項目1-5 變頻及伺服技術(shù)認(rèn)知 - 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用

2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)1.1電氣傳動技術(shù)認(rèn)知一

任務(wù)1.1.2了解直流電動機(jī)的調(diào)試方法2

任務(wù)1.1.1認(rèn)識電氣傳動系統(tǒng)1

任務(wù)1.1.3了解交流異步電動機(jī)的調(diào)試方法3

任務(wù)1.2認(rèn)識電力電子器件二2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)1.3.1變頻調(diào)速原理入門1

任務(wù)1.3.2認(rèn)識通用變頻器2

任務(wù)1.3.4了解變頻器的控制方式4

任務(wù)1.3認(rèn)識通用變頻器三

任務(wù)1.3.3了解變頻器的分類3任務(wù)1.1電氣傳動技術(shù)認(rèn)知

——任務(wù)1.1.1認(rèn)識電氣傳動系統(tǒng)一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.電氣傳動控制系統(tǒng)的組成及分類按照有無傳感器,電氣傳動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)(無傳感器反饋信號)閉環(huán)控制系統(tǒng)(有傳感器反饋信號)1.電氣傳動控制系統(tǒng)的組成及分類按照工藝要求,電氣傳動控制系統(tǒng)分為調(diào)速控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)(有傳感器反饋信號)1.電氣傳動控制系統(tǒng)的組成及分類直流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)直流電氣傳動系統(tǒng)特點：控制對象：直流電動機(jī)控制原理簡單，啟制動性能好調(diào)速范圍寬，對硬件要求不高

電機(jī)有換向器（換向火化）很難向高速、大容量發(fā)展使用環(huán)境受限，不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場維修量大、事故率高交流電氣傳動系統(tǒng)特點：控制對象：交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但控制原理復(fù)雜性能較差，對硬件要求較高電機(jī)無電刷，無換向火化問題電機(jī)功率設(shè)計不受限，功率大、轉(zhuǎn)速高電機(jī)不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場基本免維護(hù)20世紀(jì)80年代以前直流傳動占統(tǒng)治地位，交流傳動只在定速機(jī)械上使用。20世紀(jì)90年代中期交流變頻調(diào)速逐漸成為調(diào)速領(lǐng)域的主角。直流電動機(jī)電樞電壓只能做到1000多伏，轉(zhuǎn)速每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)到1000多轉(zhuǎn)。交流電動機(jī)電壓可做到6～10kV，轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。2.電氣傳動技術(shù)的發(fā)展概況從開環(huán)控制→閉環(huán)控制，從直流傳動→交流傳動任務(wù)1.1電氣傳動技術(shù)認(rèn)知

——任務(wù)1.1.2了解直流電機(jī)的調(diào)速方法一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.調(diào)壓調(diào)速1.調(diào)壓調(diào)速2.串電阻調(diào)速3.弱磁調(diào)速任務(wù)1.1電氣傳動技術(shù)認(rèn)知

——任務(wù)1.1.3了解交流電機(jī)的調(diào)速方法一、任務(wù)導(dǎo)入1.變極調(diào)速

磁極對數(shù)p的改變，取決于電動機(jī)定子繞組的結(jié)構(gòu)和接線。通過改變定子繞組的接線，就可以改變電動機(jī)的磁極對數(shù)。磁極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速n1電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)。優(yōu)點：具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性好缺點：級差大,不能實現(xiàn)無級調(diào)速,電動機(jī)體積大,制造成本高。

2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速同步轉(zhuǎn)速n0不變，臨界轉(zhuǎn)差率Sm不變3.變頻調(diào)速任務(wù)1.2認(rèn)識電力電子器件

一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.電力電子器件的特征和分類1.電力電子器件的特征和分類1.電力電子器件的特征和分類2.晶閘管晶閘管的導(dǎo)通條件為:在晶閘管的陽極與陰極之間加正向電壓,同時在晶閘管的門極與陰極之間也加正向觸發(fā)電壓,晶閘管才能導(dǎo)通。3.IGBT3.IGBT變頻和伺服的逆變電路常采用模塊化結(jié)構(gòu),將多個IGBT和續(xù)流二極管集成封裝在一起。一般模塊化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品有以下3種:3.IGBT變頻和伺服的逆變電路常采用模塊化結(jié)構(gòu),將多個IGBT和續(xù)流二極管集成封裝在一起。一般模塊化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品有以下3種:3.IGBT4.智能功率模塊(IPM)任務(wù)1.3認(rèn)識通用變頻器

——任務(wù)1.3.1變頻調(diào)速原理入門一、任務(wù)導(dǎo)入1．基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速Φm∝U1?1=constE1?1=

為保持主磁通不變，必須在變頻的同時變壓，使得壓頻比為一常數(shù)。

一般頻率是從額定頻率f1N向下調(diào)，所以需要同時降低電源電壓。因為變頻的同時還要改變電壓，所以稱為V/f控制，也稱為VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）。1．基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速當(dāng)定子電源頻率f1

很低時,U1

也很低,這將引起低速時的最大輸出轉(zhuǎn)矩減小?？赏ㄟ^提高U1

來補(bǔ)償ΔU的影響,使E1/f

1

不變,即Φm不變,這種控制方法稱為電壓補(bǔ)償,也稱為轉(zhuǎn)矩提升。2.基頻以上恒功率(恒電壓)變頻調(diào)速3.變頻調(diào)速特性的特點任務(wù)1.3認(rèn)識通用變頻器

——任務(wù)1.3.2認(rèn)識通用變頻器一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.主電路2.控制電路任務(wù)1.3認(rèn)識通用變頻器

——任務(wù)1.3.3了解變頻器的分類一、任務(wù)導(dǎo)入一、任務(wù)導(dǎo)入1.按變換環(huán)節(jié)分類2.按直流電路的濾波方式分類3.按輸出電壓調(diào)制方式分類4.按變頻控制方式分類任務(wù)1.3認(rèn)識通用變頻器

——任務(wù)1.3.4了解變頻器控制方式一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.V/f

控制方式2.轉(zhuǎn)差頻率控制方式3.矢量控制方式4.DTC方式2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)2.1認(rèn)識G120變頻器一

任務(wù)2.1.2G120變頻器功率模塊的安裝與接線2

任務(wù)2.1.1G120變頻器的組成1

任務(wù)2.1.3G120變頻器控制單元的安裝與接線32023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)2.2.2認(rèn)識BOP-2操作面板2

任務(wù)2.2.1G120的快速調(diào)試及常用參數(shù)1

任務(wù)2.2.3用BOP-2操作面板控制變頻器正反轉(zhuǎn)3

任務(wù)2.2變頻器的面板運行二2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)2.3.1認(rèn)識預(yù)定義接口宏1

任務(wù)2.3.2使用Startdrive軟件調(diào)試變頻器2

任務(wù)2.3.4變頻器的電流給定運行4

任務(wù)2.3認(rèn)識通用變頻器三

任務(wù)2.3.3變頻器I/O端子功能的預(yù)置3

任務(wù)2.3.5設(shè)置變頻器的指令源和設(shè)定值源5

任務(wù)2.3.6變頻器的2/3線控制62023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)2.5.1多段速功能預(yù)置1

任務(wù)2.5.2變頻器的7段速運行2

任務(wù)2.4變頻器的電動電位器給定運行四

任務(wù)2.5變頻器的多段速運行五2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)2.6.1認(rèn)識變頻器的PID工藝控制器1

任務(wù)2.6.2變頻器的單泵恒壓供水控制2

任務(wù)2.6變頻器的PID功能運行六任務(wù)2.1認(rèn)識G120變頻器

——任務(wù)2.1.1G120變頻器的組成一、任務(wù)導(dǎo)入SINAMICS包括3個系列的產(chǎn)品:V系列、G系列和S系列。主要包括如下幾種:二、任務(wù)實施1.G120變頻器的組成SINAMICSG120是一款模塊式變頻器系統(tǒng)，其主要包含：功率模塊（PM）和控制單元（CU）。1.G120變頻器的組成控制單元1.G120變頻器的組成功率模塊2.控制單元2.控制單元2.控制單元2.控制單元2.控制單元

（1）PM230功率模塊PM230功率模塊是風(fēng)機(jī)、泵類和壓縮機(jī)專用模塊，其功率因數(shù)高、諧波小。這類模塊不能進(jìn)行再生能量回饋，其制動產(chǎn)生的再生能量通過外接制動電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗。

（2）PM240功率模塊PM240功率模塊不能進(jìn)行再生能量回饋，其制動產(chǎn)生的再生能量通過外接制動電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗。（3）PM240-2功率模塊PM240-2功率模塊不能進(jìn)行再生能量回饋，其制動產(chǎn)生的再生能量通過外接制動電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗。PM240-2功率模塊允許穿墻式安裝。

（4）PM250功率模塊PM250功率模塊能進(jìn)行再生能量回饋，其制動產(chǎn)生的再生能量通過外接制動電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗，也可以回饋電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的目的。3.功率模塊3.功率模塊任務(wù)2.1認(rèn)識G120變頻器

——任務(wù)2.1.2G120變頻器功率模塊的安裝與接線一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.功率模塊的安裝●

將功率模塊垂直安裝在控制柜中，電源和電機(jī)端子朝下?！癖３峙c控制柜中其他組件之間的最小間距。功率模塊的安裝示意圖2.PM240-2功率模塊接線圖端子分布圖功率模塊2.PM240-2功率模塊接線圖PM-IF接口，用于將功率模塊連接至控制單元3、功率模塊的外圍配置接線FSA～FSC尺寸的功率模塊PM240-2外圍配置接線圖任務(wù)2.1認(rèn)識G120變頻器

——任務(wù)2.1.3G120變頻器控制的安裝與接線一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.安裝控制單元步驟（1）將控制單元的背面凸起部分安裝在功率模塊對應(yīng)的凹槽中。（2）將控制單元插入功率模塊，直到聽到控制單元在功率模塊上卡緊的聲音。（3）如果要拆下控制單元，只要按住功率單元頂部的釋放按鈕，取下控制單元即可。

2.控制單元接線2.控制單元接線2.控制單元接線2.控制單元接線2.控制單元接線端子9作為數(shù)字量輸入公共端的電源，端子28、69、34需要短接，此時電流從數(shù)字量輸入端流入，此接線是漏型接線方式。2.控制單元接線端子28作為數(shù)字量輸入公共端的電源，端子9、69、34需要短接，此時電流從數(shù)字量輸入端流出，此接線是源型接線方式。2.控制單元接線使用外部24V電源時的漏型接線圖，必須將外部電源的“GND”與變頻器端子28、34、69相互連接。使用外部24V電源時的源型接線圖，必須將外部電源的“24V”與變頻器端子34、69相互連接。2.控制單元接線繼電器輸出晶體管輸出任務(wù)2.2變頻器的面板運行

——任務(wù)2.2.1認(rèn)識G120變頻器的快速調(diào)試及常用參數(shù)一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.G120變頻器的參數(shù)說明2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析2.快速調(diào)試與常用參數(shù)功能解析任務(wù)2.2變頻器的面板運行

——任務(wù)2.2.2認(rèn)識BOP-2操作面板一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.BOP-2操作面板的按鍵和圖標(biāo)1.BOP-2操作面板的按鍵和圖標(biāo)2.BOP-2操作面板的菜單結(jié)構(gòu)2.BOP-2操作面板的菜單結(jié)構(gòu)任務(wù)2.2變頻器的面板運行——任務(wù)2.2.3用認(rèn)識BOP-2操作面板控制變頻器正反轉(zhuǎn)運行一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.接線圖2.用BOP-2操作面板修改參數(shù)3.恢復(fù)出廠設(shè)置掃碼（教材P44）看視頻，此處不用講解，建議讓學(xué)生根據(jù)教材視頻在設(shè)備上練習(xí)。4.BOP-2操作面板控制變頻器運行掃碼（教材P44）看視頻，此處不用講解，建議讓學(xué)生根據(jù)教材視頻在設(shè)備上練習(xí)。任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.1認(rèn)識預(yù)定義接口宏一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.G120變頻器的預(yù)定義接口宏2.宏12———模擬量給定調(diào)速宏12：●啟?？刂疲弘姍C(jī)的啟停通過數(shù)字量輸入5（DI0）端子控制，數(shù)字量輸入6（DI1）用于電機(jī)反向?！袼俣日{(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)速通過模擬量輸入AI0調(diào)節(jié)，AI0默認(rèn)為-10V~+10V輸入方式。2.宏12———模擬量給定調(diào)速2.宏12———模擬量給定調(diào)速任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.2使用Startdrive軟件調(diào)試變頻器一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.變頻器硬件電路和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?）創(chuàng)建一個名為“使用Startdrive快速調(diào)試變頻器”的項目；（2）打開創(chuàng)建項目，完成系統(tǒng)配置，并進(jìn)入在線模式；（3）調(diào)試內(nèi)容：恢復(fù)出廠設(shè)置、快速調(diào)試、控制面板調(diào)試、參數(shù)修改、保存項目。2.項目配置及實操內(nèi)容建議此部分內(nèi)容教師在博途軟件上邊講邊演示。讓學(xué)生在練習(xí)時觀看教材所配視頻。（1）在項目中添加變頻器控制單元。（CU240E-2PN-F，版本號V4.7.6）（2）在硬件目錄中添加變頻器功率模塊。（3）設(shè)置設(shè)備IP地址和名稱。（4）設(shè)置PG/PC接口。（5）分配設(shè)備名稱。（6）分配設(shè)備的IP地址。（7）快速調(diào)試選擇應(yīng)用等級

設(shè)定值指定設(shè)定值/指令源配置窗口

驅(qū)動設(shè)置窗口

驅(qū)動選件窗口

電機(jī)參數(shù)設(shè)置窗口電機(jī)抱閘選擇窗口

重要參數(shù)設(shè)置窗口設(shè)置驅(qū)動功能窗口

總結(jié)窗口（8）控制面板調(diào)試參數(shù)修改模擬量輸入端窗口數(shù)字量輸入端窗口數(shù)字量輸出窗口模擬量輸出窗口保存/復(fù)位任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.3變頻器I/O端子功能的預(yù)設(shè)置一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.BICO功能BI：二進(jìn)制互連輸入,該參數(shù)用來選擇數(shù)字量信號源,通常與“p參數(shù)”對應(yīng)BO：二進(jìn)制互連輸出,該參數(shù)作為二進(jìn)制輸出信號,通常與“r參數(shù)”對應(yīng)CI:模擬量互連輸入,該參數(shù)作為某個功能的模擬量輸入接口,通常與“p參數(shù)”對應(yīng)CO:模擬量互連輸出,即參數(shù)作為模擬量輸出信號,通常與“r參數(shù)”對應(yīng)。2.數(shù)字量輸入端子功能的預(yù)設(shè)置2.數(shù)字量輸入端子功能的預(yù)設(shè)置

必須將DI的狀態(tài)參數(shù)與選中的二進(jìn)制互聯(lián)輸入連接在一起，才可以修改DI的功能p0840=r722.0p1113=r722.43.模擬量輸入端子功能的預(yù)設(shè)置3.模擬量輸入端子功能的預(yù)設(shè)置p1070[0]=r755.0p1070[0]=r755.14.數(shù)字量輸出端子功能的預(yù)設(shè)置4.數(shù)字量輸出端子功能的預(yù)設(shè)置p0730=r52.1p0731=r52.35.模擬量輸出端子功能的預(yù)設(shè)置P0771[0]=r0021P0771[1]=r0025任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.4變頻器的電流給定運行一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.變頻器的接線圖2.設(shè)置變頻器的參數(shù)2.設(shè)置變頻器的參數(shù)3.操作運行（1）起動。（2）調(diào)速。調(diào)節(jié)端子10、11上的電流給定在9~12mA之間,變頻器在0~1500r/min之間運行;在6~9mA之間,變頻器將在-1500~0r/min之間運行。（3）斷線監(jiān)控。如果調(diào)節(jié)端子10、11上的電流源使其小于6mA,變頻器在BOP-2操作面板上顯示F3505的斷線故障代碼。（4）停止。任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.5設(shè)置變頻器的指令源和設(shè)定值源一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施2.設(shè)定值源2.設(shè)定值源2023/11/273、設(shè)定值處理設(shè)定值處理通過以下功能影響設(shè)定值：●“取反設(shè)定值”，以切換電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向（反轉(zhuǎn)）?！瘛敖拐?負(fù)旋轉(zhuǎn)方向”，能防止電機(jī)在錯誤的方向上旋轉(zhuǎn)，這在傳送帶、擠出機(jī)、泵或風(fēng)扇應(yīng)用中很有意義。●“抑制帶”能防止電機(jī)在抑制帶內(nèi)持續(xù)運行。該功能能避免機(jī)械共振，因為它只能暫時允許特定的轉(zhuǎn)速。●“轉(zhuǎn)速限制”能避免電機(jī)及其驅(qū)動的負(fù)載出現(xiàn)過高轉(zhuǎn)速?！瘛靶逼潞瘮?shù)發(fā)生器”，能防止突然的設(shè)定值變化，以控制電機(jī)的加速和減速過程。這樣電機(jī)就可以以降低的轉(zhuǎn)矩加速和制動。2023/11/27

（1）取反設(shè)定值該功能通過二進(jìn)制信號取反設(shè)定值符號。將參數(shù)p1113和一個二進(jìn)制信號互聯(lián)，例如：p1113=r0722.1。2023/11/27

（2）禁止旋轉(zhuǎn)方向在變頻器出廠設(shè)置中，電機(jī)的正負(fù)旋轉(zhuǎn)方向都已使能。如果需要長期禁止其中一個旋轉(zhuǎn)方向，必須將對應(yīng)的參數(shù)設(shè)定為1。將參數(shù)設(shè)為0，變頻器使能對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向。如果p1110=r722.3，則DI3=0時，表示反旋轉(zhuǎn)方向已使能;當(dāng)DI3=1時,表示反旋轉(zhuǎn)方向已禁止。2023/11/27（3）抑制帶

如果生產(chǎn)機(jī)械運行在某一轉(zhuǎn)速時，所引起的頻率和機(jī)械的固有震蕩頻率一致時，會發(fā)生系統(tǒng)共振，共振狀態(tài)的出現(xiàn)將破壞傳動系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，甚至將造成破壞性系統(tǒng)損壞。解決辦法:設(shè)置抑制帶，回避掉這一頻率；G120變頻器有四個抑制帶，防止電機(jī)長期在某個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行。西門子變頻器最多可設(shè)置4個跳躍區(qū)間，分別由p1091、p1092、p1093、p1094設(shè)置跳轉(zhuǎn)區(qū)間的中心轉(zhuǎn)速，由p1101設(shè)置跳躍點的寬度，如圖2-54所示。

p1091=1220r/min,p1101=20r/min,則跳躍的范圍是1200~1240r/min2023/11/27（4）轉(zhuǎn)速限制能避免電機(jī)及其驅(qū)動的負(fù)載出現(xiàn)過高或過低轉(zhuǎn)速。需要設(shè)置最大轉(zhuǎn)速p1082和最小速度p1080。

a）攪拌機(jī)實例b）最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速2023/11/27

（5）斜坡函數(shù)發(fā)生器設(shè)定值通道中的斜坡功能發(fā)生器用于限制轉(zhuǎn)速設(shè)定值的變化速率（加速度）。它的作用有：●電機(jī)平滑地加速、減速，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備；●生產(chǎn)設(shè)備（如輸送帶）的加速距離和減速距離不受電機(jī)負(fù)載的影響。有兩種斜坡功能發(fā)生器可供選擇：●簡單斜坡功能發(fā)生器：簡單斜坡功能發(fā)生器限制加速度，但不限制急動度?！駭U(kuò)展斜坡功能發(fā)生器：擴(kuò)展斜坡功能發(fā)生器不僅限制加速度，而且還通過設(shè)定值圓整對加速度的變化（急動度）進(jìn)行限制。如此一來便不會突然形成電機(jī)轉(zhuǎn)矩。2023/11/27

（5）斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡函數(shù)發(fā)生器的加速時間和減速時間是可以單獨設(shè)置，這兩個時間和實際應(yīng)用緊密相關(guān)，可以是幾百毫秒（如輸送帶傳動），也可以是幾分鐘（如離心機(jī)）。在電機(jī)通過ON/OFF1啟停時，電機(jī)同樣按照斜坡函數(shù)發(fā)生器的時間加速或減速。簡單斜坡函數(shù)發(fā)生器簡單斜坡函數(shù)發(fā)生器（電動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最大轉(zhuǎn)速（P1082）所用的時間稱為斜坡上升時間，又叫加速時間；斜坡下降時間是指電機(jī)從大轉(zhuǎn)速下降到零的時間，又叫減速時間。如圖所示。任務(wù)2.3變頻器的外部運行

——任務(wù)2.3.6變頻器的2/3線控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施2023/11/27

如果選擇通過數(shù)字量輸入端子控制變頻器啟停，需要通過參數(shù)p0015定義數(shù)字量輸入端子如何控制電機(jī)啟停、如何在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間進(jìn)行切換。

有5種方法可用于控制電機(jī)。其中3種方法通過兩個控制指令進(jìn)行控制，稱為2線制控制。其他2種方法需要三個控制指令進(jìn)行控制，稱為3線制控制。1.什么是2/3線制控制2.2線制控制方式3.3線制控制方式表2-342線制和3線制控制表2-342線制和3線制控制任務(wù)2.4變頻器的電動電位器給定運行一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識2.宏9-電動電位器三、任務(wù)實施1.接線接線圖2.參數(shù)設(shè)置任務(wù)2.5變頻器的多段速運行

——任務(wù)2.5.1多段速功能預(yù)置一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施

什么是多段速功能？多段速功能，也稱作固定轉(zhuǎn)速，就是設(shè)置參數(shù)p1000=3的條件下，用開關(guān)量端子選擇固定設(shè)定值的組合，實現(xiàn)電動機(jī)多段速度運行。與固定轉(zhuǎn)速相關(guān)的宏有：宏1、宏2和宏3。1.固定轉(zhuǎn)速給定G120變頻器提供了兩種選擇固定設(shè)定值的方法:一種是直接選擇，另一種是二進(jìn)制選擇。2.直接選擇【例2-2】兩個轉(zhuǎn)速固定值的直接選擇電機(jī)應(yīng)以如下方式采用兩種不同的轉(zhuǎn)速運行：

通過DI0接通電機(jī)，選擇DI1將電機(jī)加速到300r/min，選擇DI2將電機(jī)加速到2000r/min，選擇DI3使電機(jī)反轉(zhuǎn)。3.二進(jìn)制選擇3.二進(jìn)制選擇任務(wù)2.5變頻器的多段速運行

——任務(wù)2.5.2變頻器的7段速運行一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.變頻器接線圖2.參數(shù)設(shè)置2.參數(shù)設(shè)置20050060080090012001500任務(wù)2.6變頻器的PID功能運行

——任務(wù)2.6.1認(rèn)識變頻器的工藝控制器一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.PID控制原理給定目標(biāo)與反饋之間總會一個差值，稱為靜差比例增益KP靜差εKP越大，則靜差越小，反饋值越接近于給定目標(biāo)。

積分時間常數(shù)TI系統(tǒng)穩(wěn)定性增加調(diào)節(jié)速度變慢積分時間常數(shù)TI系統(tǒng)穩(wěn)定性降低出現(xiàn)震蕩發(fā)散微分時間常數(shù)TD微分作用越強(qiáng)響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)越穩(wěn)定微分作用不能單獨使用，

需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。2.G120變頻器的PID工藝控制器設(shè)置p2200=1時,激活PID工藝控制器p2253為設(shè)定值通道p2264為實際反饋值通道設(shè)定值和實際值主要通過以下4種方式提供：①模擬量輸入端r755.0和r755.1。②電動電位器r2250。③自有的固定值r2224。④現(xiàn)場總線r2250和r2251。任務(wù)2.6變頻器的PID功能運行

——任務(wù)2.6.2變頻器的單泵恒壓供水控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.硬件電路2.參數(shù)設(shè)置（1）參數(shù)復(fù)位?；謴?fù)變頻器工廠默認(rèn)值。設(shè)定p0010=30和p0970=1，保證變頻器的參數(shù)恢復(fù)到工廠設(shè)置。（2）設(shè)置電動機(jī)參數(shù)。根據(jù)實際電機(jī)的銘牌，參考表2-14設(shè)置電動機(jī)參數(shù)。（3）設(shè)置PID工藝控制器參數(shù)，如表2-44所示。通過Ssartdrive軟件進(jìn)行PID工藝控制器參數(shù)設(shè)置并監(jiān)控PID運行時的狀態(tài)，如圖2-70所示。3.運行操作

(1)閉合開關(guān)SA時,端子5為ON,變頻器起動電動機(jī),當(dāng)反饋的電流信號發(fā)生改變時,將會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。2)在變頻器運行操作中,分別按以下兩組參數(shù)值修改變頻器的參數(shù)。①目標(biāo)值p2253=50%(5V),比例增益p2280=10,積分時間p2285=30。②目標(biāo)值p2253=50%(5V),比例增益p2280=30,積分時間p2285=10。重新運行變頻器,觀察變頻器調(diào)節(jié)過程的變化?？傊?在系統(tǒng)反應(yīng)太慢時,應(yīng)調(diào)大比例增益p2280,或減小積分時間p2285;在發(fā)生振蕩時,應(yīng)調(diào)小比例增益p2280,或加大積分時間p2285。

3)斷開開關(guān)SA,端子5為OFF,電動機(jī)停止運行。2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)3.1離心機(jī)的多段速變頻控制一

任務(wù)3.2風(fēng)機(jī)的變頻/工頻自動切換控制二

任務(wù)3.3驗布機(jī)本地遠(yuǎn)程無級調(diào)速切換控制三2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)3.4G120變頻器的通信四任務(wù)3.4.1S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS通信1任務(wù)3.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信2任務(wù)3.4.3貨物升降機(jī)的PFOFINET通信3任務(wù)3.1離心機(jī)的多段速變頻控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識

一個PLC變頻控制系統(tǒng)通常由3部分組成，即變頻器本體、PLC、變頻器與PLC的接口電路。根據(jù)不同的信號連接,接口分為①數(shù)字量連接；②模擬量連接；③通信連接。1.S7-1200PLC與G120變頻器的數(shù)字量連接方式(1)S7-1200繼電器輸出型PLC與變頻器的連接方式1.S7-1200PLC與G120變頻器的數(shù)字量連接方式(2)S7-1200晶體管輸出型PLC與變頻器的連接方式注意：PLC為晶體管輸出時，其4M（0V）必須與西門子變頻器的28（0V）、34、69端子短接，否則，PLC的輸出不能形成回路。2.S7-1200PLC與變頻器的模擬量連接方式二、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件電路2.參數(shù)設(shè)置3.程序設(shè)計具體程序請參考教材P104或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)3.2風(fēng)機(jī)的變頻/工頻自動切換控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件電路5、6端子用變頻器內(nèi)部24V電源，HL1和HL2用外部24V電源KM1、KM3控制變頻運行KM2控制工頻運行2.參數(shù)設(shè)置2.參數(shù)設(shè)置3.程序設(shè)計具體程序請參考教材P109或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)3.3驗布機(jī)本地/遠(yuǎn)程無級調(diào)速切換控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識1.S7-1200PLC模擬量I/O模塊的類型（1）模擬量I/O模塊的功能1.S7-1200PLC模擬量I/O模塊的類型（2）模擬量I/O模塊的類型2.模擬量I/O模塊SM1234（1）SM1234模塊的接線圖SM1234的外形工作電源DC24V4路模擬量輸入端可以接受電壓信號或電流信號。電壓包括：+/-10V、+/-5V、+/-2.5V三種信號；電流包括：0-20mA、4-20mA兩種信號；滿量程數(shù)據(jù)范圍：-27648～27648或0～27648。2路模擬量輸出可以輸出電壓或電流信號；電壓信號范圍：±10V；電流信號范圍：0～20mA或4～20mA。滿量程數(shù)據(jù)范圍：-27648～27648或0～27648。2.模擬量I/O模塊SM1234（1）SM1234模塊的接線圖（2）SM1234模塊的組態(tài)2.模擬量I/O模塊SM1234圖3-12添加SM1234模擬量模塊2.模擬量I/O模塊SM1234圖3-13定義SM1234模擬量模塊的I/O地址（a）模擬量輸入組態(tài)

（a）模擬量輸出組態(tài)圖3-14SM1234模擬量模塊的組態(tài)2.模擬量I/O模塊SM1234三、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件電路變頻器的起停通過Q0.0控制端子5實現(xiàn)通過Q0.1控制端子8切換控制方式,Q0.1=0為遠(yuǎn)程控制,Q0.1=1為本地控制。Q0.2(端子16)=1控制變頻器升速,Q0.3(端子17)=1控制變頻器減速。無論是遠(yuǎn)程控制還是本地控制,變頻器端子6接的KA斷開時都會觸發(fā)變頻器外部故障F7860,讓變頻器停止運行。把按鈕SB5接到變頻器的端子7上,用來給變頻器復(fù)位。將SM1234的輸出端子0、0M分別接到變頻器的端子3、4上,從而調(diào)節(jié)驗布機(jī)的速度。2.參數(shù)設(shè)置2.參數(shù)設(shè)置2.參數(shù)設(shè)置3.程序設(shè)計程序包括主程序、本地控制程序FC1塊、遠(yuǎn)程控制程序FB1塊。3.程序設(shè)計3.程序設(shè)計具體程序參考教材P119～P120，也可以在機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序。任務(wù)3.4G120變頻器的通信

——任務(wù)3.4.1S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS通信

一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識1.現(xiàn)場總線設(shè)為設(shè)定值源2.G120變頻器的通信接口3.PROFIdrive通信PROFIdrive主要由如下3個部分組成:3.PROFIdrive通信3.PROFIdrive通信3.PROFIdrive通信(3)控制字和狀態(tài)字（3）控制字和狀態(tài)字0000010004011171111F正轉(zhuǎn)的控制字16#047F（3）控制字和狀態(tài)字常用的控制字如下:（3）控制字和狀態(tài)字（3）控制字和狀態(tài)字三、任務(wù)實施1.將變頻器與PLC進(jìn)行PROFIBUS連接1.將變頻器與PLC進(jìn)行PROFIBUS連接2.安裝GSD文件以便通過TIAPortal軟件配置通信3.設(shè)置變頻器(1)設(shè)置變頻器的PROFIBUS地址有如下兩種方式設(shè)置變頻器的PROFIBUS地址:通過控制單元上的DIP開關(guān)設(shè)置PROFIBUS地址。2)當(dāng)所有DIP開關(guān)都被設(shè)置為On或Off狀態(tài)時,通過p0918或在Startdrive或Starter中設(shè)置PROFIBUS地址。4.硬件組態(tài)圖3-27添加PROFIBUS主站模塊CM1243-54.硬件組態(tài)圖3-28設(shè)置PROFIBUS地址4.硬件組態(tài)圖3-29添加CU240E-2DP-F從站4.硬件組態(tài)圖3-30分配CU240E-2DPF從站地址4.硬件組態(tài)圖3-31組態(tài)CU240E-2DP-F通信報文5.程序設(shè)計具體程序參考教材P133～P134，也可以在機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序。任務(wù)3.4G120變頻器的通信

——任務(wù)3.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信

一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.將變頻器與PLC進(jìn)行PROFINET連接1.將變頻器與PLC進(jìn)行PROFINET連接2.硬件組態(tài)3-34組態(tài)S7-1200的設(shè)備名稱和分配IP地址2.硬件組態(tài)（a）方法一2.硬件組態(tài)（b）方法二圖3-35組態(tài)G120變頻器的設(shè)備名稱和分配IP地址2.硬件組態(tài)圖3-37S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET網(wǎng)絡(luò)連接2.硬件組態(tài)（a）發(fā)送2.硬件組態(tài)（b）接收圖3-37G120變頻器的報文配置3、給實物G120變頻器分配設(shè)備名稱及IP地址4、設(shè)置變頻器通信參數(shù)

圖3-38G120變頻器PROFINET通信參數(shù)5、程序設(shè)計PROFINET的通信控制程序和PROFIBUS通信控制程序相同任務(wù)3.4G120變頻器的通信

——任務(wù)3.4.3貨物升降機(jī)的PROFINET通信

一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件組態(tài)2.硬件組態(tài)參考任務(wù)3.4.23.設(shè)置變頻器的通信參數(shù)4.程序設(shè)計程序由初始化程序OB100、變頻器上電、失電程序塊FC1、速度給定和實際規(guī)格化程序塊FC2、手動程序塊FC3、自動程序塊FC4、報警程序塊FC5和主程序OB1組成。具體程序參考教材P142～P146，也可以在機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序。2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)4.1單軸機(jī)械手的控制一

任務(wù)4.1.2認(rèn)識步進(jìn)驅(qū)動器

2

任務(wù)4.1.1認(rèn)識步進(jìn)電動機(jī)1

任務(wù)4.1.3S7-1200PLC的運動軸配置32023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)4.2雙軸行走機(jī)械手的控制二

任務(wù)4.1.4使用軸控制面板調(diào)試運動軸4

任務(wù)4.1.5S7-1200PLC運動控制指令的應(yīng)用5

任務(wù)4.1.6步進(jìn)電動機(jī)正反轉(zhuǎn)定角循環(huán)控制6任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制——任務(wù)4.1.1認(rèn)識步進(jìn)電動機(jī)一、任務(wù)導(dǎo)入

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。步進(jìn)電機(jī)每輸入一個脈沖信號，電機(jī)就前進(jìn)一步，所以叫做步進(jìn)電機(jī)。

脈沖數(shù)越多，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度越大。

脈沖的頻率越高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快。

步進(jìn)電機(jī)二、任務(wù)實施1.步進(jìn)電動機(jī)的工作原理

三相步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。（1）三相單三拍：“三相”指定子繞組有3組；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)?！袢嗬@組中的通電順序為：1.步進(jìn)電動機(jī)的工作原理2.步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖4-2步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖通常按勵磁方式分為三大類：1）反應(yīng)式（VR）

轉(zhuǎn)子為軟磁材料，無繞組，定、轉(zhuǎn)子開小齒、步距角小。2）永磁式（PM）

轉(zhuǎn)子為永磁材料，轉(zhuǎn)子的極數(shù)=每相定子極數(shù)，不開小齒，步距角較大，力矩較大3）混合式（HB）

轉(zhuǎn)子為永磁式、兩段，開小齒，轉(zhuǎn)矩大、動態(tài)性能好、步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。3．步進(jìn)電機(jī)的分類

步進(jìn)電機(jī)每接收一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一定的角度，該角度稱為步距角。Z：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K：為通電系數(shù)，當(dāng)前后通電相數(shù)一致時，K=1，否則，K=2；m：為相數(shù)。（1）

步距角4．步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)4.步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于各相定子繞組通入電脈沖的頻率，其速度為式中，f——電脈沖的頻率，即每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS）；

Z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

K——通電系數(shù)。

（2）

步進(jìn)電機(jī)的速度

（3）

相數(shù)

步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，常用m表示。目前常用的有二相、三相、四相、五相、六相、八相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同。

在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。4.步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)

（4）

拍數(shù)

完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)。θ

=

360°/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)×運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相為例，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50齒電動機(jī)為例。四拍運行時步距角為θ

=

360°/（50×4）=1.8°（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ

=

360°/（50×8）=0.9°（俗稱半步）。以四相電機(jī)為例，有四相雙四拍運行方式即AB→BC→CD→DA→AB，四相單雙八拍運行方式即A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。步距角對應(yīng)一個脈沖信號，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。4.步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)

（5）

保持轉(zhuǎn)矩

保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N·m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N·m的步進(jìn)電機(jī)。4.步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制——任務(wù)4.1.2認(rèn)識步進(jìn)驅(qū)動器一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子1.步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子2.步進(jìn)驅(qū)動器的外部典型接線●光電耦合隔離元件作用：電氣隔離、抗干擾●共陽極接法、共陰極接法和差分方式接法●根據(jù)所選PLC來選擇驅(qū)動器●西門子S7-1200PLC本體晶體管輸出信號為PNP輸出（高電平信號），應(yīng)采用共陰接法●三菱FX2NPLC晶體管輸出信號為NPN輸出（低電平信號），應(yīng)采用共陽接法。2.步進(jìn)驅(qū)動器的外部典型接線2.步進(jìn)驅(qū)動器的外部典型接線2.步進(jìn)驅(qū)動器的外部典型接線3.步進(jìn)驅(qū)動器的細(xì)分設(shè)置3.步進(jìn)驅(qū)動器的細(xì)分設(shè)置3.步進(jìn)驅(qū)動器的細(xì)分設(shè)置任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制——任務(wù)4.1.3S7-1200PLC的運動軸配置一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識1.S7-1200PLC的運動控制方式圖4-8S7-1200PLC運動控制方式S7-1200PLC的運動控制方式有3種：①分PTO(PulseTrainOutput,脈沖串輸出)控制方式②模擬量控制方式③通信(PROFIdrive)控制方式1.S7-1200PLC的運動控制方式1.S7-1200PLC的運動控制方式2.S7-1200PLC的高速脈沖輸出PTOS7-1200PLC的高速脈沖輸出包括PTO和脈寬調(diào)制(PWM)輸出。2.S7-1200PLC的高速脈沖輸出PTO三、任務(wù)實施1.硬件組態(tài)（a）啟用脈沖發(fā)生器1.硬件組態(tài)（b）參數(shù)分配圖4-11設(shè)置脈沖發(fā)生器2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-12添加工藝對象2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-13組態(tài)軸工藝對象基本參數(shù)-常規(guī)2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-15組態(tài)軸工藝對象基本參數(shù)-驅(qū)動器2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-16組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-機(jī)械2.組態(tài)“軸”工藝對象2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-18組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-位置限制2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-19組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-動態(tài)-常規(guī)2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-20組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-動態(tài)-急停2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-21組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-回原點-主動2.組態(tài)“軸”工藝對象2.組態(tài)“軸”工藝對象2.組態(tài)“軸”工藝對象圖4-24組態(tài)軸工藝對象擴(kuò)展參數(shù)-回原點-被動任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制——任務(wù)4.1.4使用軸控制面板調(diào)試運動軸一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.硬件電路接線圖2.調(diào)試工藝“軸”圖4-25選擇調(diào)試功能后控制面板的初始組態(tài)2.調(diào)試工藝“軸”圖4-26點動控制2.調(diào)試工藝“軸”圖4-27絕對定位2.調(diào)試工藝“軸”圖4-28相對定位2.調(diào)試工藝“軸”圖4-28回原點3.診斷工藝“軸”圖4-29軸狀態(tài)和錯誤位3.診斷工藝“軸”圖4-30運動狀態(tài)圖4-31動態(tài)設(shè)置任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制

——任務(wù)4.1.5S7-1200運動控制指令的應(yīng)用一、任務(wù)導(dǎo)入一、任務(wù)導(dǎo)入圖4-33觸摸屏畫面二、相關(guān)知識1.運動控制指令簡介圖4-34插入運動控制指令圖4-35添加運動控制指令背景數(shù)據(jù)塊及指令1.運動控制指令簡介1.運動控制指令簡介圖4-36運動控制指令背景數(shù)據(jù)塊圖4-37軸背景數(shù)據(jù)塊1.運動控制指令簡介圖4-38運動控制指令說明1.運動控制指令簡介1.運動控制指令簡介1.運動控制指令簡介2.運動控制指令（1）啟動/禁用軸指令MC_Power

EN：使能，該端子必須一直為1，保證MC_Power指令在程序中一直被調(diào)用Axis：已組態(tài)好的工藝對象名稱Enable：軸使能端，1：軸已啟用StartMode：控制模式選擇，0：啟用位置不受控的定位軸即速度控制模式；1：啟用位置受控的定位軸即位置控制StopMode：停止模式選擇，0：按照工藝對象組態(tài)好的“急停”速度或時間緊急停止軸；1：立即停止，PLC立即停止發(fā)脈沖ENO：使能輸出Status：軸的使能狀態(tài)。FALSE：禁用軸；TRUE：軸已啟用Busy：標(biāo)記MC_Power指令是否處于活動狀態(tài)Error：0：無錯誤；1：產(chǎn)生錯誤標(biāo)記ErrorID：錯誤ID碼ErrorInfo：錯誤信息2.運動控制指令（2）確認(rèn)故障指令MC_ResetExecute：指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)Restart：0：表示用來確認(rèn)錯誤。1：將軸組態(tài)從裝載存儲器下載到工作存儲器。僅可在禁用軸后，才能執(zhí)行該命令Done：1：錯誤已確認(rèn)2.運動控制指令（3）回原點指令MC_HomeExecute：指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)Position：位置●Mode

=

0、2和3時，完成回原點操作之后，軸的絕對位置●Mode

=

1時，對當(dāng)前軸位置的修正值Mode：回原點模式Mode=1：相對式直接回原點。Mode=2：被動回原點。Mode=3：主動回原點。Done：1：命令已完成CommandAborted：1：1：命令在執(zhí)行過程中被另一命令中止ReferenceMarkPosition：顯示工藝對象歸位位置（“Done”=TRUE時有效）2.運動控制指令（4）暫停軸指令MC_HaltExecute：指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)Done：1：速度達(dá)到零CommandAborted：1：1：命令在執(zhí)行過程中被另一命令中止2.運動控制指令（5）絕對定位指令MC_MoveAbsoluteExecute：指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)Position：絕對目標(biāo)位置，即相對于原點的位置Velocity：軸的運動速度Direction：軸的運動方向，僅在“模數(shù)”已啟用的情況下才生效Done：1：達(dá)到絕對目標(biāo)位置CommandAborted：1：1：命令在執(zhí)行過程中被另一命令中止2.運動控制指令（6）相對定位指令MC_MoveRelativeExecute：指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)Distance：相對移動距離Velocity：軸的運動速度Done：1：目標(biāo)位置已到達(dá)CommandAborted：1：1：命令在執(zhí)行過程中被另一命令中止2.運動控制指令（7）點動指令MC_MoveJogJogForward：1：正向點動0：軸停止JogBackward：1：反向點動0：軸停止Velocity：點動速度InVelocity：1：達(dá)到參數(shù)“Velocity”中指定的速度三、任務(wù)實施1.硬件電路接線圖1.硬件電路2.程序設(shè)計

(1)按照任務(wù)4.1.3的方法對工藝“軸”進(jìn)行組態(tài)；

(2)建立PLC變量表(圖4-43)。2.程序設(shè)計

(3)編寫程序如圖4-44所示。具體程序請參考教材P184或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)4.1單軸步進(jìn)電動機(jī)的控制

——任務(wù)4.1.6步進(jìn)電動機(jī)正反向定角循環(huán)控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施1.硬件電路2.程序設(shè)計具體程序請參考教材P186或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)4.2雙軸行走機(jī)械手的控制

一、任務(wù)導(dǎo)入

某行走機(jī)械手可以沿x軸和y軸方向行走，分別由2臺步進(jìn)電機(jī)拖動，步進(jìn)電機(jī)的額定電流均為2.1A，每旋轉(zhuǎn)1周均需要1000個脈沖，機(jī)械手行走5mm。行走機(jī)械手運動曲線如圖4-44所示。二、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件電路2.程序設(shè)計具體程序請參考教材P186或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)5.1認(rèn)識伺服控制系統(tǒng)一

任務(wù)5.1.2認(rèn)識V90伺服驅(qū)動器2

任務(wù)5.1.1認(rèn)識伺服電動機(jī)12023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)5.2.1V90PTI伺服驅(qū)動器的位置控制1

任務(wù)5.2.2V90PTI伺服驅(qū)動器的速度控制2

任務(wù)5.2V90PTI伺服驅(qū)動器的應(yīng)用二2023/11/27內(nèi)容Contents

任務(wù)5.3V90PN伺服驅(qū)動器的應(yīng)用三

任務(wù)5.3.2使用FB284實現(xiàn)V90PN

伺服驅(qū)動器的EPOS控制2

任務(wù)5.3.1使用工藝對象TO實現(xiàn)V90PN伺服驅(qū)動器的位置控制1

任務(wù)5.3.3使用FB285實現(xiàn)V90PN伺服驅(qū)動器的位置控制3任務(wù)5.1認(rèn)識伺服控制系統(tǒng)——任務(wù)5.1.1認(rèn)識伺服電動機(jī)一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)實施伺服電動機(jī)直流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)有刷直流伺服電動機(jī)無刷直流伺服電動機(jī)永磁同步伺服電動機(jī)交流感應(yīng)異步伺服電動機(jī)1.伺服電動機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)1.伺服電動機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)（b）伺服電動機(jī)的外形圖5-2伺服電動機(jī)定子轉(zhuǎn)子2.伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理編碼器前端蓋后端蓋后軸承前軸承電機(jī)動力電纜編碼器電纜2.伺服電動機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理交流永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為由上可知,通過控制定子繞組三相輸入電壓的幅值和頻率同時變化,即V

/f=常數(shù)來調(diào)節(jié)永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。任務(wù)5.1認(rèn)識伺服控制系統(tǒng)——任務(wù)5.1.2認(rèn)識V90伺服驅(qū)動器一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識1.伺服驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動器主要由主電路和控制電路組成。主電路：整流電路、開機(jī)浪涌保護(hù)電路、濾波電路、再生制動電路、逆變電路和動態(tài)制動電路。伺服驅(qū)動器的主電路和變頻器的主電路基本相同，唯一的區(qū)別是伺服驅(qū)動器的主電路配有動態(tài)制動電路，它具有在基極斷路時，在伺服電機(jī)和端子間加上適當(dāng)?shù)碾娮杵鬟M(jìn)行短路消耗旋轉(zhuǎn)能，使之迅速停轉(zhuǎn)的功能2.伺服驅(qū)動器的控制方式三、任務(wù)實施圖5-71/3AC200V低慣量伺服驅(qū)動器的外形示意圖SINAMICSV90PTI和PN版本伺服驅(qū)動器有4種外形尺寸共八種驅(qū)動類型，如圖5-7所示，七種不同的電機(jī)軸高規(guī)格，支持單相/三相200V和三相400V兩種供電方式，具有STO安全功能。RS485接口：ModbusRTU/USS通信PTI版Rj45接口：PROFINET通信PROFINET版控制接口：

脈沖輸入（PTI）

模擬量輸入/輸出

編碼器脈沖輸出（PTO）

10個數(shù)字量輸入/6個數(shù)字量輸出

電機(jī)抱閘信號輸出（僅限200V）I/O接口：

--

--

--

4個數(shù)字量輸入/2個數(shù)字量輸出

電機(jī)抱閘信號輸出（僅限200V）1.SINAMICSV90伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接圖5-9V90PTI版本200V伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)配置示意圖①SINAMICSV90伺服驅(qū)動器

②熔斷器/E型組合電機(jī)控制器（選件）③

濾波器（選件）④24V直流電源（選件）⑤外部制動電阻⑥外部抱閘繼電器（第三方設(shè)備）⑦SIMOTICSS-1FL6伺服電機(jī)⑧串行電纜（RS485）⑨迷你USB電纜⑩微型SD卡

?上位機(jī)

?I/O電纜（50針，1m）?帶終端適配器的I/O電纜（50針，0.5m）?編碼器電纜?屏蔽板（在V90包裝中）?卡箍（帶在電機(jī)動力電纜上）?電機(jī)動力電纜

?

抱閘電纜脈沖序列版本（PTI）?RS485接口，用于通過MODBUSRTU/USS與PLC通信PROFINET版本（PN）?2個RJ45連接器，用于與PLC進(jìn)行PROFINET通信狀態(tài)指示燈?RDY指示驅(qū)動就緒/報警

?COM指示通信狀態(tài)操作面板

?6位7段顯示屏

?5個操作按鈕電源和電機(jī)連接器

?L1、L2、L3接電源?U、V、W接電機(jī)制動電阻連接器

?在DCP和R1之間連接一個外部的制動電阻屏蔽板

?更好的EMC防護(hù)，更好的電纜固定X4：迷你USB接口?用于連接安裝了配置工具的計算機(jī)SD卡插槽?復(fù)制參數(shù)X6：24V電源/STO連接器X7：電機(jī)抱閘

連接器（僅用于V90

400V驅(qū)動）X8：控制/狀態(tài)接口脈沖序列版本?50芯?脈沖輸入?編碼器仿真脈沖輸出?DI/DO，AI/AO?電機(jī)抱閘

(僅用于V90200V驅(qū)動)PROFINET版本?20芯?DI/DO?電機(jī)抱閘

(僅用于V90

200V驅(qū)動）X9：編碼器接口2.V90伺服驅(qū)動器的前面板3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳3.SINAMICSV90伺服驅(qū)動器的引腳4.V90伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O接線4.V90伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O接線V90PTI版伺服驅(qū)動器的數(shù)字量輸出DO1至DO3僅支持NPN接線，如圖5-14（a）所示，數(shù)字量輸出DO至DO6可支持NPN和PNP接線，如圖5-14（b）所示。V90PN版伺服驅(qū)動數(shù)字量輸出DO1至DO2可支持PNP和NPN兩種接線，如圖5-14（b）所示。5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能注意：PPT只顯示常用的功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(1)數(shù)字量輸入(DI)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(2)數(shù)字量輸出(DO)引腳功能5.V90PTI伺服驅(qū)動器數(shù)字量I/O引腳的功能(2)數(shù)字量輸出(DO)引腳功能注意：PPT只顯示常用的功能任務(wù)5.2V90PTI伺服驅(qū)動器的應(yīng)用

——任務(wù)5.2.1V90PTI伺服驅(qū)動器的位置控制一、任務(wù)導(dǎo)入

如圖5-15所示為一機(jī)械手X軸移動示意圖，伺服電機(jī)通過與電機(jī)同軸的絲杠帶動工作臺移動。具有手動和自動控制兩種工作方式。二、相關(guān)知識1.V90PTI伺服驅(qū)動器的控制模式1.V90PTI伺服驅(qū)動器的控制模式復(fù)合控制模式包含兩種基本控制功能，可以通過DI10（C-MODE）信號在兩種基本控制功能間切換。2.調(diào)試工具

可以通過BOP操作面板和V-ASSISTANT軟件兩種方式調(diào)試V90伺服驅(qū)動器，但軟件與驅(qū)動器連接后BOP操作面板則無法使用。（1）BOP操作面板圖5-16BOP操作面板2.調(diào)試工具（1）BOP操作面板2.調(diào)試工具（2）SINAMICSV-ASSISTANT調(diào)試軟件圖5-17SINAMICSV-ASSISTANT調(diào)試軟件與V90的連接方式3.JOG模式下的初始調(diào)試3.JOG模式下的初始調(diào)試三、任務(wù)實施1.硬件電路1.硬件電路2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-19選擇V-ASSISTANT調(diào)試軟件的工作模式2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-20控制模式設(shè)置2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-21設(shè)置電子齒輪比2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-22設(shè)置參數(shù)設(shè)定值2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置（a）扭矩限制設(shè)置窗口2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置

（b）速度限制設(shè)置窗口圖5-23設(shè)置極限值2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置（a）配置數(shù)字量輸入信號2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置（b）配置數(shù)字量輸出信號2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置（c）配置模擬量輸出信號圖5-24配置輸入輸出信號2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-25設(shè)置編碼器脈沖輸出圖5-26查看所有參數(shù)2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-27調(diào)試界面2.伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置圖5-28診斷界面3.組態(tài)運動軸工藝對象TO4.編寫程序具體程序請參考教材P224～P226或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)5.2V90PTI伺服驅(qū)動器的應(yīng)用

——任務(wù)5.2.2V90PTI伺服驅(qū)動器的速度控制一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識1.V90PTI速度控制接線圖速度的控制方式有兩種:一種是通過AI1通道(19和20引腳)實現(xiàn)的帶外部模擬量速度設(shè)定值的速度控制；另一種是通過速度選擇端SPD1~SPD3(默認(rèn)接線方式?jīng)]有此引腳)實現(xiàn)的帶內(nèi)部速度設(shè)定值的速度控制。2.V90PTI速度控制方式(1)外部模擬速度設(shè)定值控制方式通過電位器調(diào)節(jié)速度通過CWE\CCWE控制正反轉(zhuǎn)CWL、CCWL、EMGS必須接常閉觸點閉合SON，啟動伺服電動機(jī)2.V90PTI速度控制方式(1)外部模擬速度設(shè)定值控制方式2.V90PTI速度控制方式(1)外部模擬速度設(shè)定值控制方式2.V90PTI速度控制方式(2)內(nèi)部速度設(shè)定值的控制方式將輸入引腳10、11和12設(shè)置為SPD1、SPD2及的功能。p29306[2]=15、

p29307[2]=16p29308[2]的=17

CWE\CCWE控制正反轉(zhuǎn)CWL、CCWL、EMGS必須為高電平2.V90PTI速度控制方式(2)內(nèi)部速度設(shè)定值的控制方式將參數(shù)p1001~p1007的速度值設(shè)置為正值或負(fù)值，可以控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向三、任務(wù)實施1.硬件電路2.參數(shù)設(shè)置2.參數(shù)設(shè)置3.程序編寫具體程序請參考教材P233或機(jī)械工業(yè)出版社教材配套資源下載源程序任務(wù)5.3V90PN伺服驅(qū)動器的應(yīng)用——任務(wù)5.3.1使用工藝對象TO實現(xiàn)V90PN的位置控制一、任務(wù)導(dǎo)入

如圖5-36所示的剪切機(jī)，可以對某種成卷的板材按固定長度裁開。切刀初始位置在氣缸上限位，伺服電機(jī)拖動放卷輥放出一定長度的板料，切刀向下運動，完成切割并延時5s后回到初始位置，完成一個工作循環(huán)。剪切的長度和速度可以通過上位機(jī)設(shè)置，伺服電機(jī)滾軸的周長是5mm。二、相關(guān)知識1.V90PN伺服驅(qū)動器的控制模式圖5-37V90PN伺服驅(qū)動器的控制方式示意圖V90PN伺服驅(qū)動器具有速度控制（S）和基本定位器控制EPOS兩種控制模式。V90PN連接PLC運動控制有兩種不同的形式，分別是中央控制和分布控制，如圖5-37所示2.V90PN伺服驅(qū)動器的常用報文圖5-38PLC與驅(qū)動器的通信示意圖PROFINET提供：PROFINETIORT（實時）和PROFINETIOIRT（等時實時）兩種實時通信方式。S7-1200PLC只支持RT通信，主要用于通用運動控制；S7-1500PLC支持IRT通信，主要用