三菱泛用AC伺服系統(tǒng)基本及應用培訓課件.ppt

1、三菱伺服系統(tǒng)教育訓練講義,課程名稱：三菱泛用AC伺服系統(tǒng)基本及應用,何 謂 伺 服,SERVO語源自拉丁語，原意為奴隸的意思， 取原意稱“依指令確實執(zhí)行動作之驅動裝置； 能夠高精度的靈敏動作表現，自我動作狀態(tài) 常時確認。 日本工業(yè)規(guī)格JIS定義：伺服機構是監(jiān)控物體的位置、方位、姿勢等，追隨目標的任意變化量的控制系統(tǒng),伺 服 機 構 系 統(tǒng),伺服機構系統(tǒng)，大致上可分為下例幾項： 1. 指令部：動作指命信號的輸出裝置。 2. 控制部：接收控制指令，并驅動馬達的裝置。 3.驅動、檢出部：驅動控制對象、并檢出狀態(tài)的裝置。,伺 服 馬 達 的 種 類,伺服馬達的種類，大致可區(qū)分成： 1.同步形：采用永磁

2、式同步馬達，停電時發(fā)電效應，因此 煞車容易， 但因制程材料上的問題，馬達容量 受限制?；剞D子：永久磁鐵；固定子：線圈 2.感應形：感應形馬達與泛用馬達構造相似，構造堅固、 高速時轉矩表現良好，但馬達較易發(fā)熱，容量 (7.5KW以上)大多為此形式。 回轉子、固定子皆為線圈 3.直流形：直流伺服馬達，有碳刷運轉磨耗所產生粉塵的問 題，于無塵要求的場所就不宜使用，以小容量為 主。 回轉子：線圈；固定子：永久磁鐵；整流子： 磁刷,SM 同 步 伺 服 馬 達,特長優(yōu)點： 1.免維護。 2.耐環(huán)境性佳。 3.轉矩特性佳，大轉矩。 4.停電時可發(fā)電剎車。 5.尺寸小、重量輕。 6.高效率。,缺點： 1.A

3、MP較DC形構造復雜。 2.MOTOR及AMP必需1：1 搭配使用。 3.永久磁石有消磁的可能。,IM 感 應 形 伺 服 馬 達,特長優(yōu)點： 1.維護容易。 2.耐環(huán)境性佳。 3.高速時，轉矩特性佳。 4.可制做大容量，效率佳。 5.構造堅固。,缺點： 1.小容量機種，效率差。 2.AMP較DC形構造復雜。 3.停電時，無法動態(tài)剎車。 4.隋溫度變動影響特性。 5.AMP與MOTOR必需1：1 使用。,DC 直 流 形 伺 服 馬 達,特長優(yōu)點： 1.伺服驅動器構造簡單。 2.停電時可發(fā)電剎車。 3.體積小、價格低。 4.效率佳。,缺點： 1.整流子外圍需定期保養(yǎng)。 2.碳刷磨耗產生(碳粉)

4、，無法應用于要求凊絜的場所。 3.因整流器碳刷的問題，高速時轉矩差。 4.永久磁石有消磁的可能。,1.相對值型編碼器 2.絕對值型編碼器,ENCODER的種類：,相 對 值 編 碼 器,Incremental Encoder： 回轉圓盤上有很多的光學刻度設計，當發(fā)光二極體的光源 通過固定式刻度盤、回轉圓盤時。隨時檢測出刻度變換的 相對電氣信號位置裝置。 當回轉圓盤轉動時，連續(xù)脈波數的累計數值取得。,絕 對 值 編 碼 器,Absolute Encoder： 馬達軸安裝絕對值編碼器，常時對馬達軸位置做儉測工作。 及脈波計數工作，當斷電再復電后不需再做原點復歸。,INC及ABS指令方式,位置決定時

5、的位置指命方式： 1.INC：必需對位置值加以計算，Roll等、往返運動時一定位 置量的控制系統(tǒng)。 2.ABS：直接下達位置值，可用于XY軸、table等，一般的機械 均可使用。于指命程序中較為簡便。,增 量 型 定 位 控 制,絕 對 型 定 位 控 制,伺服系統(tǒng)的最大特色，透過回饋信號的控制方式可做指令值與目標值的比較，因而大幅減少誤差狀況。 何謂回饋信號；向控制對象下達指令后，正確的追蹤并查明現在值，且隨時回饋控制內容的偏差值、待目標物到達目的地后，回饋位置值，如此反復動作。 控制流程，檢測機械本體之位置檢出，回路為封閉系統(tǒng)，稱之為閉回路 。 相反，檢測馬達軸或機械軸端，之回路系統(tǒng)就稱為

6、半閉回路 。,伺 服 的 原 理 構 成,伺 服 控 制 回 路 的 組 成,SERVO內部信號流程圖：,依回饋方式可分為三種： 1.位置回路：編碼器脈波信號 位置控制單元 2.速度回路：編碼器脈波信號 速度控制單元 3.電流回路：編碼器脈波信號 電流控制單元 各控制回路的響應速度依序為：電流 速度 位置,定位方式比較,控制模式種類,位 置 控 制 模 式,位置控制的區(qū)分： 1.半閉回路控制馬達軸端檢出 2.半閉回路控制螺旋導桿軸端檢出 3.全閉回路控制機械位置檢出,使用AC伺服馬達于位置控制，一般是指由與伺服馬達 軸心一體化的位置檢出器(編碼器、角度檢測器等)取得 回授訊號，當與位置指令量一

7、致時，使馬達軸停止之 控制，并執(zhí)行伺服鎖定之機能（SERVO LOCK。）,(位置控制模式),腳位說明(一),適用于位置控制,AC伺服馬達用于位置控制，以用途分別可區(qū)分為2大項,1.點至點的控制(POINT TO POINT):,B,A,a.點至點控制,不重視走行路,2.輪廓控制(補間控制)：,B,A,直線補間,B,A,b.圓弧補間以A-B間為直徑的圓弧,步進馬達與AC伺服差異,一般使用于定位控制之定位方式，步進馬達的使用率不比AC伺服馬達來得少(依機械特性而言)。 步進馬達沒有像伺服馬達般的檢出器做回授控制，完全因應指令做電氣角度的回轉。 屬于開回路的控制、使用簡單、多使用于小形搬運機執(zhí)行點

8、到點的定位控制。,優(yōu)點 價格便宜 簡單、使用容易,缺點 不穩(wěn)定、易受干擾 高速時轉矩小 低分解能 容量小(200W以下),位 置 定 位 控 制 基 礎 - 1,伺服系統(tǒng)的位置精度： 伺服馬達1回轉的機械移動量。 伺服馬達1回轉的Encoder脈波數。 機械系統(tǒng)的間隙問題，機械精度。,伺服系統(tǒng)、位置決定控制的基礎： 單位：Pulse；mm；inch；degree 例）指令脈波頻率？定位模塊 馬達1回轉所需脈波數Pulse 馬連1回轉移動量mm AMP電子齒輪比 電子齒輪比分子 電子齒輪比分母,位 置 定 位 控 制 基 礎 2,1.伺服馬達 HC-SFS352-K 2.上位控制器 A1SD75

9、P/A1SD75M,#若欲以3000Rpm/Min運轉必需輸入6.5Mpps輸入指令脈波 3000 / 60 * 131072 = 6553600 3000 / 60 * 3000 = 150000 #更改伺服馬達精度公式 131073 * Pr.4 / Pr.3 = ? P/r,位 置 定 位 控 制 基 礎 脈波,1.Encoder3000 P/r 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.PB10mm 4.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅動器參數設定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數設定: 一回轉脈波數

10、= 1 一回轉移動量 = 1,#PLC : 位置 30000 速度 150000,位置定位控制基礎 mm/inch,1.Encoder3000 P/r 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.PB10mm 4.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅動器參數設定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數設定: 一回轉脈波數 = 3000 P/r 一回轉移動量 = 10mm,#PLC : 位置 100mm 速度 3000* 10 = 30000度,位 置 定 位 控 制 基 礎 degree,1.Encoder3000 P/r

11、 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅動器參數設定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數設定: 一回轉脈波數 = 3000 P/r 一回轉移動量 = 360,#PLC : 位置 3600 速度 360 * 3000 = 1080000度,速 度 控 制 模 式,AC伺服馬達與其它一般的可變速裝置：(變頻器、直流馬達、渦電流繼手形可 變速馬達等)一樣，運轉速度可變換。其特長： a.緩起動、停止機能： 加減速時產生的沖擊，加速及減速的變動率。 b.廣大的速度控制范圍： 從低速至高速

12、之間的控制范圍(1：1000 5000)速度控制范圍內、定轉矩 特性。 c.速度變動率?。?即使負載變動，速度依然不會有太大的改變產生。,(速度控制模式),腳位說明(二),AC伺服馬達以電流做高精度的輸出轉矩控制。一般的用途為位置控制或速度控制時速度偏差的結果所做電流控制。由外部直接控制電流值亦可控制馬達的輸出轉矩如膠布機等張力控制可運用。,a.張力控制時，卷取的滾輪半徑越大時、負載轉矩相對增加。伺服馬達的輸出轉矩相對增加。 b.卷取途中材料切斷時，負載瞬間變輕，但馬達高速回轉，此時伺服馬達的輸出轉矩減少。 c.使用轉矩控制運動時，必需留意馬達的溫度與轉矩特性的關系。,轉 矩 控 制 模 式,

13、三菱泛用伺服分類,1.MR-C系列：30W400W 2.MR-J系列：50W3.5KW 3.MR-J2系列：50W3.5KW 4.MR-J2-Super系列：50W55KW 5.MR-H-N系列：50W55KW(30KW 50KW為440V) 6.MR-E-A/AG系列:100W2KW 7.MR-Jr系列:10W30W,A-type：泛用標準界面(MR-J2-A、MR-J2S-A 、MR-HAN) B-type：SSC-NET(BUS-LINK) (MR-J2-B、MR-J2S-B MRHBN) C-type：1軸控制內藏(MR-J2-C、MR-HACN、MR-J2S-CP),三菱泛用伺服組成

14、,產業(yè)界的需求,生產性向 FMS,機能、性能,技術革新,占有率(%),POWER TRANSISTOR 模塊化 釹鐵磁石 8、16BIT微處理,免保養(yǎng) 高速應答、CIM 低價位化,小型化 低噪音 省配線化,規(guī)格對應 耐環(huán)境性 高速高性能,網路化 開放化,診斷機能,d-q變換(向量制,32BIT微處理,CAE,高密度實裝技術,IPM,DSP RISC微處理,具有機械系控制邏輯,網絡技術,5%,10%,17%,23%,30%,35%,A,SA、SB,J,C,H,J2-Super,J2,依控制器脈波列作定位 與泛用SV同時展開,全數字式伺服 無線的放大器 BUS形的AMP開發(fā) d-q軸控制,筆記本大

15、小之普及型之開發(fā) 內含自動調諧機能,標準ABS編碼器 標準CE、UL規(guī)格 依馬達ID識別 高密度卷線及連結CORE，因此馬達小型化,機械分析機能 適應制振控制 機械仿真機能 增益搜尋機能,MODEL適應控制 實時自動調諧 SERIAL高速SCNET BUS對應 采用32 BIT RISC CPU 共振濾波器,產業(yè)界最小之SERVO AMP 內含IPM,MELSERVO演進圖,產品特長,基本性能提升(發(fā)揮機械性能之極限) 使用方便、安裝時間縮短 高性能實時自動調諧 應答頻率、編碼器分辨率提升 伺服馬達種類齊全 共振濾波器、適應制振控制 整體支持含有機械系 模式適應控制 機械分析機能、機械仿真機能

16、 增益搜尋機能 耐環(huán)境、規(guī)格、與既有品可互換 耐振動提升 海外規(guī)格、馬達保護構造 伺服馬達ID 外形尺寸、安裝、各信號的互換性,產品區(qū)分,形名構成,于既有之型名追加Super之S 減速機與既有品相同 外形尺寸及安裝具互換性,馬達系列 MFS、KFS、SFS、RFS、UFS 串行通信用,伺服馬達,H C - K F S 0 5 3 ,軸端加工 K:槽鍵 D:D型軸,減速機:G1、G1H、G2,電磁剎車: B:附電磁剎車,額定旋轉速度 r/min 1:1000 2:2000 3:3000,額定輸出 05:50W70:7KW,伺服馬達系列名,伺服驅動器,馬達容量區(qū)分,對應之伺服驅動器(MR-J2-S

17、UPER系列),HC-系列,旋轉速度r/min 額定/最高,容量(W),30,50,100,500,750,850,1000,2000,3000,3500,7000,用途,小 容 量,低慣性 KFS,新規(guī)開發(fā),超低慣性 MFS,中 容 量,中慣性 SFS,低慣性 RFS,扁 平 型,扁平型 UFS,3000/4500,3000/4500,1000/1500,2000/3000,3000/3000,3000/4500,2000/3000,3000/4500,皮帶驅動裝置 ROBOT,嵌入機 插件機,運輸裝置 繞線機 X-Y TABLE 食品機械,高頻度定位 裝置,食品機械 ROBOT 縫紉機,K

18、FS馬達慣性為MFS馬達之35倍，可構筑更安定的系統(tǒng),使用方便,應答頻率,高性能,定位整定時間,運轉模式,條件,伺服馬達:HC-MFS13 伺服驅動器:MR-J2S-10A 負荷慣性比:3倍,高性能,高性能,標準,準標準,J2-Super,J2,II,MINAS-A,容量,全容量,-750W,1KW-,-750W,750W 以上,-750W,750W 以上,編碼器(bit),INC/ABS,INC/ABS,INC/ABS,INC,ABS,INC,ABS,INC,ABS,INC,INC/ABS,12,13,14,15,16,17,18,19,20,1KW以上,10000,10000,從小容量到中

19、容量之機種，均采用絕對編碼方式:17bit(131072p/rev) 含高分辨率編碼器之馬達尺寸與既有品相同 同業(yè)狀況,編碼器的高度解析化,無論條件多么嚴格的狀態(tài)下，均能正確推定出負荷慣性 例:HC-MFS13、螺桿螺距6mm、負荷慣性瞬時比5.6倍之場合、垂直軸不平衡負荷20%、磨擦轉矩約15%、加減速轉矩額定之1.4%,既有自動調諧,高性能即時自動調諧,高性能實時自動調諧,新共振濾波器,轉矩,傳動機構,負荷機械,頻率(Hz),共振濾波器,于共振點使用共振濾波器,使用方便,在機械系剛性低的地方，轉矩傳動部份會有軸共振情形發(fā)生。 可使用共振濾波器來抑制軸共振，最多可使用2個。,適應制振控制,即

20、時自動地檢出共振點并抑制共振 。,時間,適應制振 控制開始,使用方便,機械分析機能,轉矩,傳動機構,負荷機構,機械系的診斷 機械系的模塊化 與機械仿真軟件組合作最合適的控制,共振點的測定,由電腦做 最適調整,增益搜尋機能,定位整定時間為表示從指令終了到定位完了信號,指令,定位整定時間,馬達動作,定位完了信號,收尋最合適的增益,1,2,3,4,6,7,8,9,增 益 B,增益A,5,10,11,12,13,15,16,17,18,增 益 B,增益A,14,最合適的設定結果,1,2,3,4,自動收尋最 合適的增益,由電腦做 最適調整,由電腦做 最適調整,全面支持伺服系統(tǒng)之軟件,機械仿真軟件(1),

21、機械仿真軟件(2),指令系情報輸入,模擬結果,輸入機械系情報,亦可從機械分析輸入,由電腦做 最適調整,通信介面,RS-422的場合(最大至32軸),RS-232C/RS422 轉換模組,擴充性,RS-232C的場合,由J2至J2-Super之變更內容總結,驅動器的演算處理高速化 應答頻率250Hz550Hz 使用更加方便 自動調諧機能提升 共振濾波器及適應制振控制 增益搜尋、機械分析及仿真機能 顯示LED 4位5位 擴充性 SSCNET對應、RS232C、RS422,高分辨率編碼器的標準化,13bit(8192)，14bit(16384)17bit(131072),耐環(huán)境性提升,馬達保護 小容量等級 IP44IP55 耐振動性 小容量 2G5G,使用更加方便,高慣性馬達 HC-KFS系列,操作說明,驅動系種類,自動調諧機能,自動調諧機能,自動調諧機能,搬運 控