变频器与伺服驱动技术应用(向晓汉)课件PPT课件：伺服电机控制系统安装、调试与运行.ppt 62页

'任务1伺服电机控制系统安装、调试与运行电机驱动与伺服控制项目四伺服电机控制系统安装与调试无锡职业技术学院 （1）伺服控制系统技术概述；（2）伺服电动机的结构；（3）伺服驱动器工作原理；（4）伺服系统的工作模式；（5）伺服驱动器各端子的功能及控制电路设计；掌握伺服驱动控制器的使用；知识点技能点 （1）伺服驱动器工作原理；（2）伺服驱动器各端子的功能及控制电路设计；（3）电子齿轮的计算；（4）伺服驱动器参数基本参数的设置。重点 4.1伺服电动机控制系统安装、调试与运行上位机发出脉冲串经电子齿轮送到放大器内的偏差计数器，偏差计数器经放大电路把脉冲送入伺服电动机，伺服电动机运转后带动编码器旋转，编码器旋转后产生反馈脉冲送入偏差计数器，作减法运算，当偏差计数器内脉冲数为0时，伺服电动机停止。 4.1.1交流伺服电动机的结构交流伺服电动机主要分成定子和转子及编码器三个主要部分以及端盖和风扇等组成，如图所示。 由铁芯和线圈构成，如图所示。交流伺服电动机的定子是三相绕组，通以三相交流电后产生一个旋转磁场，其工作原理与普通三相电动机样。是一个永磁体，在定子产生的旋转磁场作用下，转子和磁场同步旋转，如图所示。因此我们常把伺服电机称为同步电机。1.定子2.转子 编码器由、、、等组成。码盘放大整形电路光电接收管发光管3.编码器编码器的结构 编码器的工作原理 图4-8矩形脉冲②编码器的作用： 图4-9伺服驱动器的原理图4.1.2伺服驱动器原理 4.1.3伺服系统的工作模式伺服系统的工作模式分为位置控制模式、速度控制模式、转矩控制模式这三种控制模式中，根据控制要求选择其中的一种或者两种模式，当选择两种控制模式时，需要通过外部开关进行选择。1．位置控制模式2．速度控制模式3．转矩控制模式 4.1.4伺服系统的安装与接线1．伺服驱动器的安装 安装时的注意事项：①安装时，不要让穿空线或者金属线头等异物进入伺服放大器；②不要让控制柜内油、水、金属粉末等异物进入伺服放大器；③存放在有害气体或灰尘很多的场合，应对控制柜用清洁空气进行强制通风，以防这些异物进入控制柜。编码器和线缆的强度：①应仔细检查电缆的布线方法，不要在连接处加大电缆的弯曲度，也不要使其自重作用在连接；②如果伺服电机在使用中要移动，应注意电缆的弯曲度，这时编码器和电动机电缆也应随电动机移动，以保证拉力和弯曲度不超出范围，编码器和电动机电缆应固定好；③应避免电缆的绝缘层被外物割伤而损坏；④伺服电动机如安装在可移动的机械上，应尽可能弯曲半径大。 2．伺服驱动器的功能图图4-12伺服驱动器的功能图 3.主电路接线原理图 4．伺服驱动器和伺服电动机的连接 5．伺服系统的接地 4.1.5伺服驱动器各端子的功能及控制电路设计1．伺服驱动器各端子的功能接头针脚号I/O对于各控制模式的I/O信号CN1A1＼LGLGLG2INP＼＼3IPP＼＼4＼P15RP15RP15R5OLZLZLZ6OLALALA7OLBLBLB8ICRSP1SP19＼COMCOMCOM10＼SGSGSG11＼OPC＼＼12ING＼＼13IPG＼＼14OOPOPOP 接头针脚号I/O对于各控制模式的I/O信号CN1A14OOPOPOP15OLZRLZRLZR16OLARLARLAR17OLBRLBRLBR18OINPSA＼19ORDRDRD20＼SGSGSG 表4-2CN1B针脚号接头针脚号I/O对于各控制模式的I/O信号CN1B1＼LGLGLG2I＼VCVLA3＼VDDVDDVDD4ODO1DO1DO15ISONSONSON6OTLCTLCTLC7I＼SP2SP28IPCSTIRS29ITLST2RS110＼SGSGSG11＼P15RP15RP15R12ITLATLATC13＼COMCOMCOM14IRESRESRES 接头针脚号I/O对于各控制模式的I/O信号CN1B14IRESRESRES15IEMGEMGEMG16ILSPLSP＼17ILSNLSN＼18OALMALMALM19OZSPZSPZSP20＼SGSGSG 伺服驱动器CN1A及CN1B各端子的功能说明见表4-3符号信号名称符号信号名称SON伺服开启VLC速度限制中LSP正转行程末端RD准备完毕LSN反转行程末端ZSP零速CR清除INP定位完毕SP1速度选择1SA速度到达SP2速度选择2ALM故障PC比例控制WNG警告STI正向转动开始BWNG电池警告ST2反向转动开始OP编码器Z相脉冲{集电极开路}TL转矩限制选择MBR电磁制动器连锁RES复位LZ编织器Z相脉冲{差动驱动}EMG外带紧急停止LZR 符号信号名称符号信号名称LOP控制切换LA编织器A相脉冲{差动驱动}VC模拟量速度指令LARVLA模拟量速度限制LB编织器B相脉冲{差动驱动}TLA模拟量转矩限制LBRTC模拟量转矩指令VDD内部接口电源输出RS1正转选择COM数字接口电源输入RS2反转选择OPC集电极开路电源输入PP正向/反向脉冲串SG数字接口公共端NPPI5R15VCD电源输出PGLG控制公共端NGSD屏蔽端TLC转矩限制中＼＼ 【例4-1】按照表4-1、表4-2、表4-3说明一下部分针脚号的说明。答：①CN1B-5脚SON——伺服开始，要使伺服电机工作，伺服开始信号一定要接通；②CN1B-16脚LSP——正转行程末端，此信号接通，则伺服可以正转，若此信号断开，则伺服将停止正转，即伺服正转过程中此信号一定要接通；③CN1B-17脚LSN——反转行程末端，此信号与LSP类似；④CN1B-15脚EMG——紧急停止，伺服运行过程中此信号断开，则伺服停止，因此此信号一定要接通。 2．伺服驱动器内部接线图 【例4-2】按照图4-16内部信号图，画出驱动器输入与输出端子的接线图。答： 3．数字输入输出接口电路图4-18使用内部电源（源型输入）图4-19使用外部电源（源型输入） ③输出接口可以接电灯、继电器或光偶。感性负载时，请安装一个二极管。一般分为使用内部电源，如图4-22所示，使用外部电源，如图4-23所示。图4-22使用内部电源（感性负载）图4-23使用外部电源（感性负载） 4．位置控制模式脉冲输入方法①集电极开路输入方式，如图4-26所示。集电极开路输入方式输入脉冲最高频率200kHz。②差动输入方式，如图4-27所示。差动输入方式输入脉冲最高频率500kHz。 5．外部模拟量输入模拟量输入的主要功能进行速度调节和转矩调节或速度限制和转矩限制，一般输入阻抗10~12k。如图4-28所示。图4-28外部模拟量输入 6．模拟量输出模拟量输出的电压信号可以反应伺服驱动器的运行状态，如电动机的旋转速度、输入脉冲频率、输出转矩等，如图4-29所示。输出电压是±10V，电流最大1mA。图4-29模拟量输出 4.1.6伺服系统的参数参数NO.19的设定值设定值的操作基本参数NO.O--NO19扩展参数1NO.20-NO.49扩展参数2NO50-NO.840000（初始值）可读○＼＼可写○＼＼000A可读仅NO.19＼＼可写仅NO.19＼＼000B可读○○＼可写○＼＼000C可读○○＼可写○○＼000E可读○○○可写○○○100B可读○＼＼可写仅NO.19＼＼100C可读○○＼可写仅NO.19＼＼1OOE可读○○○可写仅NO.19＼＼ 1．基本参数符号STY前面打了个*，表示设置后要断电才有效。⑴参数NO.0，控制模式设定，见表4-5。NO0*STY00000000h-0605hP.S.T注意错误设定可导致再生制动选件损坏如果选择与伺服电机不匹配的再生制动选件将发生“参数变异”报警{AL.37控制模式，再生制动选件选择用于选择控制模式和再生选件00控制模式的选择0；位置1：位置和速度2：速度3：速度和转矩4：转矩5：转矩和位置选择再生制动选件0；不用1：备用{请不要设定}2：MR-RB0323：MR-RB124：MR-RB325：MR-RB306:MR-RB50 ⑵参数NO.1，功能选择，见表4-6。输入滤波器设置的时间越长说明抑制外界噪声干扰越强。使用绝对位置系统表示需要有机械原点，开始需要有一次回原点，后面就不需执行回原点操作了，当系统停电时，驱动器的干电池能够记录这个工作台的位置。如果使用增量位置系统，每次都需执行回原点操作。1*OP1功能选择：用于选择输入信号滤波器，CN1B-19针脚的功能和选择绝对位置系统输入滤波器输入信号受到噪声干扰时0：不用1:1,777{ms}2:3,555{ms}3:5,333{ms}CN1B-19针脚功能选择0:零速信号1：电磁制动器连锁信号绝对位置系统的控制0：使用增量位置系统00020000h~1013hP.S.T表4-6参数NO.1 （3）电子齿轮的设定，见表4-8。参数NO.3是电子齿轮的分子，参数NO.4是电子齿轮的分母。3CMX电子齿轮分子（指令脉冲倍率分子）：设定电子齿轮比的分子。如果设定值是0，可根据连续的伺服电机的分辨率自动的设定这个参数。例如在使用HC-MFS系列电机的场合，自动设定为131072。10.1~65535P4CDV电子齿轮分母（指令脉冲倍率分母）：设定电子齿轮比的分母。11~65535P表4-8参数NO.3与NO.4 在进行位置控制模式时，需要设置电子齿轮，电子齿轮的设置和系统的机械结构，控制精度有关。电子齿轮的设定范围为：1/50200ms,所以被限制在200ms)0Ms0~1000S”TS字加速时间常数用于使伺服电机平稳启动和停止设定S字加减速时间曲线部分的时间。如图4-35所示。 S字加减速主要用于一些输送带上，防止物件倾倒。如图4-36所示。图4-36S字加减速示意图 （7）参数NO.17，模拟量输出选择设定，见表4-19。模拟量输出选择：用于选择模拟量输出信号的内容。17MOD00000000h~0B0BhP·S·T设定值模拟量输出选择通道2通道10电机速度（8V/最大速度）1输出转矩（±8V/最大转矩）2电机速度（±8V/最大速度）3输出转矩（±8V/最大转矩）4电流指令（±8V/最大指令电流）5指令脉冲频率（±8V/500kpps）6滞留脉冲（±10V/128脉冲）7滞留脉冲（±10V/2048脉冲）8滞留脉冲（±10V/8192脉冲）9滞留脉冲（±10V/32768脉冲）A滞留脉冲（±10V/131072脉冲）B母线电压（±8V/400V）00表4-19参数NO.17 模拟量输出接线图如图4-43所示。 2.扩展参数1⑴参数NO.20功能选择2，见表4-22。功能选择2：用于设定电源瞬时停电在启动，速度控制模式下停止时是否伺服锁定以及轻微震动抑制控制。20*OP200000000h~0111HSP0电源瞬时停电在启动。速度控制模式时，如果电压过低，就会电源报警（AL.10）这时伺服电机将停止运行，在电源电压回到正常值后，只要接通启动信号，即使不复位报警，伺服电机也能重新启动。0：无效1：有效选择停止时是否伺服锁定：速度控制模式下停止时，伺服电机轴可以锁定保持不动。0：无效1：有效轻微振动抑制控制用于抑制停止时的轻微振动参数NO.2选择为“▀3▀1”和“▀▀▀4”时无效 表4-23参数NO.2121*OP3功能选择3（指令脉冲选择）：用于选择脉冲串输入信号的输入波形指令脉冲串输入波形0：正转/反转脉冲串1：带符号的脉冲串2：A/B相脉冲串脉冲串逻辑选择0：正1：反00000000h~0012hP0 指令脉冲串形式，见表4-24 （2）参数NO.25，模拟量速度指令最大速度设定，见表4-28。输入电压与速度关系图，如图4-45所示。25VCM模拟量速度指令最大速度：用于设定模拟量速度指令（VC）在输入电压为最大时（10V）对应的速度。设定“0”对应伺服电机的额定速度。00Sr/min1~50000模拟量速度限制最大速度：用于设定速度限制（VLA）在输入电压最大时（10V）对应的速度。设定值“0”对应伺服电机的额定速度。00Tr/min1~50000表4-28参数NO.25图4-45输入电压与速度关系图 （3）参数NO.26，模拟量转矩指令最大输出设定，见表4-29。输入电压与输出转矩关系图，如图4-46所示。26TLC模拟量转矩指令最大输出：模拟量转矩指令电压（TC=±8V）为+8时对应的输出转矩和最大转矩的比值（%）例如;设定值为50，TC=±8V时，输出转矩=最大转矩×50%100%0~100T表4-29参数NO.26图4-46输入电压与输出转矩关系图 （4）参数NO.29，模拟量速度指令偏置设定，见表4-32。29VCO模拟量速度指令偏置：用于设定模拟量速度指令（VC）的偏置电压在VC上输入0V电压，正转开始（ST1）信号置ON时，如果伺服电机以逆时针方向转动，参数应该设定为负值。使用自动VC偏置设定时，参数值为自动偏置值。初始值为出厂时在VC—LG之间输入0V电压并进行自动偏置处理后得到的值。因伺服放大器而异mV-999~999S模拟量速度偏置设置：用于设定模拟量速度限制（VLA）的偏置电压。VLA上输入0V电压，正转选择（RS1）信号置ON时，如果伺服电机以逆时针方向转动时，参数应设定为负值。使用VC自动偏置时，参数值为自动偏置值。）请参照6.3节）初始值为出厂时在VLA—LG之间输入0V电压并进行自动偏置处理后得到的值。T 3.扩展参数2⑴参数NO.51，功能选择6设定，见表4-44。51*OP6功能选择6：用于选择复位报警信号动作时的动作方式，报警复位信号接通时主电路的动作。0：主电路切断1：主电路接通00000000h~0100hP”S”T⑵参数NO.54，功能选择9设定，见表4-45。A相与B相的相差可以同时看上升沿，设定为0时，逆时针旋转时，A相超前B相，顺时针旋转时，A相滞后与B相，设定为1时，相反。 54*OP9功能选择9：用于选择指令脉冲的方向、编码器输出脉冲的方向和编码器输出脉冲的设定。改变伺服电机的旋转方向。对于一定的指令脉冲输入，改变伺服电机的旋转方向。00000000h~1101hP.S.T设定值伺服电机的旋转方向正转脉冲输入时（注）反转脉冲输入时（注）0逆时针顺时针1顺时针逆时针0设定值伺服电机的旋转方向逆时针顺时针0A相B相A相B相1A相B相A相B相 注：请参照3.4.1（1）（a）改变编码器输出脉冲相位。改变编码器输出脉冲串A相，B相的相位编码器脉冲输出设定选择（参照参数NO.27）0：输出脉冲数1：输出脉冲倍率'