《变频器与伺服驱动技术应用》伺服电机控制系统安装、调试与运行PPT课件下载推荐.pptx

1、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。2.转子是一个永磁体，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。,职业教育机电一体化专业教学资源库,3.编码器,编码器的结构编码器由 码盘、发光管、光电接收管、放大整形电路等组成。,职业教育机电一体化专业教学资源库,编码器的工作原理,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,图4-8 矩形脉冲编码器的作用：,职业教育机电一体化专业教学资源库,图4-9伺 服 驱 动 器 的 原

2、理 图,4.1.2 伺服驱动器原理,职业教育机电一体化专业教学资源库,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。位置控制模式速度控制模式转矩控制模式,职业教育机电一体化专业教学资源库,4.1.4伺服系统的安装与接线,1伺服驱动器的安装,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,安装时的注意事项：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；,不要让控制柜内油、水、金属粉末等异物进入伺服放大器；存放在

3、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：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；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；应避免电缆的绝缘层被外物割伤而损坏；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。,职业教育机电一体化专业教学资源库,2伺服驱动器的功能图,图4-12伺服驱动器的功能图,职业教育机电一体化专业教学资源库,3.主电路接线原理图,职业教育机电一体化专业教学

4、资源库4伺服驱动器和伺服电动机的连接,职业教育机电一体化专业教学资源库,5伺服系统的接地,职业教育机电一体化专业教学资源库,伺服驱动器各端子的功能及控制电路设计伺服驱动器各端子的功能,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,表4-2 CN1B针脚号,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,伺服驱动器CN1A及CN1B各端子的功能说明见表4-3,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,【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：CN1B-5脚SON伺服开始，要使伺服电机工作，伺服开

5、 始信号一定要接通；CN1B-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；CN1B-17脚LSN反转行程末端，此信号与LSP类似；CN1B-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。,职业教育机电一体化专业教学资源库,2伺服驱动器内部接线图,职业教育机电一体化专业教学资源库,【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：,职业教育机电一体化专业教学资源库,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

6、（源型输入）,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,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）,职业教育机电一体化专业教学资源库,职业教育机电一体化专业教学资源库,4位置控制模式脉冲输入方法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。,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。,职业教育机电一体化专业教学资源库,5外部

7、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1012k。如图4-28所示。,图4-28 外部模拟量输入,职业教育机电一体化专业教学资源库,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,职业教育机电一体化专业教学资源库,4.1.6 伺服系统的参数,职业教育机电一体化专业教学资源库,1基本参数,符号STY前面打了个*，表示设置后要断电才有效。参数NO.0，控制模式设定，见表4-5。,职业教育机电一体化专业教学资源库

8、,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。,表4-6参数NO.1,职业教育机电一体化专业教学资源库,（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。,表4-8 参数NO.3与NO.4,职业教育机电一体化专业教学资源库,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

9、的设定范围 为：1/50CMX/CDV50。假设上位机（PLC）向驱动器发出1000个脉冲（假设电子齿 轮比为1比1），则偏差计数器就能产生1000个脉冲，从而驱 动伺服电动机转动。伺服电动机转动后，编码器则会产生脉 冲输出，反馈给偏差计数器，编码器产生一个脉冲，偏差计 数器则减一，产生两个脉冲则减二，因此编码器旋转后一直 产生反馈脉冲，偏差计数器一直作差减运算，当编码器反馈 1000个脉冲后，偏差计数器内脉冲就减为0，此时，伺服电 动机就会停止。因此，实际上，上位机发出脉冲，则伺服电 动机就旋转，当编码器反馈的脉冲数等于上位机发出的脉冲 数后，伺服电动机停止。因此得出：上位机所发的脉冲数=编

10、码器反馈的脉冲数,职业教育机电一体化专业教学资源库,计算电子齿轮有关的概念：,编码器分辨率编码器分辨率即为伺服电动机的编码器的分辨率，也就是伺服 马达旋转一圈，编码器所能产生的反馈脉冲数。编码器分辨率是一个固定的常数，伺服电动机选好后，编码器分辨率也就固定了。丝杠螺距丝杠即为螺纹式的螺杆，电动机旋转时，带动丝杠旋转，丝杠旋后，可带动滑块作前进或后退的动作。如图4-30所示:,职业教育机电一体化专业教学资源库,丝杠的螺距即为相邻的螺纹之间的距离。实际上丝杠的螺距 即丝杠旋转一周工作台所能移动的距离。螺距是丝杠的固有 的参数，是一个常量。c脉冲当量脉冲当量即为上位机（PLC）发出一个脉冲，实际工作

11、台 所能移动的距离。因此脉冲当量也就是伺服系统的精度。比如说脉冲当量规定为1 m，则表示上位机（PLC）发 出一个脉冲，实际工作台可以移动1 m。因为PLC最少只能 发一个脉冲，因此伺服系统的精度就是脉冲当量的精度，也 就是1 m。,职业教育机电一体化专业教学资源库,了解了以上一些概念及参数，我们下面来计算电子齿轮。【例4-3】就以上图为例，伺服编码器分辨率为8192，丝杠螺 距是10mm，脉冲当量为10m，计算电子齿轮是多少？脉冲当量为10m，表示PLC发一个脉冲工作台可以移动 10m，那么要让工作台移动一个螺距（10mm），则PLC需要 发出1000个脉冲，相当于PLC发出1000个脉冲，

12、工作台可以 移动一个螺距。那工作台移动一个螺距，丝杠需要转一圈，伺服电动机也是需要转一圈，伺服电动机转一圈，编码器 能产生8192个脉冲。根据：PLC发的脉冲数电子齿轮=编码器反馈的脉冲数1000电子齿轮=8192电子齿轮=8192/1000,职业教育机电一体化专业教学资源库,【例4-4】伺服电动机通过变速机构和丝杠相连，伺服编码 器分辨率为131072，如图4-31所示。丝杠的螺距是5mm，脉 冲当量是1m。求电子齿轮。,图4-31 伺服电动机带动丝杠示意图答：要丝杠转动一周，由于有变速机构，电动机要转3/2周。所以上位机发脉冲的个数是5000，电动机反馈回来的脉冲 是1310723/250

13、00电子齿轮=1310723/2电子齿轮=24576/625,职业教育机电一体化专业教学资源库,【例4-5】伺当电动机带动旋转工作台时，假设要求脉冲当量 是0.01，伺服编码器分辨率为131072，如图4-32所示,答转盘转动一周，电动机转动两周，所以上位机产生36000个脉冲，电动 机反馈脉冲数是1310722。36000电子齿轮=1310722电子齿轮=8192/1125,图4-32 伺服电动机带动转盘示意图,职业教育机电一体化专业教学资源库,（4）内部速度指令设定，分别有参数NO.8，参数NO.9，参数NO.10设定，见表4-11。,表4-11参数NO.8，参数NO.9，参数NO.10,

14、职业教育机电一体化专业教学资源库,SP1和SP2是用来控制电动机速度的。如果是三段调速的话，可以修改参数NO.8、参数NO.9、参数NO.10来设定。如果是转矩控制，设置值代表最高转速控制。见表4-12。,职业教育机电一体化专业教学资源库,（5）加减速时间常数由参数NO.11与参数NO.12设定，见表4-13。,表4-13参数NO.11与参数NO.12,职业教育机电一体化专业教学资源库,（6）S字加减速由参数NO.13设定，见表4-14。,职业教育机电一体化专业教学资源库,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4-36 S字加减速示意图,职业教育机电一体化专业教

15、学资源库,（7）参数NO.17，模拟量输出选择设定，见表4-19。,表4-19参数NO.17,职业教育机电一体化专业教学资源库,模拟量输出接线图如图4-43所示。,职业教育机电一体化专业教学资源库,2.扩展参数1,参数NO.20功能选择2，见表4-22。,职业教育机电一体化专业教学资源库,表4-23参数NO.21,21,*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,0000,0000h,0012h,P,职业教育机电一体化专业教学资源库,指令脉冲串形式，见表4-24,职业教育机电一体化专业教

16、学资源库,（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。表4-28参数NO.25,图4-45输入电压与速度关系图,职业教育机电一体化专业教学资源库,（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。表4-29参数NO.26,图4-46输入电压与输出转矩关系图,职业教育机电一体化专业教学资源库,（4）参数NO.29，模拟量速度指令偏置设定，见表4-32。,职业教育机电一体化专业教学资源库,3.扩展参数2参数NO.51，功能选择6设定，见表4-44。,51*OP6,功能选择6：用于

17、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,0000,0000h,0100h,P”S”T,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。,职业教育机电一体化专业教学资源库,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,00000000h11P.S.01h,T,器输出脉冲的设定。改变伺服电机的旋转方向。对于一定设的定指值令脉伺冲服输电入机的，旋改转变方伺向服电机的旋转方向。,0,正转脉冲输入时（注）逆时针,反转脉冲输入时（注）顺时针,1,顺时针,逆时针,设 定 值,伺服电机的旋转方向逆时针顺时针,0,A相,B相,A相,B相,1,A相,B相,A相,B相,职业教育机电一体化专业教学资源库,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,