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伺服驱动器控制实训

第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍

、产品概述

二、产品特点2

三、技术性能2

第二章交流伺服电机及驱动器的使用3

一、交流伺服电机及驱动器介绍3

二、交流伺服电机驱动器及伺服电机的选型4

三、交流伺服电机及驱动器的接线4

四、控制模式6

五、I/O信号说明6

六、参数表9

七、显示和操作9

八、故障处理及报警处理方法11

第三章实训项目14

实训一交流伺服电机驱动器的参数设置14

实训二PLC控制伺服电机的转向和速度15

实训三小车综合运行控制16

实训四三菱伺服软件控制伺服运行20

实训五小车位置控制24

第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍

一、产品概述

“SB15伺服驱动器实训模块”是根据《机电一体化技术》、《可编程控制器及其应用》等课

程实训教学的需求而研制的，该实训模型由运动小车、滚珠丝杆传动机构、三菱MR-E系列交流

伺服电机及伺服驱动器、检测传感器等组成，适合机电一体化、电气工程、自动化等专业实训教学。

二、产品特点

“SB15伺服驱动器实训模块”为电机控制及电气实训课程的教学平台，可完成传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、加减速控制、点动控制、位置控制等实训内容。

该系统为学生提供一个具有高度完整性、开放性、安全性的实训平台。

通过实际动手操作，加深对伺服电机原理及性能的深入理解，可以使学生对自动控制系统形成一定的认知。

三、技术性能

1.输入电源：

单相三线AC220V±10%50Hz

2.工作环境：

温度-10C〜40C相对湿度w85%（25C）海拔v4000m

3.装置容量：

v1.0kVA

4.外形尺寸：

680*300*150mm

第二章交流伺服电机及驱动器的使用

一、交流伺服电机及驱动器介绍

交流伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。

交流伺服电机的转子

有笼型和杯型两种，它的转子电阻都做得比较大，其目的是使转子在转动时产生制动转矩，使其控制绕组不加电压时，能及时制动，防止自转。

两个定子的结构完全相同，并在空间相差90°。

其中一组为励磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机一种两相的交流电动机。

通

入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，旋转磁场的转向决定了电机的转向，

当任意一个绕组上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的方向也发生改变。

交流伺服电机的控制方式分为幅值控制、相位控制和幅相控制三种。

三种控制方式中相位控制方式特性最好，幅相控制线路最简单。

与普通亮相异步电机相比，伺服电机具有以下特点：

1.伺服电机应有较宽的调速范围；

2.当励磁电压不为零，控制电压为零时其转速也为零；

3.机械特性应为线性并且动态特性要好

4.伺服电机的转子电阻应当大，转动惯量应当小

三菱通用AC伺服MR-E系列是在MR-J2-Super系列的基础上开发啊，保持了高性能但是限定了功能的AC伺服系列。

控制模式有位置控制、速度控制2种模式，而且能够切换位置控制和速度控制进行运行。

因此它适用于以加工机床和一般加工设备的高密度定位和平稳的速度控制为主的范围宽广的各

种领域。

它载有实时自动调谐功能，能机械的按照伺服增益进行自动调整。

MR-E系列伺服电机

的编码器采用10000脉冲/转分辨率的增量位置编码器，可进行高密度定位。

、交流伺服电机驱动器及伺服电机的选型

（1）额现铭W

POffiW：

4QQW___|

[NFtT边「石匸J卩应3C-23C『戈熹

PH-1PH2CP-23qV6QHt

3颈存旣3。

乂钿岛肿二

仇7FI：

FDY0-怖口恥$“：

柑灼m讣

JC\XXAVVjG2Z

卜表所示为何报放人器与伺服电机的细合,帯电磁制动器和减速器的亦

是和同组合。

伺服放大器

伺服电机

HC-KFED

UC-SFE^2000rmin

MR-E-10A

MR-E-20A

MR-E-40A

—一

MR-E-70A

（注）52

MR-E-100A

102

MR-E-2000A

152202

注:

HC-SFE52因伺服放人器与的住产时间不同,冇的不疔甌疡冇关间题可向木公司咨询.

我们这套小车控制系统实训模型选用的是MR-E-20A-KH003的伺服驱动器和

HF-KN23JK-S100的伺服电机

三、交流伺服电机及驱动器的接线

1.功能框图（见下图）

ili：

hMRElOA20A屮无内'fitl'fl-JllSL

2.MR-E-70A以卜的恫眼收大器I】J术川'MBAC23OV的LJS「L源连楼别

LHL2.L3I：

不做冊1连处

天煌教仪

…，■-■SB15小车运动控制实训模型

四、控制模式

1、位置控制模式

川最高SOOkpps釣高速林冲恥执讦电机时（ft转速虞和方向时控制，分辨率为10000脉冲/转的吕粘度定位*

力外，位貰T帶功能町根掘应备从2种jjA'P选择适艸的方式.对丁总变的位胃指令町实现，涓的启动和停止。

因为要保护1拱El!

路的功率鼎休背佗2闵总创的加减速或过负拔弓血的过屯涼的影响，在何服放人器小采川箝形屯路进行转矩限止，口」川参数將该转矩限止位变虫力帑尊扯U

2、速度控制模式

川山参数构成的内部速废指令［域多7速）対何服电机的旋转速度和力向进行扁密度的卡滑控制・

力外［对丁速度指令，它还JI冇进行加减速时的他数殳咼和停止时的伺服锁定功能Q

五、I/O信号说明

1•信号排列

天煌教仪

2.CN1的信号功能

因控制枚的不卜］,连復罰胸佶弓呀配也不冋，请参观卜衣。

在相关豔数忙内记载的番数弓的弓I脚.E川该銮数变虫■佶号“

•―翅器

引脚号

（J±l）

I/O

V「:

W1.'

相"数

P/S

VIX

VIN

OPC

——

；"'''''—

RES

RESySTl

STI

43—48

SON

SOX

13〜18

LOF

ST2

13-48

LSF

LSP

Nll13-48

LSX

LSN

.I.S・18

EMG

EMC

ALM

INP

INF/SA

ZSF

2SF

工亍尸

Mol.19

厂71

■-..

j一

LAR

r—-

h'''—

LER

LBR

r-—

LZR

PG■■'

二

FF■'

二

NG■-

1—

LNP

NP/

—

~''''

注1,I：

输入佶兮.0：

输岀佶弓

2.F:

心置挖制按式・S；速度控制模式.F/S；位置/速度控制切换模式

3.符号说明

简称

信号名称

简称

信号名称

3C：

-X

伺服ON

准备就绪

LSP

正转行程终端

ZSP

零速度检测

LSX

反转疔稈终端

INP

定位结束

清除

速度达到

SP1

速度选样1

ALM

故障

SF2

速度选趣-

吓G

警告

比例控制

编码器Z相脉冲（集电极开路）

STI

正特起动

VBR

电嫌制动器互锁

ST2

反转起动

編码冲（差动駆动）

转矩限止选择

LZR

RES

复位

编码;相脉冲｛差动骡动）

EMG

外部紧急停止

LAR

LOP

控制切换

编码器B相脉冲｛菱动驰动）

正转，反转脉冲串

LBR

VIN

敢字I/F用电源输入

OPC

集电极M路电沁输入

数宁I/F用公共蜩

TLC

中

控制公共端

VLC

速岌限门

忡

六、参数表

家致一览表

No.

简称

名称

捽制很式

初始值

单他

用户设

基木

*ST¥

■■■11I'.购件选择

P-S

（注"

*OP1

功能选择1

P-S

0002

宁

ATU

11动调谐

P・S

0105

CMX

电于齿轮分子（捋令脉冲倍率分子〉

冲

CDV

电子齿轮分母〔捋皆脉冲倍率分母｝

TNP

到达也盘范用

100

pulse

PG1

位誉控亂增益1

rad/s

PST

位置指令加涯速时间#»｛位置平滑）

SCI

内部連度指令】

100

r-'min

SC2

内部速度指令2

500

r/min.

SC3

内部速度指令3

1000

r■-min

STA

速度加速时闾犠数

STB

速度臧速吋间讥

SIC

S形加减蜚时间常址

生产厂址逝用

---...

恵：

姑号设置

P*S

*BPS

卅行迪信刈能选择、报警记录清璧

P-S

0000

MOD

磁拟监视器输出

0100

状-蛊応示选择

P•S

0000

+BLK

參数弓入禁止

P•S

0000

七、显示和操作

1.显示流程

通过伺服放大器前面的5段7位LED显示器，可进行状态显示和参数设定。

显示器可用以设定运行参数、故障诊断及确认运行状态。

按一次“MOD”“UP'、“DOWN开关，将显示以下

画面。

扩展参数的读写可通过参数No.19使读出和写入生效。

注：

电源接通时.状杏显示的柑始显示内容方式会毬若控制蟆式的不同而异“

览置披制模武：

反馈脉冲累积（C）.遭度控制模式电机逋度⑴，转矩桂制槓武:

转拒捋守电圧伍人此外，用娄独陽.怡,可改变电源樓通si状杰显示初皓显示的内容。

2•状态显示

运行时，可通过5位7段LED显示器伺服的状态，并可用UP/DOW按钮可以任意改变显示

内容。

选择了现实内容后，就会出现相应的符号，这时按SET按钮，数据就会显示出来。

八、故障处理及报警处理方法

1.位置控制模式

故障检查表

启动过理

故障现象

ttt*9

可能的鯛

翹电源

-LED不盂•LED亮，

第头CNIA-CN1B-CN2-CN3

菠踊故障依旧施，

1.幀粧故障

2.伺财t黑故障

糕头的ACN1B拔出辰故障

CM电卿臥

鸚CN2拨出氐故障排咯

L飜器蠟瞰=

3.编码鼬陽

揍头CN3捷出底故耦黑

CN3电麴除

镰皿2节查槻m排鮒趾

耐躺号

fON

鍊12节査娜因.排馳陆

栈有砌锁定（翩电机的觎于自由狀謝

1.酬甌器陽认鵰麒器豁已进誥备轨

1检酬部⑷騁确认同斷启（SON）舊号是否已戢途

1曲孰朝开腳号（蹄《）・

2.COM端未接DC却V电羸

SU指令渝隔）

砌电机磁枚

瞅指令糾秫低

1.接鵜逞

（a）集电板开駆冲串榆入眈0P蹣符接叽抓电羸

⑹LSP/L弧-SGN闻未接通,

2.未措人衲乱

】：

与翻雛跚电缆接黠低1细血只的號错畀

斗

龊牒直速度襪魚

按嬲下歩黜确益调艇

1.提商自动髓醴的極漣飙

1IMrk嗾壯的加觴来题自如益调鼠

粧调整不生

顶解动Mtm

fW帧的轴左右簸泳

按酿下方皤酬益调凰m髓安竝症咖術俶壯的彌速来锁自菇益灌.

漕鋼整不当・

产生位脈益

睛定齡斛累辄反麟冲勰帧豪电胭皤溜正贏

勰期餓冲计鵝诫

Screen2ExeiInk

3.速度控制模式故障检查表

r启前瞬

故暉现累

可ms

權通电原

LED磁

■LED抵

ftlbChllA^CNlBCNaCNJ

拔出后故阳依1口存崔*

1.电穩側障*

1柯服故福故離

按头CMA-CNIB械出后.故障排除*

CN1屯现騷瓶

費头CN2fltm故障排臥

1.SMB电境轆

2.飆器故

接去匚X3摊岀恳故障排躺

CN3电嘶

发生报警*

M10.2节.消险故障康国.

伺眼开加

3ON

參脱1们节甬除故障丽打

秋有何屈锁定电机的Hit于自rti状蛊）

1.杭竟外祁I/O歯寻甌洞限开启

（SON）信号是否已餐接建・

2•用外SU侣号隔産制腿开启佔号是否为DN。

1.块输人伺服开启憎号.

2.COMg耒接DC2W也源

正恥TI）或醐

（ST2））开歸号

SON

伺昵电机不旋骑"

通过泉示器确认

（VC）的曹隔斑

輪A檢扭島連匱描令为D肌

通过显示器确认I/O措号WON/

Q评状蕊

LSP■LSN'STIST2处于OFF

卅认内部速腔捲》1一?

阿设定"（t^S-10,72-15}.

确认转世駁制1的谡定，

（MN&28）

精矩限!

M水平低丁负黴转生.

使用转矩限制（TLA）的场

41S过显示霧确认其愉人电压・

转他限鬧水平船T啖或祐嚨.

调整增益

髓更转时，速如磴

用减下歩骥取曲调整：

1.槌髙自跡堆益调整的«gts.

2-觅迎进打X斗次1'＜上的加闕速以完展自动坤益调琵

咖整不当。

负载转动惯师太尢导萌K电机的抽左右振动。

按照味F的方法竇碰调整.

如舉能够全运紀£11疔3*4

狀以上的加誠述来完成自动增益圏

治益询惓不豈・

4.报警及警告代码

运行中发生故障时会产生报警或警告信息。

发生报警时ALM-SG之间即被切断。

参数No.49

设定为□□口1时能够输出报警代码，报警代码是通过各针脚与SG直接按ON/OFF犬态来输出。

正常时刻输出报警代码设定前的信号：

（CN1B-19:

ZSP,CN1A-18:

INP和SA,CN1A-19:

RD）。

报警输出代码表：

见MR-J2S-20A“伺服放大器技术资料集”P10-5页。

5.报警的处理方法

发生报警，故障信号（ALM处于OFF状态，同时动态制动器开始动作，显示器将显示报警

代码

报警代码内容及处理方法，见MR-J2S-20A“伺服放大器技术资料集”P10-6---P10-11页。

6.警告的处理方法

在发生过载警告的场合如果还继续运行，根据负载情况，可能会发生报警，使伺服不能正

常运行。

警告（AL.E6和AL.EA）发生后，伺服变为OFF状态。

消除报警原因，见MR-J2S-20A“伺服放大器技术资料集”P10-12页。

第三章实训项目

实训一交流伺服电机驱动器的参数设置

、实训目的

1•通过实验理解交流伺服电动机的参数设置。

2•增强实际操作的能力。

、实训仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

实训装置

THPFXC-2B

1台

三、实训原理

根据交流伺服放大器的速度运行控制方式，在设定好电机内部参数后通过改变外部接线实现速度控制。

四、实训内容与步骤

1.用实验导线将EMG-SON-GN之间连接起来接到主机的COM端子，+24V-OPC连接起来接三菱主机上的24V端子，按“MODE键切换模式，显示进入诊断模式，此时显示RD-OF，再按上、

下箭头键，直到显示TEST1时按SET键二秒以上，此时数字显示d-01并且最后位小数点闪动。

2.按上、下键，可控制电机做正转或者反转运动。

至此确认电机编码线和电机线连接无误。

重新设置，进入参数模式，按照下图所示，分别修改相关参数。

显示•效号

捲下卅ns节码就发生变优f

按罢次KSET"

捋宦參赃号的设定值将囚烁"

按2做TP"

闪媒期闻可以更盘设定値*

（口口口丢遽度控制棋式）

燮下“SET"确汎a

引脚功能设定

速度指令

P001002

五、实训报告

PO81

1.写出在测试模式时参数的设置和运行电机的方法。

实训二PLC控制伺服电机的转向和速度

、实训目的

1、学习编写PLC控制伺服电机程序

2、学会运用PLC控制伺服电机的转向

、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

实训装置

THPFXC-2B

1套

二菱编程电缆

1根

计算机（带GXDeveloper软件）

1台

自备

三菱可编程控制器

数字量8入/8出以上

.一台

三、控制要求

1.“手动/自动”开关拨向手动端电机反转转运行一段距离，“启动/停止”开关拨向启动端

电机正转转运行一段距离，同时拨动两个开关电机停止运行。

2.运行到行程开关处时，电机停止运行。

四、端口分配

1.端子分配及功能表

序号

PLC地址（PLC端子）

符号

功能说明

启动/停止

左转

手动/自动

右转

输出脉冲

电机转动方向

2•伺服参数设置

P0设为1000

五、实训步骤

1.根据端子分配表接线，用实验导线将EMG-SON-GN之间连接起来接到主机的COM端子，

+24V-OPC连接起来接三菱主机上的24V端子。

2.所有连线检查无误后方可上电。

3.按照“伺服参数设置”正确设置伺服驱动器的参数。

（设置操作参见伺服驱动器使用说明）

4.按照控制要求、端子分配表编写控制程序。

编写完成程序，根据提示信息修改程序，直至无误。

5.用SC-90电缆连接PLC编程口和计算机串口，打开PLC主机电源，将程序下载至PLC中,下载完成后将PLC的“RUN/STOP开关拨至“RUN状态。

6.按照控制要求，拨动“启动/停止”、“手动/自动”开关，观察系统的动作情况是否符合控制要求。

适当修改程序直至完全符合控制要求中的事项。

实训三小车综合运行控制

手动子程序流程图

自动子程序流程图

六、端口分配

序号

PLC地址（PLC端

子）

面板端子

功能说明

二菱

“1”号键值信号输出

“2”号键值信号输出

“3”号键值信号输出

A（传感器信号）

左侧传感器信号输出

B（传感器信号）

中间传感器信号输出

C（传感器信号）

右侧传感器信号输出

手/自动

手动/自动模式选择开关

启动/停止

启动/停止选择开关

X10

左行程开关

10.

X11

右行程开关

11.

脉冲输入端

12.

A（位置显示）

数码显示控制端子A

13.

B（位置显示）

数码显示控制端子B

14.

旋转方向控制

15.

左行指示

16.

右行指示

17.

报警

系统报警信号输出

七、实验步骤

1.按照端口分配表接线，用实验导线将EMG-SON-GN之间连接起来接到主机的COM端子,+24V-OPC连接起来接三菱主机上的24V端子。

连接PLC与小车运动实物模型；

2.将“启动/停止”拨至“启动”状态，将“手动/自动”开关首先拨至“自动”状态，观

察小车运行状态，记录小车运行规律；

3.将“手动/自动”开关首先拨至“手动”状态，点击“1、2、3、”键值按钮，观察小车运

动状态；

八、实例程序（参见配套光盘）

实训四三菱伺服软件控制伺服运行

、实训目的

1.熟悉三菱伺服软件的安装及使用。

2.通过伺服软件设置伺服驱动器的运行参数。

3.通过伺服软件的使用来控制伺服电机的运行。

、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

实训装置

THPFXC-2B

1套

三菱伺服通信线

MR-CPCATCBL3M

1根

计算机（带伺服软件）

1台

自备

三、控制要求

1.通过伺服软件的参数设置及控制伺服电机的运行时要注意外围设备的位置，以防发生碰

撞损坏设备。

2.在设定的参数中，若伺服发生报警，应按照报警代码来排除报警。

3.错误的设定可能导致无法预期的运行，应该参照资料进行设定。

4.在实训时要把电脑与三菱伺服驱动器的通信连接线连接好。

5.用实验导线将EMG-SON-GN之间连接起来接到主机的COM端子，+24V-OPC连接起来接三

菱主机上的24V端子。

四、实训步骤

1.系统安装

默认安装Diski文件夹下的Stup.exe。

2.软件使用

（1）

软件安装完成，打开“开始”t“程序”t“MELSERVA“SETUPS_W宀“SETUP154C,

（2）在弹出窗口选择菜单“参数”

（3）在下拉窗口中选择"参数设定”

带■*标记的举敷谟定启-请将■!

硼睑大器的电遁断开-很.

戟數值|

（4）在弹出窗口中选择“批量读取”，读出伺服驱动器内的读写参数。

s;参st-览

發豹一览表

文忤呂

「Pr.塔称

设定垃

单位

设定范困亠

写Att）

*拒制福式-更峑制动选件选握

1000

OOnO-T7L2jM

才功能选择L

oao2

OaDD-011311

槻対£1

目动调空

0105

0001-042F11

指令城冲倍率另子

5Q|

Q-^5535

看林冲倍率分母

1-6S535

定位范園

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