FANUC 数字伺服参数设定、主要参数调整及维修.pdf

数字伺服参数设定 主要参数调整及维修数字伺服参数设定 主要参数调整及维修 中国机电设备与维修改造技术协会 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 北京蓝拓机电设备有限公司 2005 年年 7 月月 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 2 目录 1 伺服参数的设置 6 1 1 数字伺服框图及工作原理 6 1 2 与数字伺服相关的参数 8 1 3 数字伺服画面调用 12 对于 Series 0 C 0D 12 对于 Series 15 A B 15i 12 对于 Series 16 18 20 21 12 1 4 数字伺服参数的初始化设置 14 2 维修过程中主要伺服参数的调整 21 2 1 停止时震荡相关调整参数 21 2 1 1 开通速度环的比例增益高速处理有效 21 2 1 2 使用 250 s 加速反馈功能 22 2 1 3 改变停止时的比例增益 22 2 1 4 使用 N 脉冲抑制功能 23 2 1 5 若有低频波动 增加负载惯量比 24 2 1 6 将负载惯量比恢复到初始值 选择电机规格号后 系统自动设定的值 24 2 1 7 不断增加速度环的比例增益 PK2V 24 2 1 8 降低位置环增益 24 2 2 运动中震荡相关调整 参数 25 2 2 1 TCMD 转矩指令过滤器 26 2 2 2 采用双位置环控制 受功能参数限制 27 2 2 3 振动抑制功能 29 2 2 4 采用机械速度反馈功能 31 2 2 5 精加 减速功能有效 32 2 3 全闭环运动中震荡相关调整参数 34 2 3 1 按静止时的振荡调整 34 2 3 2 双位置环反馈功能 34 2 3 3 使机械速度反馈功能有效 参见上一节 34 2 3 4 降低位置环增益 34 2 4 累计进给 35 2 4 1 若无超调 35 2 4 2 取消超调 35 2 4 3 使 PI 控制有效 增加速度环增益 PK1V 35 2 4 4 调整速度环积分增益 35 2 5 超调时相关调整参数 36 2 5 1 使 PI 控制有效 36 2 5 2 增加负载惯量比 40 2 5 3 使超调抑制功能有效 调整速度环增益 PK3V 40 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 3 2 5 4 删掉第 3 步中的设定值 只调整速度环的增益 PK3V 40 2 5 5 超调抑制功能 2 有效 41 3 IB IC 18I 系列 FSSB 的设置 42 3 1 概述 42 3 2 手工设定 1 43 3 3 自动设定 44 3 3 1 在放大器设定画面 44 3 3 2 按 SETING 软键 44 3 3 3 在轴设定画面上 44 3 3 4 按 SETING 键 44 放大器设定画面 45 轴设定画面 46 放大器的维护画面 47 4 伺服报警与故障处理 56 4 1 伺服的基本连接和电压规格 56 4 2 报警显示 CRT LCD 报警内容 58 4 3 电源单元状态灯说明 62 4 4 电源单元七段显示管报警 64 4 5 伺服放大器模块的报警 67 4 5 1 异常电流报警 七段显示管 8 9 A b C d 和 E 报警 69 4 5 2 伺服报警灯 2 号报警 输入功率电压低报警 69 直流环电压低报警 七段显示管 5 报警 69 4 5 3 伺服放大器风扇故障 七段显示管 1 报警 69 5 主轴模块 七段显示管 报警 70 5 1 初始化灯不亮 72 5 2 主轴放大器模块七段显示报警分类 73 5 2 1 Alarm code 01 74 5 2 2 Alarm code 02 74 5 2 3 Alarm code 03 75 5 2 4 Alarm code 04 75 5 2 5 Alarm code 07 75 5 2 6 Alarm code 09 76 5 2 7 Alarm code 11 76 5 2 8 Alarm code 12 76 5 2 9 Alarm code 13 77 5 2 10 Alarm code 15 77 5 2 11 Alarm code 16 78 5 2 12 Alarm codes 19 and 20 78 5 2 13 Alarm code 24 78 5 2 14 Alarm code 25 78 5 2 15 Alarm code 26 79 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 4 5 2 16 Alarm code 27 80 5 2 17 Alarm code 29 80 5 2 18 Alarm code 30 81 5 2 19 Alarm code 31 81 5 2 20 Alarm code 32 82 5 2 21 Alarm code 33 82 5 2 22 Alarm code 34 82 5 2 23 Alarm code 35 83 5 2 24 Alarm code 36 83 5 2 25 Alarm Code 39 84 5 2 26 Alarm code 40 84 5 2 27 Alarm code 41 85 5 2 28 Alarm code 42 86 5 2 29 Alarm code 43 86 5 2 30 Alarm code 44 86 5 2 31 Alarm code 46 86 5 2 32 Alarm code 47 86 5 2 33 Alarm code 49 88 5 2 34 Alarm code 50 88 5 2 35 Alarm code 51 88 5 2 36 Alarm codes 52 and 53 88 5 2 37 Alarm code 54 89 5 2 38 Alarm code 55 89 5 2 39 Alarm code 56 89 5 2 40 Alarm code 57 89 5 2 41 Alarm code 58 89 5 2 42 Alarm code 59 90 6 伺服报警诊断 91 6 1 伺服画面中的报警 91 6 2 报警内容说明 93 6 3 详细报警分析及解决方案 94 6 3 2 反馈断线报警 96 6 3 3 过热报警 97 6 3 4 无效的伺服参数设定 97 6 3 5 串行编码器报警 98 6 3 6 其他报警 99 6 4 伺服软断线报警主要调整参数 101 7 如何更换保险和交换线路板 103 7 1 模块结构 拆装方法 103 7 1 1 60 90 mm 宽模块 104 7 1 2 150 mm Width Module without the Connector Module 105 7 2 保险的更换 108 7 2 1 电源模块保险的更换 108 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 5 7 2 2 放大模块 伺服模块和主轴模块 111 7 3 其他部分 113 7 3 1 主轴放大器 ROM 和主轴传感器模条的更换 113 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 6 1 伺服参数的设置 伺服参数的设置 1 1 数字伺服框图及工作原理 作为数控系统 一般采用位置环 速度环 电流环 力矩 三环控制 如图所示 速度环控制框图 MCMD Machine Command 机床指令 VCMD Velocity Command 速度指令 TCMD Torque Command 力矩指令 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 7 力矩环控制 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 8 1 2 与数字伺服相关的参数 概述 CNC 中经常使用的术语解释如下 最小指令增量 从 CNC 送到机床的最小指令单位 0 001mm 检测单位 检测机床位置的最小单位 0 001mm 指令倍乘比 CMR 使 CNC 指令脉冲的权与来自检测器脉冲的权相 匹配的常数 2 检测倍乘比 DMR 使 CNC 指令脉冲的权与来自检测器脉冲的权相 匹配的常数 基本轴参数的设置 数据形式 位型参数 INM 输入单位 0 公制输入 1 英制输入 数据形式 位型参数 ISA ISC 设定最小输入单位和最小移动单位 ISC ISA 最小输入单位 最小移动单位 简称 0 0 0 001mm 0 001deg 或 0 0001inch IS B 0 1 0 01mm 0 01deg 或 0 001inch IS A 1 0 0 0001mm 0 0001deg 或 0 00001inch IS C IPR 设定单位按 IS A IS B IS C 公制输入时 是否把各轴的最小设定单位设 定为最小移动单位的 10 倍 0 不设定为 10 倍 1 设定为 10 倍 当 IPR 设定为 1 时 最小设定单位变为如下表所示 设定单位 最小设定单位 IS B 0 01mm 0 01deg 或 0 001inch IS C 0 001mm 0 001deg 或 0 0001inch 1010 CNC 控制轴数 1001 INM 1004 IPR ISC ISA 8130 CNC 总控制轴数 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 9 请按下表设定各控制轴的程序名称 轴名称 设定值 轴名称 设定值 轴名称 设定值 X 88 U 85 A 65 Y 89 V 86 B 66 Z 90 W 87 C 67 数据形式 字节轴型 数据范围 1 2 3 控制轴数 设定各控制轴为对应的第几号伺服轴 通常 控制轴号与伺服轴号的设定值相同 所谓的控制轴号 就是表示设定轴型参数或轴型机械信号的序号 使用主轴作为控制轴时 设定为 1 如果屏蔽该伺服轴时也应设为负值 如果屏蔽该伺服轴时也应设为负值 参数 CSS No 3704 7 设定为 1 时 第二串行主轴可指定为 Cs 轮廓控 制轴 参考连接说明书 功能 B 63833C 1 中关于 FSSB 的设定 有关指令检测倍率和指令倍率的设定 最小移动单位 反馈脉冲 图中设定 CMR 与 DMR 的比率 以便使误差计数器的正输入比率等于负输 入比率 参考计数器容量指定栅格方式返回参考点的栅格间隔 注意 最小指令增量 检测单位 CMR 和 DMA 之间的关系如下 最小指令增量 CMR X 检测单位 电机每转移动量 检测单位 DMR X 检测器每转脉冲数 N DMR M 1020 各轴的编程名称 1023 各轴的伺服轴号 x CMR 指令倍率 误差寄存器 D A 转换器 参考计数器 x DMR 检测倍率 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 10 参考计数器容量 栅格间隔 检测单位 栅格间隔 脉冲编码器 1 转的移动量 此外 几个重要的伺服调整参数是 数据形式 字轴型 数据单位 0 01s 1 数据范围 1 9999 该参数设定各轴的位置控制环的增益 进行直线与圆弧等插补 切削加工 时 请将所有轴设定相同的值 机床 只做定位时 各轴可设定不同的值 环路增益越大 则位置控制的响应越 快 但如果太大 伺服系统不稳定 位置偏差量 误差寄存器内累积的脉冲量 和进给速度的关系如下 进给速度 位置偏差量 环路增益 60 单位 位置偏差量 mm inch 或 deg 进给速度 mm min inch min 或 deg min 环路增益 s 1 注意 当机床由于机械间隙引起的振荡时 可以通过适当减少位置环增益减少机床 的振荡 但是会损失定位精度 数据形式 字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 32767 该参数设定各轴的到位宽度 机床位置与指令位置的差 位置偏差量的绝对值 比到位宽度小时 机床 即认为到位了 机床处于到位状态 数据形式 字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 32767 设定各轴切削进给时的到位宽度 本参数在参数 No 1801 4 CCI 为 1 时有效 数据形式 双字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 99999999 1825 各轴伺服环增益 位置环增益 1826 各轴到位宽度 1827 各轴切削进给的到位宽度 1828 各轴移动中允许的最大位置偏差 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 11 该参数设定各轴移动中的最大允许位置偏差量 移动中位置偏差量超过最大允许位置偏差量时 会出现伺服报警并立刻停 止运行 和急停相同 通常在参数中设定快速移动的位置偏差量 并考虑一些裕量 通过伺服诊断画面可以观察到此实际值 在画面的右侧 POS ERROR 后 面为实际偏差值 单位 m 数据形式 字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 32767 该参数设定各轴停止中的最大允许位置偏差量 停止中位置偏差量超过最大允许位置偏差量时 会出现伺服报警并立刻停 止运行 和急停相同 数据形式 双字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 99999999 该参数设定各轴伺服关断时的位置偏差量极限值 伺服关断时的位置偏差量超过位置偏差量的极限值时 会出现伺服报警 NO 410 并立刻停止运行 和急停相同 通常与停止时的位置偏差量 极限值 参数 NO 1829 的设定值相同 数据形式 双字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 0 99999999 偏移参考点时 偏移量为该参数的设定值 可设定的栅格偏移量应小于参 考计数器容量的最大值 数据形式 字轴型 数据单位 检测单位 数据范围 9999 9999 设定各轴的反向间隙补偿量 接通电源后 机床以返回参考点相反的方向 运动时 进行第一次反向间隙补 1829 各轴停止时允许的最大位置偏差 1830 各轴关断时允许的最大位置偏差 1850 各轴的栅格偏移量 1851 各轴反响背隙补偿量 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 12 1 3 数字伺服画面调用 对于 Series 0 C 0D 按键 数次 直到翻出伺服显示画面 按翻页 键 显示相应的伺服轴画面 经过上述操作如果不能够显示伺服画面 确认下面的参数设定是否正确 SVS 0 0 显示伺服画面 对于 Series 15 A B 15i 按键 数次 直到翻出伺服显示画面 按 键 显示相应轴的伺服画面 对于 Series 16 18 20 21 按 键 SYSTEM SV PRM SV TUN 经过上述操作如果不能够显示伺服画面 确认下面的参数设定是否正确 SVS 0 1 显示伺服画面 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 13 伺服画面中的报警 对应相应的诊断画面如下表所示 Series 16i diagnosis screen 报警详细说明参见第 6 部分 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 14 1 4 数字伺服参数的初始化设置 由于数字伺服控制是通过软件方式进行运算控制的 而控制软件是存储在伺服 ROM 中 通电时数控系统根据所设定的电机规格号和其它适配参数 如齿轮传 动比 检测倍乘比 电机方向等 加载所需的伺服数据到工作存储区 伺服 ROM 中写有各种规格的伺服控制数据 而初始化设定正是进行电机规格号和其它适配参 数的设定 设定方法如下 在紧急停止状态 接通电源 确认显示伺服设定调整画面的参数 SVS 0 1 显示伺服画面 按照下面顺序 显示伺服参数的设定画面 按 键 SYSTEM SV PRM 使用光标 翻页键 输入初始设定必要的参数 1 初始设定位 3 PRMCAL 1 进行参数初始设定时 自动变成 1 根据脉冲编码器的脉冲数自 动计算下列值 PRM 2043 PK1V PRM 2044 PK2V PRM 2047 POA1 PRM 2053 PPMAX PRM 2054 PDDP PRM 2056 EMFCMP PRM 2057 PVPA PRM 2059 EMFBAS PRM 2074 AALPH PRM 2076 WKAC 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 15 1 DGPRM 0 进行数字伺服参数的初始化设定 1 不进行数字伺服参数的初始化设定 0 PLC01 0 使用 PRM 2023 2024 的值 1 在内部把 PRM 2023 2024 的值乘 10 倍 2 电机 ID 号 选 择 所 使 用 的 电 机 ID 号 按 照 电 机 型 号 和 规 格 号 中 间 4 位 A06B XXXX BXXX 列于下面的表格中 对于本手册中没叙述到的电机型号 请参 照 系列伺服放大器说明书 例 电机类型 1 5000i 2 5000i 4 3000i 8 3000i 电机规格 0202 0205 0223 0227 152 252 155 255 173 273 177 377 电机类型 12 3000i 22 3000i 30 3000i 40 3000i 电机规格 0243 0247 0253 0257 电机类型号 193 293 197 297 203 303 207 307 Ci 系列伺服电机 电机类型 C4 3000i C8 2000i C12 2000i C22 2000i 电机规格 0221 0226 0241 0246 电机类型号 171 271 176 276 191 291 196 296 3 任意 AMR 功能 4 CMR CMR 为 1 2 1 27 CMR 为 0 5 48 1 设定值 100 CMR 设定值 2XCMR 5 关断电源 然后再打开电源 6 进给齿轮比 N M F FG 注意 设定为 00000000 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 16 设定半闭环 脉冲编码器 注 1 F FG 分子 32767 电机每转所需的位置反馈脉冲 F FG 分母 32767 1 000 000 注 2 不能约分小数 注意 1 对分子和分母 最大设定值 约分后 是 32767 2 对柔性齿轮比 i 脉冲编码器假定电机每转有 1000000 个脉冲 3 如果计算电机转数时使用了 值 比如使用齿轮和齿条 假定 值 近似为 355 113 例 对检测单位为 1 m 指定如下 丝杆导程 mm rev 所需的脉冲数 脉冲 转 F FG 10 20 30 10000 20000 30000 1 100 2 100 或 1 50 3 100 例 对旋转轴 机械有一 1 10 的减速齿轮和设定为 1000 度的检测单位 则电机每转一 转工作台旋转 360 10 度的移动量 对工作台而言 每 1 度所需脉冲为 1000 位置脉冲 电机一转的所需移动量为 F FG 分子 F FG 分母 36000 1000000 36 1000 例 使用 0 5 um 刻度来检测 1 um 距离 设定如下 F FG 分子 F FG 分母 L 1 L 0 5 1 2 设定独立脉冲编码器 全闭环 依照最小检测单位移动量的 F FG 分子 32767 位置反馈脉冲量 F FG 分母 32767 1 000 000 注 2 不能约分小数 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 17 计算例 7 移动方向 111 正向 111 负向 8 速度脉冲数 位置脉冲数 串行 i 脉冲编码器或串行 脉冲编码器时 设定单位 1 1000mm 设定单位 1 10000mm 参数号 闭环 半闭环 闭环 半闭环 高分辨率设定 2000 xxxxxxx0 xxxxxxx1 分离型检测器 1815 00100010 00100000 00100010 00100000 速度反馈脉冲 2023 8192 819 位置反馈脉冲 2024 NS 12500 NS 10 1250 注 1 NS 为电机一转的位置反馈脉冲数 4 倍后 2 闭环时 也要设定 PRM 2002 3 1 4 0 9 参考计数器 参考计数器的设定主要用于栅格方式回原点 根据参考计数器的容量使电机 转一转 所以 参考计数器设定错误后 会导致每次回零的位置会不一致 也即回零点不准 参考计数器容量设定值是指电机转一转所需的 位置反馈 脉冲数 或者设 定为该数能够被整数除尽的分数 也可以理解为返回参考点的栅格间隔 所以 参考计数器容量 栅格间隔 检测单位 栅格间隔 脉冲编码器 1 转的移动量 设定举例 丝杠螺距 栅格间隔 检测单位 所需的位置脉 冲数 参考计数器容量 栅格宽度 10 mm 转 0 001 mm 10000 脉冲 转10000 10 mm 20 mm 转 0 001 mm 20000 脉冲 转 20000 20 mm 30 mm 转 0 001 mm 30000 脉冲 转 30000 30 mm 将电源关闭 然后再接通 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 18 10 FSSB 显示和设定画面 通过一个高速串行总线 FANUC 串行伺服总线 或 FSSB 连接 CNC 控制 单元到伺服放大器 只用用一根光缆 可显著减少机床电气的电缆使用量 轴设定会根据轴和放大器内部之间关系自动计算并输入到 FSSB 设定画面 参 数 1023 1905 1910 1919 1936 和 1937 会按计算结果自动定义 具体设定方法见第 3 部分 iB iC 18i 系列 FSSB 的设置 注意 在设定伺服参数之前 请确认下面的数据是否准备 数控系统类型 如 0ic 伺服电机规格号 6 2000 内装式编码器电机 A1000 分离型编码器电机 Y N 电机每转机床移动发出的脉冲数 10mm 每转 机床检测单位 0 001mm 数控指令单位 0 001mm 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 19 附 电机号 motor No 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 20 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 21 2 维修过程中主要伺服参数的调整 2 1 停止时震荡相关调整参数 2 1 1 开通速度环的比例增益高速处理有效 FUCTION 1 功能 1 速度环的比例增益高速处理有效 7 6 5 4 3 2 1 0 PK2V25 b7 1 速度环的比例增益高速处理有效 2017 PK2V25 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 22 2 1 2 使用 250 s 加速反馈功能 250 s 加速反馈功能意义 加速反馈功能是利用电机速度的反馈信号乘以加速反 馈增益 对转矩命令进行补偿 从而实现对速度环的振荡进行控制 该功能可以稳定下列不稳定的伺服系统 当电机和机床之间是弹性连轴节连接时 机床负载惯量大于电机的惯量 在摆动频率为 50 150Hz 时 该功能有效 下图为具有加速反馈功能的速度环框图 为使 250 s 加速反馈功能生效 参数必须为负值 注 若加速反馈的增益太大 在加 减速期间会出现异常的声响和振荡 为解决 这一问题 应降低增益的绝对值 FUCTION 2 功能 2 加速反馈 典型的设置 10 10 20 2 1 3 改变停止时的比例增益 FUNCTION 3 改变停止时的比例增益 7 6 5 4 3 2 1 0 K2VC b3 1 改变停止时的比例增益有效 停止状态的比例增益为 正常时的 75 7 6 5 4 3 2 1 0 PK2D50 b3 1 停止状态下的比例增益减少 50 250 s 加速反馈2066 2016 K2VC 2007 PK2D50 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 23 2 1 4 使用 N 脉冲抑制功能 功能意义 电机不转动时 很小的偏移会被速度环的比例增益放大 以至于产生 来回摆动 N 脉冲抑制功能可用于抑制这一摆动 如下图所示 在 B 点由于速度反馈的作用产生向上的转矩 使电机回到 A 点 由速度反馈产生的向下的转矩 若大于机床的摩擦力矩 会使电机位置回到点 B 于是使电机不停的来回摆动 伺服反馈的动态平衡原理 由此比例增益产生的转矩使电机来回摆动 为了抑制这种摆动 必须从速度环的 比例分量中扣除电机从点 B 到点 A 产生的速度反馈脉冲 使用 N 脉冲抑制功能 后 其下图所见 从点 B 到点 A 产生的反馈脉冲已经从速度环的比例项中扣除 在 A 点的栅格宽度的标准设定为 1 m 该值可用电平参数改变 停止状态电平值 2119 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 24 FUCTION 3 功能 3 N 脉冲抑制功能 7 6 5 4 3 2 1 0 b4 1 N 脉冲抑制功能有效 2 1 5 若有低频波动 增加负载惯量比 设定值为电机出现震荡前的 70 2 1 6 将负载惯量比恢复到初始值 选择电机规格号后 系统自动设定的值 不断地降低速度环积分增益 PK1V 每次降低量为 20 设定值 标准值 x 0 3 积分增益降低太多时 会使运动的响应和刚性变坏 2 1 7 不断增加速度环的比例增益 PK2V 每次增加量 20 设定值为电机出现震荡前的 70 2 1 8 降低位置环增益 标准值 3000 2003 2021 2043 2044 NPSP 负载惯量比 速度环积分增益 PK1V 速度环的比例增益 PK2V 1825 位置环增益 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 25 2 2 运动中震荡相关调整 参数 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 26 2 2 1 TCMD 转矩指令过滤器 功能说明 转矩指令过滤器用于转矩指令的基本低通滤波器 如果机床的谐振频率为几百赫兹的高频 该功能可以消除这一高频谐振 下图为具有转矩指令滤波器的速度环结构图 上图所示 转矩指令滤波器是转矩指令的低通滤波器 当机械系统含有 10Hz 以 上的高频谐振时 此高频谐振分量也出现在速度反馈回路中 会被比例放大 但 是 使用滤波器可以将高频分量滤除 从而避免这一高频谐振 注意 转矩指令滤波器用在前向通路 指令通道 因此 对整个速度控制系统 造成的坏影响要比观测器的小 观测器是对反馈信号进行滤波 仅用观测器不能 够消除很强的谐振 当机械系统以高频谐振时 应先用转矩指令滤波器 若不能消除谐振 再用观测 器 FUCTION 1 功能 1 TCMD 转矩指令过滤器 根据机械谐振频率设定 设定值 1166 200Hz 2327 90Hz 注 请不要设定高于 2400 的值 高的值会引起振荡 剪切频率 Hz 2067参 数 值 剪切频率 Hz2067参 数 值 剪切频率 Hz 2067参 数 值 60 2810 100 2185 180 1322 65 2723 110 2052 190 1241 70 2638 120 1927 200 1166 75 2557 130 1810 220 1028 80 2478 140 1700 240 907 85 2401 150 1596 260 800 90 2327 160 1499 280 705 95 2255 170 1408 300 622 2067 TCMD 过滤器 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 27 2 2 2 采用双位置环控制 受功能参数限制 注 a 伺服版本为 9046 或以下的版本 不具备有此功能 b 0i B 0i C 18i 该功能为选择功能 双位置反馈功能 具有较大间隙的机床即 在半闭环状态下工作是稳定的 但在 全闭环工作时会有振荡 利用双位置反馈控制机床 其稳定性可以达到半闭环的 稳定状态 双位置反馈框图 如上图所示 ER1 为半闭环系统的误差计数器 ER2 为全闭环系统的误差计数 器 第一级延时时间常数按照下式计算 第一级延时时间常数 1 S 1 实际的误差 ER 取决于该时间常数 计算方法如下 时间常数 为 0 时 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 28 ER ER1 ER2 ER1 ER2 全闭环的误差计数值 时间常数 为无穷大时 ER ER1 半闭环的误差计数值 从而说明 系统的控制可根据第一延时时间常数而改变 半闭环的控制是瞬态的 全闭环的控制是用在定位时起作用 这种双位置反馈可以允许被控制行程中的振 荡 正如半闭系统中一样 参数设定 7 6 5 4 3 2 1 0 DPFB b7 1 Double Position Feed Back 功能有效 分子 电机一转的位置反馈脉冲数 已经考虑仅给齿轮比 变换系数 分母 电机一转的速度反馈脉冲数 串行编码器为 1 000 000 例 使用 串行编码器伺服电机 电机转一转工作台移动距离 10mm 即丝杠传 动链 1 10 最小检测单位 0 001mm 时 则变换系数 分子 10 x 1000 1 变换系数 分母 1 000 000 100 典型的设定值 100 10 100 ms 注 若加 减速时系统的工作不稳定 应该加该值 若参数设为 32767 系统只 工作于半闭环方式 对于要求同时控制两个插补轴的系统 两个插补轴的该参数 应该设为相同值 否则加工圆或斜线时有偏差 设定值 0 0 2 若电机震荡以至出现停止 将该参数设为非零值 FUCTION 3 振荡抑制控制 2078 双位置反馈变换系数 分子 双位置反馈主延时时间常数2080 2019 DPFB 2079 双位置反馈变换系数 分母 双位置反馈零点幅值 2081 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 29 2 2 3 振动抑制功能 原理概述 对于全闭环系统 电机后面的编码器用于速度反馈 分离型检测原件 用于位置反馈 在加 减速期间电机和机械之间的连接有可能出现差动 弹性变形 从而在电 机和丝杠引起微小的速度差 容易产生振荡 振荡抑制功能可以对电机和实际机械 速度差 进行有效的处理 抑制由此产生的 振荡 框图如下 例 1 丝杠的螺距 5mm 分离型检测原件分辨率 0 5 m 脉冲 从一个 4 倍频回路接 收到的信号 系统的检测单位为 1 m 则 电机转一转 5 x 1000 x 2 10 000 脉冲 所以 设定值 10 000 x 2 4 8 625 位置反馈脉冲数 振荡抑制功能使用时 2033 当 DMR 检测倍率 使用 但是柔性齿轮比 F FG 没有使用时 设定值设定值 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲数 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲数 x DMR 4 8 当使用柔性齿轮比 F FG 时 使用 A B 相分离检测原件 设定值设定值 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲 数 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲 数 8 DMR 设定值不影响此值的设定 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 30 例 2 其他条件同例 1 柔性齿轮比 F FG 1 2 则 电机转一转 5 x 1000 x 2 10 000 脉冲 所以 设定值 10 000 8 1250 例 3 其他条件同例 1 柔性齿轮比 F FG 1 2 则 电机转一转 5 x 1000 x 2 10 000 脉冲 所以 设定值 10 000 8 1250 有效设定范围 32767 32767 典型设定 500 调整增幅为每次 100 观察实际振动 正值将放大增益 容易引起振荡 如果正值产生振荡 适用负值输入 增益 振荡抑制功能使用时 2034 当使用柔性齿轮比 F FG 时 使用串行分离检测原件 设定值设定值 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲 数 电机一转的位置反馈脉冲数 从分离型反馈接收到的脉冲 数 8 DMR 设定值不影响此值的设定 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 31 2 2 4 采用机械速度反馈功能 功能概述 在多数全闭环系统中 机械移动位置由独立的传感器检测 定位由检 测的位置信息控制 电机的速度由装在电机上的脉冲编码器检测 并由该信号控 制 若电机和机床之间的刚性不足 在加 减速时电机和机床的速度会有较大差 异 因而难以获得高的位置环增益 机床的速度反馈功能可以把机床本身的速度 加到全闭环的速度控制中 从而使位置环稳定 控制框图如下 如上图所示 该功能是把机床速度乘以机床速度反馈增益 如黑实线所示 用该反馈量校正转矩指令 当 1 时 机床的速度对转矩指令的校正值等于电 机速度的校正值 附加修正功能 用具有机械速度反馈功能的伺服系统加工圆弧时 有可能在机械 速度反馈功能起作用轴的方向上圆弧拉长 理沙逾图形不好 为解决这一问题 必须对机械速度反馈功能进行修正 此时的机械速度反馈图示在下图左方 假定 电机的速度反馈与机床速度反馈点的速度相同 则速度反馈的比例为 1 倍 的电机速度反馈值 这样使得反馈值的当量与 VCMD 的当量不一样 因此 为了使两者当量一致 应使速度反馈的比例项除以 因此 为了使两者当量一致 应使速度反馈的比例项除以 1 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 32 参数设置 FUCTION 4 机械反馈功能有效 7 6 5 4 3 2 1 0 MSFE b1 1 使机床的速度反馈有效 典型值 10 10 30 注 柔性齿轮传动比 N M 2084 2085 1 1 时 不使用修正功能时 MCNFB 30 100 使用修正功能时 MCNFB 30 100 柔性齿轮传动比 N M 2084 2085 1 1 时 不使用修正功能时 MCNFB 3000 10000 使用修正功能时 MCNFB 3000 10000 2 2 5 精加 减速功能有效 7 6 5 4 3 2 1 0 FAD b6 1 精加 减速功能有效 2077 FAD 2109 精加 减速时间常数 2012 2088 MSFE 机械速度反馈增益 MCNFB 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 33 老版本 伺服的调整 1 环积分增益 PK1V 调整 检查电机停止时是否有震动 若出现低频波动 直接进行第 4 步 若有不正常的 高频响应 不断地降低速度环积分增益 PK1V 每次降低量为 20 设定值 标准值 x 0 3 积分增益降低太多时 会使运动的响应和刚性变坏 2 继续分增益 PK1V 调整 使速度回路积分增益 PK1V 复位到初始设定值 然后逐渐减少负载惯量比 每次减少 20 设定值为电机刚刚出现振动值的 70 以下 3 使用 250 s 加速反馈功能 典型的设定值 10 10 20 4 若有低频波动 增加负载惯量比 设定值为电机出现振动值的 70 以下 若低频波动已经消除 可以增加负载惯量 用 250 s 加速反馈功能消除高频震 荡 5 将负载惯量比恢复到初始值 不断地降低速度环积分增益 PK1V 每次降 低量为 20 设定值 标准值 x 0 3 积分增益降低太多时 会使运动的响应和刚性变坏 6 不断增加速度环的比例增益 PK2V 每次增加量 20 设定值 电机刚要出现震荡时值的 70 2043 速度环积分增益 PK1V 2021 负载惯量比 250 s 加速反馈2066 2021 2043 负载惯量比 速度环积分增益 PK1V 2044 速度环的比例增益 PK2V 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 34 2 3 全闭环运动中震荡相关调整参数 2 3 1 按静止时的振荡调整 首先按照上一小节调整伺服振荡参数 按静止时的振荡调整 2 3 2 双位置环反馈功能 若电机在半闭环是稳定的 但在全闭环时出现振动 则可以使用双位置环反馈功 能 参见上一节 2 3 3 使机械速度反馈功能有效 参见上一节 2 3 4 降低位置环增益 标准值 3000 1825 位置环增益 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 35 2 4 累计进给 2 4 1 若无超调 进行第三步 若有超调 见下一节 2 4 2 取消超调 若已经指定速度环增益 PK3V 可以将该增益值增加 2 4 3 使 PI 控制有效 增加速度环增益 PK1V 7 6 5 4 3 2 1 0 PIEN b3 1 使比例积分控制有效 PI Enable 2 4 4 调整速度环积分增益 设定值为电机出现振动值的 70 以下 2003 PIEN 2043 速度环积分增益 PK1V 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 36 2 5 超调时相关调整参数 2 5 1 使 PI 控制有效 超调补偿功能概述 伺服结构框图如下 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 37 当不使用不完全积分器和超调补偿时 首先由 NC 系统发出 1 脉冲指令 由于此时位置反馈和速度为 0 指令脉冲乘 以位置增益 KP 后产生速度指令值 VCMD 由于机床导轨的摩擦力矩影响 电机并不立即转动 积分对 VCMD 指令累计 当该值产生的转矩足以克服机床的摩擦力矩时 电机转动 同时 由于位置反馈 的作用 MVCMD 与位置反馈值相等 使得 VCMD 为 0 另外 当电机转动时速度反馈值为 1 然后为 0 因此转矩指令保持不变 从上图可以看出 电机开始转动时的转矩 TCMD1 大于机床的静态摩擦力矩 当 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 38 电机移动了一个脉冲当量后 转矩指令变为 TCMD2 由于机床的动态摩擦小于最大的静摩擦 因此 若 TCMD2 小于动态摩擦时 将 会出现下列情况 电机转动一个脉冲当量后应当立即停止 但是如果 TCMD2 大于动态摩擦电平时 电机不会停止 而产生超调 超调补偿功能是避免出现上述现象的功能 下图是对一个脉冲指令的响应 i 为无超调时 ii 为有超调时 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 39 由上面的图示可以看出 避免超调的条件是 TCMD1 静摩擦 动态摩擦 TCMD2 1 由 ii 可以看出产生超调的条件是 TCMD1 静摩擦 TCMD2 非静态摩擦 2 用超调补偿的功能可以将条件 2 变为条件 1 从而克服超调的产生 此时 的转矩指令如下图 iii 中的情况 Iii 使用超调补偿功能后的转矩指令 使用了超调补偿功能时 有可能避免超调 机床的静态摩擦 非静态摩擦和 TCMD2 可以满足 1 式条件 但是有可能机床的伺服刚性不足 停止时 TCMD2 不等于 0 造成电机在 1 个脉冲之间摆动 为此 系统还设计了另外的补偿功 能 即改善型超调补偿功能 这时的转矩指令如下图所示 使用了改善型的超调补偿功能时的转矩指令 功能位 OVSC 1 Overshoot compensation 有效 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 40 参数 PK3V 大约在 32000 左右 不完全积分系数 OSCTP 大约在 50 左右 不完全积分补偿数 当设定了上面的参数而出现超调时 可以增加超调保护的计数值 OSCTP 一 次增加 10 相反 若无超调 但在机床停止时有摆动现象 可以减少计数器的 值 一次减少 10 若 OSCTP 0 则超调补偿与前述的普通超调补偿相同 使用该功能后 最终的转矩指令是 TCMD3 在 PK3V 和 t3 固定时 TCMD3 小 于非静态摩擦 因此系统不会有超调 同时在机床停止时 转矩指令很小 从而 消除了机床停止时的摆动 7 6 5 4 3 2 1 0 PIEN b3 1 使比例积分控制有效 PI Enable 2 5 2 增加负载惯量比 设定值 电机刚要出现震荡时的值 2 5 3 使超调抑制功能有效 调整速度环增益 PK3V 7 6 5 4 3 2 1 0 OVSC b6 1 使超调抑制功能有效 典型设定值 30000 32700 32000 若电机振动 且出现停止 应指定超调抑制计数器的值 典型设定值 50 0 100 若仍有超调 可重复增加计数器的值 每次增加 10 若有电机振荡 且有停止现象 应降低计数器的值 每次降低值为 10 2 5 4 删掉第 3 步中的设定值 只调整速度环的增益 PK3V 2021 2077 负载惯量比 超调抑制计数器 2003 PIEN 2003 OVSC PIEN 2045 速度环不完全积分增益 PK3V 2045 速度环不完全积分增益 PK3V 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 41 典型设定值 30000 32700 32000 确保电机停止时无位置误差 2 5 5 超调抑制功能 2 有效 7 6 5 4 3 2 1 0 OVS1 b3 1 超调抑制方式二 2202 OVS1 中国机电设备与维修改造技术协会 北京蓝拓机电设备有限公司 维修培训班讲义 撰写 宋松 42 3 iB iC 18i 系列系列 FSSB 的设置的设置 3 1 概述 CNC 的控制部分通过高速串行总线 FANUC 串行伺服总线即 FSSB 与伺 服放大器连接 FSSB 只用一条光缆 这样可大大减少机床电气部分的接线 使用 FSSB 的系统 必须设定下列定义伺服轴的参数 其它参数的设定与 往常一样 参数 No 1023 参数 No 1905 参数 No 1910 1919 参数 No 1936 和 1937 这些参数可用下述方法设定 1 手工设定 1 这些参数根据参数 No 1023 的值设为默认值 因此 不必设定参数 No 1905 1910 1919 1936 和 1937 但是 有些功能将不能使用 2 自动设定 轴的设定将根据由 FSSB 设定画面输入的轴和放大器的相互关系自动计算 用 该计算结果 自动设定参数 No 1023 1905 1910 1919 1936 和 1937 3 手工设定 2 参数 No 1023 1905 1910 1919 1936 和 1937 由实际输入值确定 当然 操作前 用户必须熟悉每一参数的意义 从属装置 在基于 FSSB 的系统中 是用光缆连接 CNC 单元和伺服放大器及 分离型检测器接口单元 这些放大器和分离型检测器接口单元称为从