伺服应用技术htw.doc

伺服应用技术黄天伟2013.04.22一、伺服1、伺服的基本概念：系统跟随外部指令进行人们所期望的运动2、运动要素包括位置(位移、角度)、速度、力矩(转矩)、力、加速度3、其设计要求：输出量能迅速而准确地响应输入指令的变化4、伺服控制系统：输出量以一定准确度随时跟踪输入量(指定目标)变化的控制系统二、伺服驱动器的控制环1、电流环内环 （与电机转矩密切相关）2、速度环中环3、位置环外环三、伺服的控制模式1、转矩控制模式外部模拟量的给定、直接的地址的赋值输出转矩的大小以具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转应用于缠绕、放卷装置（收卷、恒张力系统）：半径变化转矩变化（转矩随着半径的变化而变化、受力保持不变）2、速度控制模式通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度3、位置控制模式脉冲频率转动的速度、脉冲个数转动的角度或者通过通讯方式对速度地址和角度地址的进行直接赋值速度及位置控制精度要求都很严格，应用于定位装置例如数控机床、印刷机械等四、伺服电机1、伺服电机的构造（伺服电机亦为同步电机）定子及定子绕组 三相绕组在空间相差120 要求输入电源时间相差120 产生旋转磁场转子及转子磁条 转子结构永久磁体 产生恒定磁场施耐德BMH同步电机(中等转动惯量)2、光电编码器工作原理针脚的功能1、2：余弦信号 3、6：正弦信号4：接收、发送数据 5：接收、发送数据,反向A、B：供电电源 7、8：空闲SHLD：屏蔽伺服电机运转必备的三根电缆：1、电源动力线2、电机动力线3、光电编码器线五、伺服驱动器的工作原理1、主电路部分主电路 主电路与变频器相似，均为交直交结构：整流起动缓冲滤波电源指示制动逆变 当电机处于刹车状态或正反转切换时会向外放电，此时制动 晶体管导通，制动电阻会消耗电机的放电能量 基极电路会产生控制脉冲来控制逆变部分（PWM技术）2、控制电路部分控制电路与接口电路 三环结构：位置环、速度环、电流环 （伺服驱动器特有的） 精确控制：伺服驱动器特有的三环控制能够实现精确的位置控制、速度控制、电流控制，三环控制为伺服驱动器的核心控制部分 PID调节：当前值与设定值比较，进行PID运算得到输出值 例如当脉冲当量为1um时，倘若须要工作台移动30毫米应该给定30000个脉冲 电机的转动最终通过调节电流来改变电机的力矩、转速3、接口电路部分（以三菱伺服驱动器MR-J2S为例）CN1A、CN1B： 外围模拟量（模拟量A/D转换数字量） 外围控制I/OCN2：编码器接口CN3： 通讯接口（RS232或RS422开关设置转换） 模拟量输出0-10V（数字量D/A转换模拟量）电池接口：（绝对位置控制）六、伺服驱动器的连接及其连接顺序1、连接顺序接地CN10电机CN11抱闸CN9DC总线CN8制动电阻CN1主电源CN3电机编码器CN2安全功能STOCN2控制电源CN6数字输入/输出CN7PC调试、ModbusCN4CANopen现场总线CN4CANmotion现场总线2、注意事项先接通控制电源，然后接通主电源若不需要安全功能，则输入STO-A和STO-B必须与+24Vdc连接七