伺服现场调试和干扰问题处理办法

第一篇第一篇 伺服基本调试过程 伺服基本调试过程 核对伺服接线 G5 伺服为例 步骤一 检查动力线接线 步骤一 检查动力线接线 驱动器时单相 AC220V 动力线接法 伺服驱动器为 AC380V 接线办法 第二步 检查 CN1 端口接线 我们主要讲初始化状态下的情况介绍 CN1 端口定义 G5 伺服 第三步 检查位置控制需要设置的驱动器参数 第四步 初始化伺服参数 第五步 伺服参数修改 1 修改偏差计数器值 可以在初步调试的时候去除由于偏差计数 器引起的过载报警 将偏差计数器改大到 2 设置脉冲接收参数 3 将不用的外部信号屏蔽 第六步 通过驱动器电动伺服 通过上图所示进行点动伺服 完成上述六步 之后可以排除伺服和电机以及驱动器能正常工作 第七步 通过上位机软件发脉冲 第八步 进行伺服参数调整 伺服自整定 1 启动自整定 2 选择学习模式 一般该组参数默认即可 3 选择传动模式 该传动模式 只涉及到自整定的刚性 选个接 近实际设备传动模式即可 4 设置刚性 不知道的时候可以设置 1 开始 G5 伺服在整定过程 中会自动增加的 5 设定整定参数 上图中没有圈起来的参数一般可以默认即可 6 整定开始和参数保存 7 通过监视 DATE 曲线手动微调相关参数 第九步 若自整定无法启动电机旋转时 需要手动设置增益 设置以下参数 Pn002 0 实时自整定关闭 Pn100 位置增益参数减 小 Pn101 速度增益减小 Pn102 速度增益积分时间常数减小 通过以上调试之后 伺服即可完成相关基本的测试工作 若需要精 度提升就需要根据现场需要对速度增益 位置增益 积分时间常数 等常数进行调整 第二篇 伺服现场调试经验介绍 伺服报警和解决办法 1 现象 上位脉冲发生器发完脉冲后 伺服电机依然没有听 任然继续前行 原因 a 伺服增益参数不对 b 伺服的指令滤波时间常 数设定过大 c 存在干扰 由于干扰编码器反馈值突变 造成伺服转矩或速度突变引发过载 原因 a 解决办法伺服干扰问题的处理过程 将伺服增益 Pn100 101 102 参数值改大 知道伺服啸叫之后再进行 测试 原因 b 解决办法将伺服滤波时间常数减到最小 还原到默 认值 0 原因 c 解决办法本文后续会介绍 2 过载报警 原因 a 负载转矩过大 b 伺服编码器异常 c 伺服 动力线连接异常 d 偏差计数器设置不对 解决原因 a 办法 1 修改伺服转矩限定值 也可以将伺 服电机脱离负载 测试电机是否正常 2 自整定伺服参 数 解决原因 b 办法 编码器线路连接正确 主要针对小 功率伺服 解决原因 c 办法 检查驱动器到电机的动力 线完好并连接正确 解决原因 d 办法 在现场实际允许的 范围内尽量扩大偏差计数器设定值 3 电池电压低报警 原因 a 电池电路短路 b 没有安装电池或电池电压确 实低 C 电机侧编码器回路击坏 原因 a 解决办法 CN1 端口焊接线出现了虚短路 检查 CN1 端口焊线 原因 b 解决办法更换电池 量电池电压是否正 常 电池电压 3 2V 3 7V 如果更换电池不久就报警电池电压低 则更换编码器电缆 检查 CN 端口焊接线 如果确定 CN1 口焊 线和编码器线缆没有异常 则更换驱动器和电机 原因 c 解决办 法 在 a b 原因解决办法之后无果 则跟换电机和驱动器 在 现场时最好是整套更换 防止由于电机编码器部分摔坏造成链 环损坏 4 伺服驱动器接收 PLC 的脉冲信号出现偏差 原因 1 伺服参数设定错误 2 有伺服干扰存在 原因 1 解决办法 当 PLC 为脉冲 方向方式控制 而驱动 器设置成 CW ccw 方式时 伺服接收到的脉冲会固定丢 1 个 所以需要正确设置伺服脉冲接收方式和 PLC 一直 原因 2 解决办法 该课题设置到很多的内容以下分开介绍 A 伺服系统中干扰类型和途径 1 来自空间的 辐射干扰 对辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽 空间辐射电磁场主要对辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽 空间辐射电磁场主要 是由电力网络 雷电 无线电广播和雷达等产生的 通常称为辐射是由电力网络 雷电 无线电广播和雷达等产生的 通常称为辐射 干扰 其影响主要通过两条路径 一是直接对伺服内部的辐射 由干扰 其影响主要通过两条路径 一是直接对伺服内部的辐射 由 电路感应产生干扰电路感应产生干扰 二是对伺服通信网络的辐射 由通信线路感应二是对伺服通信网络的辐射 由通信线路感应 产生干扰 此种干扰发生几率比较少 一般通过设置屏蔽电缆进行产生干扰 此种干扰发生几率比较少 一般通过设置屏蔽电缆进行 保护 保护 2 来自系统配线 传导干扰 对传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器 隔离电源 屏蔽电对传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器 隔离电源 屏蔽电 缆 以及合理和可靠的接地来解决问题 缆 以及合理和可靠的接地来解决问题 传导干扰主要有下面三类传导干扰主要有下面三类 第一类是来自电源的干扰 实践证明 因电源引入的干扰造第一类是来自电源的干扰 实践证明 因电源引入的干扰造 成伺服控制系统故障的情况很多 一般通过加稳压器 隔离变压器成伺服控制系统故障的情况很多 一般通过加稳压器 隔离变压器 等设备解决 等设备解决 第二类是来自信号线引入的干扰 此类干扰主要有两种信息第二类是来自信号线引入的干扰 此类干扰主要有两种信息 途径途径 一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电 网干扰 这往往被忽视网干扰 这往往被忽视 二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰 二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰 即信号线上的外部感应干扰 这种干扰往往非常严重 由信号引入即信号线上的外部感应干扰 这种干扰往往非常严重 由信号引入 的干扰会引起电路板元件工作异常 严重时将引起元器件损伤 对的干扰会引起电路板元件工作异常 严重时将引起元器件损伤 对 于隔离性能差的系统 还将导致信号间互相干扰 引起共地系统总于隔离性能差的系统 还将导致信号间互相干扰 引起共地系统总 线回流 造成逻辑数据变化 误动和死机 控制系统因信号引入干线回流 造成逻辑数据变化 误动和死机 控制系统因信号引入干 扰造成内部元器件损坏 由此引起系统故障的情况也很多 此种干扰造成内部元器件损坏 由此引起系统故障的情况也很多 此种干 扰经常发生于信号距离长的应用案例上 常采用加中继隔离的方法 扰经常发生于信号距离长的应用案例上 常采用加中继隔离的方法 来屏蔽掉感应电压 解决干扰问题 来屏蔽掉感应电压 解决干扰问题 第三类是来自接地系统混乱的干扰 众所周知接的是提高电子第三类是来自接地系统混乱的干扰 众所周知接的是提高电子 设备抗干扰的有效手段之一 正确的接地既能抑制设备向外发出干设备抗干扰的有效手段之一 正确的接地既能抑制设备向外发出干 扰扰 但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号 使系统无法正常但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号 使系统无法正常 工作 一般说来 控制系统的地线包括系统地 屏蔽地 交流地和工作 一般说来 控制系统的地线包括系统地 屏蔽地 交流地和 保护地等 如果接地系统混乱 对伺服系统的干扰主要是各个接地保护地等 如果接地系统混乱 对伺服系统的干扰主要是各个接地 点电位分布不均 不同接地点间存在地电位差 引起地环路电流 点电位分布不均 不同接地点间存在地电位差 引起地环路电流 影响系统正常工作 例如电缆屏蔽层两端影响系统正常工作 例如电缆屏蔽层两端 A B 都接地 就存在地都接地 就存在地 电位差 有电流流过屏蔽层 当发生异常状态如雷电击时 地线电电位差 有电流流过屏蔽层 当发生异常状态如雷电击时 地线电 流将更大 此外 屏蔽层 接地线和大地可能构成闭合环路 在变流将更大 此外 屏蔽层 接地线和大地可能构成闭合环路 在变 化磁场的作用下 屏蔽层内会出现感应电流 干扰信号回路 若系化磁场的作用下 屏蔽层内会出现感应电流 干扰信号回路 若系 统地与其它接地处理混乱 所产生地地环流就可能在地线上产生不统地与其它接地处理混乱 所产生地地环流就可能在地线上产生不 等电位分布 影响伺服电路的正常工作 解决此类干扰的关键就在等电位分布 影响伺服电路的正常工作 解决此类干扰的关键就在 于分清接地方式 为系统提供良好的接地性能 于分清接地方式 为系统提供良好的接地性能 3 来自系统内部的干扰来自系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生 如逻辑电主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生 如逻辑电 路相互辐射 模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配路相互辐射 模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配 使用等 使用等 5 解决干扰问题的措施解决干扰问题的措施 1 电气控制柜的设计和安装 电柜设计必须使用金属材料 在电柜设计时 要根据 EMC 电 磁兼容 的区域原则 合理的布局 将不同的设备规划在不同的区 域中 伺服放大器或者变频器 尽量靠近安装在柜子的底部 使用接 地金属隔离板将区域隔离 或者独立安装 在金属电柜中 远离 PLC 和 CNC 等其它电磁干扰小的电气组件 在金属电柜中电气 元器件的安装要根据其安装的要求留有一定得空间 以保证良好的 通风和散热 不要阻挡风扇的正常流通 电柜中布线应强弱分开 信号线和动力线要分开走线 不要将 380 220VAC 和 电柜中布线 应强弱分开 信号线和动力线要分开走线 24VDC 以下规格电缆共享同一个 电缆槽 变频器和伺服驱动放大器单元到电机动力电缆应使用金属 屏蔽层的电缆 电缆线 应该尽量的短 以避免功率损耗 减少干 扰 电缆的屏蔽层的电导至少是 U V W 相导线线芯电导的 1 10 电机电缆和其它电缆长距离最小为 500mm 应避免长距 离平行走 线 交叉走线 当控制电缆和电源电缆交叉 应保证 90 交叉 同 时 必须用金属夹子将电缆屏蔽层固定在安装板上 电柜通风开孔 要使用密集金属网格 切口越小越好 因为狭孔可能在电柜中传导 辐射高频信号 电柜的柜门和电缆的进线口要可靠接地 避免电 柜内部的干扰磁场通过屏蔽电缆 泄漏出去 柜门要使用有传导性的 密封垫 紧贴柜体 这些措施在放电加工设备 尤为重要 AC 接触器和 DC 继电器安装要远离 I O 部件和信号电缆 并 且要使用正确的 RC 抑制组件和飞轮二极管 续流二极管 减少 线圈吸合时噪音污染 2 电源部分 a 伺服系统在 1 5KW 以下 支持单相 AC220V 电源输入 但 2KW 7 5KW 就需要 AC380 AC220S 三相动力变压器来提供 动力电源 变压器的隔离在一定程度上也提高了设备的抗干扰能力 对于金属切削加工设备 如 CNC 车 铣床 使用三相 AC220V 动力变压器 因为这样可以减小变压器的容量 一般选择驱动器功 率总和较大 减少用户电网的波动对加工效果的影响 当变压器容 量不足时 变压器会发热 会影响电机扭力的平稳输出 除提供伺 服系统的动力变压器外 设备可能还需要使用单相 AC220V 提供上 位机 工作 如 PLC CNC 等 建议增加一台独立的 AC220V 控 制变压器的来提 供控制电源 不要和驱动器动力部分使用同一个 AC220V 电源 因为伺服驱动器产生的噪音 有可能会影响 CNC 和 PLC 的工作 对于直流 DC 开关稳压电源可以提供 I O 模组工作 或者外部传感器的工作电源 使用这个电源时要考虑足够的容量 至少留有 20 的余量 同时 DC 电源要有足够的抗冲击能力 以保 证负载突变时 维持一个稳定的电压输出 要求变化率不能大于 5 直流 DC 开关稳压电源组件要可靠地接地 当使用大电流的 DC24V 电磁阀 离合器或者伺服电机电磁刹车线圈时 不能使用这 个稳压电源 因为负载的冲击 有可能造成 PLC 和 CNC I O 模 组信号的误动作 当使用 DC24V 继电器时 要使用飞轮二极管以 减少线圈吸合时噪音污染 隔离变压器初级电压是电网电压 这个电压是针对于大地的电 压 而隔离变压器次级电压和大地不相连的 如果线圈比例为 1 1 的话 两边电流相同 进行电气隔离 可以消除部分谐波 有效的 降低零地电压 b 按照手册要求将伺服脉冲信号的直流供电电源和 PLC 传感 器的等直流电源独立开来 由于 24 电压出现波动时副值波动较大 可以更换成 5VDC 电源进行控制 3 接地部分考虑 合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为 有效地方法有效地方法 但错误的接地不但不能减但错误的接地不但不能减 少干扰 少干扰 反而成为干扰的反而成为干扰的 帮凶帮凶 在国内 供电系统因为大部分使用的是 TN C 三相四线 制供电环境 PE 线和 N 线合一 设备间噪音干扰大 所以处理起来 也最为头痛 接地根据用途分类可以分为信号地 屏蔽地 保护地 GND 提供给控制信号的基准电平 0v 信号地 GND SG 是为 了运行可靠 抵抗外部干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的 屏蔽 地 SG 屏蔽层 各组件的机壳 金属外罩 安装板 以及电缆的屏 蔽层连接在一起 PE 是将各设备机壳与大地相连 以保证有漏 电发生时 可以保证人员系统地 PE 安全 同时也确保干扰噪音流 入大地 电柜中所有的电气组件接地端子 变频器 PLC 都要使 用短而粗的接地线可靠 的连接到公共接地点或者接地母排接地母排 PE 上 严禁将接地端子随意的连接在电柜的严禁将接地端子随意的连接在电柜的 金属外壳上金属外壳上 强电功率线屏 蔽层处理 如驱动器输入电缆 电机 U V W 电缆 接触器线圈屏 蔽电缆等 电压等级在 24V 以上的屏蔽电缆的金属屏蔽层要采用 金属卡子卡在强 电接地板上 信号线屏蔽层处理 如电机的编码 器信号线线 传感器信号线 变频器控制线 伺服控制线等 电 压等级在 24V 以上的电缆 必须使用双绞屏蔽电缆 屏蔽电缆 两 端的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在信号线接地板上 或者连接到 插头的屏蔽 卡子或接头的金属外壳部分 只有在特殊情况才做单边 屏蔽 信号线回路和强电回路电缆不能够捆扎在一起 分开走线 如果靠的太近 强电 信号就会对弱电信号进行干扰 两者可以成 90 交叉 但严禁长距离平行走线 安装 电柜中最小距离 20cm 以 上 强电接地板和信号线接地板不能共享一块金强电接地板和信号线接地板不能共享一块金 属板接地 属板接地 两者两者 要保持一定距离 要保持一定距离 并且要使用短而粗的电缆连接到公共接地导线并且要使用短而粗的电缆连接到公共接地导线 信号电缆布线要远离变频器 变压器 伺服驱动器 接触器等可以 产生严重磁场 干扰的设备 双端屏蔽 一般情况下 如果源端 和接收端设备两边都接地 屏蔽电缆两端都 要接金属机壳 并确保 大面积接触金属表面以便能承受高频干扰 如果仅仅在一端接地屏 蔽 电缆上也可能出现干扰 单边屏蔽 在极少数情况下 也可以 只进行一端屏蔽 例如 不带数字符件的纯模拟系统 在一端进行 屏蔽仅仅提供了对低频的静电保护 有能力耦合吸收干 扰和发射 单端屏蔽的屏蔽联接屏蔽点必须是联接部件的电气参考地 如果联 接两边 源端和接收端 都处于浮地状态 则屏蔽必须接在接收端 如果源端和接收端两边都接地 则屏蔽必须两端都接地 4 EMI 电磁滤波器的使用 当变频器或者伺服驱动器工作 在一个对电磁干扰较为敏感的场合 考虑为它们选用 EMI 电磁滤 波器 可以防止此类设备产生的干扰耦合到外部电源回路中 使驱 动器电磁干扰影响降至最低 EMI 的安装注意事项为了确保 EMI 滤波器 EMI Filter 能发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果 除了 伺服驱动器 按照使用手册的内容安装及配线之外 还需注意以下 几点 A 伺服驱动器及 EMI 滤波器 EMI Filter 都必须要安 装在同一块金属平面上 滤波是一种抑制传导干扰的方法 在电源 输入端接上滤波器 可以抑制来自电网的噪声对电路本身的侵害 也可以抑制由电路产生并向电网反馈的干扰 电源滤波器作为抑制 电源线传导干扰的重要单元 在设备或系统的电磁兼容设计中具有 极其重要的作用 它不仅可抑制传输线上的传导干扰 同时对传输 线上的辐射发射也具有显著的抑制效果 所有电源滤波器都必须接 地 因为滤波