ABB外轴全参数调整手册簿

1、外轴参数调整ABB机器人对外轴的控制参数的调整的基本步骤完成外轴的硬件安装，如电机的安装，SMB盒的安装等；向机器人控制器内加载外轴的临时参数文件；对加载的临时参数进行修改和配置，保证机器人此时能够控制 电机的转动；如果客户需要对电机有额外的设置，如抱匝、使能和里控制等，需要额外的配置和设置；等所有的参数设置都完成后开始电机参数的调整。配置外轴参数2.1 加载参数2.1.1 在示教器上点击 Control Panel进入Configuration 选 项，选择File , Load parameters 加载通用的参数文件：2.1.2 选择：Load parameters if no dupl

2、icates 然后选择 如 下 路 径 加 载 参 数 ：MediapoolRobotWare_5,XX.XXXXutilityAdditional AxisDM1General ，然后选择相应的文件 加载；2.1.3重启系统。2.2 配置参数2.2.1 在Motion 中选择Mechanical Unit 并且定义如下参 数NameStandby State: Yes/NoActivate at Start UpDeactivation ForbiddenUse Single 12.2.2 在 Motion 中选择 Single 定义 Single ;NameSingle2.2.3 在Mot

3、ion 中选择Single Type 定义外轴的种类； 有以下几种选项可以选择：TRACK; FREE_ROT; EXT_POS; TOOL_ROT;2.2.4 在Motion中选择Joints ,为外轴指定外轴的序号； 如：第10个轴对应与robtarget 中的eax_d2.2.5 在Motion中选择Arm ,定义外轴的运动范围；Upper Joint Bound;Lower Joint Bound;2.2.6 在Motion 中选择Accelerarion Data ，定义外轴加速和减速运动参数；Nominal Acceleration ；Nominal Deceleation ；2.

4、2.7 在Motion 中选择Transmission，定义外轴与传动比相关的参数；(这些参数与减速机相关)Transmission Gear Ratio ;Rotating MoveTransmission High GearTransmission Low Gear2.2.8 在Motion中选择Motor Type ，定义下面的参数；(这些参数有电机供应厂商提供)Pole parisKe Phase to phase (Vs/Rad)Max current (A)Phase resistance (ohm )Phase inductance (H)2.2.9 在 Motion 中选择 M

5、otor Calibration ,定义下面的参数；Calibration offset ； 通过 Fine calibration 获得;Commutator offset :电机供应商提供；2.2.10 在Motion 中选择Stress Duty Cycle ,定义最大扭矩 和最快转速；Torque Absolute Max;Speed Absolute Max;Note :如果Torque Absolute Max太大会造成配置错误，因此通常定义如下：Torque Absolute Max < 1.732 x Ke Phase to Phase x Max Current;通过计

6、算出的值适当的减小（510）;2.2.11 重启系统；三、参数调整3.1. 检测电机的连接正确性这段主要讲述应用ABB标准的程序Commutation 来验证电机参数是否配置合理，主要验证以下几项功能：寻找同步永磁电机的Commutation 的值；检查电机的相序是否正确；检查电机的电机对是否设置正确；检查Resolver的连接是否良好。3.1.1 在 Motion 中选择 Drive system,将 Current_vector_on 设 置为TRUE ,然后重新启动系统，并且运行程序CommutationDebug Call Service Routine Commutation 。3.

7、1.2 检查电机的相序连接是否正确；通过示校器控制电机的相正方向旋转，从安装杆看相电机，如果旋转方想为顺时针方 向，则电机的相序连接正确，如下图所示：陋4口口。口117如果电机旋转方向不正确，则可以通过改变接线方式来纠正：如将RST 改为 SRT, RTS, TSR 等。3.1.3 检测电机的电极对，单步执行 Commutaion 程序，则每执 行一步电机会旋转1/16圈。3.1.4 检测Resolver的连接，单步执行 Commutation 程序，如 果Resolver连接正确，电机转动的角度会增加。3.2. 调整 Commutaion 的值需要准备一个24V的直流电源和继电器。ABB的标

8、准电机的 Commutation offset 值都为1.5708。禁止电机(Deactivate the motor );关闭 Controller ;将电机的电源线拔开；将电机和齿轮箱分离(主要是为了防止电机受齿轮箱摩擦力的干扰）；在电机的松匝信号两端接上开关信号，保证随时可以使电机松 匝；先将电机松匝，将另一组24V的电源的正极接到S级（V级）， 将0V接到T级（W级）。注意：不要直接将电源的正负级接到线圈上去，需要 24V和0V 之间串连一个继电器的线圈，以保证不烧毁电源。接上电源后，断开电源，此时电机已经回到正确的 Commutation 位置，如果在接上电源，电机应该不会再转动。将

9、电机的松匝信号解开，电机抱匝；将电机再次连接到机器人控制器上， 重新启动系统，不要转动 任何机械部件；打开 Test Signal Viewer , Mechanical unit 选择 Resolver_angle ,观看Resolver_angle 的值，将正确的值输 入 Commutation offset 中。3.3. 按照下图设置 Test signal Viewer设置：speed 和 torque_ref注意：具体的 Test signal Viewer 操作参看手册 ABBTest Signal Viewer1.3. pdf ;3.4. 初步调整 Kv, Kp, Ti;3.4.

10、1 调整Kv （方法一）将 Lag control master 0 中的参数 FFW Mode 设置为 No ;将Kp设置为5 （记录Kp的初始值）；将Ti设置为10 （记录 Ti的初始值），重启系统让新的参数生效；按照下列程序逐步增加 Kv的值，增幅为10%,观看Test signal viewer中的Torque_ref信号，当电机出现不稳定，即 电机有明显的振动和声音，停止运行程序。MODULE Kv_tunePROC main（）VAR num i;VAR num per_Kv;VAR num Kv;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 40 DOper_Kv:=100

11、+10*i;Kv:=1*per_Kv/100;TPErase;TPWrite "per_Kv = "Num:=per_Kv;TPWrite "Kv = "Num:=Kv;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KP;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KvType:=TUNE_KV;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFO

12、RENDPROCENDMODULE通过Test signal Viewer可以十分清楚的看见电机的不稳定的状况:000644ABNormal plotUnstable plot记录此时的Kv的值，将Kv/2的值输入到系统参数中，重新启动系统。调整Kv方法二：采用ABB提供的标准的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示，当电机的速度出现明显的抖动，然后将此Kv值除以2Kv值越大变位机的速度响应越快，但是过快容易造成电机的不稳定和抖动，通常Kv=0.61.5之间。3.4.2 调整Kp (方法一)保持刚调整玩的Kv值不变，将Kp值改回到原来的初始值，依然彳证Ti为10 ;按10

13、 %的比例逐步增加 Kp的值，观察Test signal viewer 中的 Torque_ref 信号，直到见到 Test signal viewer 中的 Overshot现象为止；MODULE kp_tunePROC main()VAR num i;VAR num per_Kp;VAR num Kp;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 20 DOper_Kp:=100+10*i;Kp:=5*per_Kp/100;TPErase;TPWrite "per_Kp = "Num:=per_Kp;TPWrite "Kp = "Num:=Kp

14、;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KV;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KpType:=TUNE_KP;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULE403003648ANormal plotBOvershoot将Kp减1 ,即Kp = Kp 1 ,将所得的值输入到系统中，重启系统；调整Kp （方法二）采用ABB提供的标准

15、的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示：保证绿线尽量的接近红线，但是不要出现过冲现象，如果没有出 现明显的过冲现象，则参看力矩曲线（蓝线所示），如果蓝线出现 明显的振荡曲线，则表示此时参数已经合适。上诉两种方法区别：第一种方法采用精度高，调试效率低；第二种方法，精度低， 调试效率高。通常情况下 Kp值越大，电机的定位精度越高，但 是过大时容易造成电机的振动，对电机损伤大，对于大负载的变 位机，通常Kp为20左右，对于小负载的变位机，Kp通常为35 左右，具体调整大小视情况而定。3.4.3 调整Ti (方法一)保持刚调整完毕的Kv和Kp值不变，将Ti设置为1 ;将Ti的值

16、按10 %的步长递减，观察 Test signal viewer的Torque ref,直至U见至U overshot 为止。MODULE ti_tunePROC main()VAR num i;VAR num per_Ti;VAR num Ti;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 10 DOper_Ti:=100-10*i;Ti:=1*per_Ti/100;TPErase;TPWrite "per_Ti = "Num:=per_Ti;TPWrite "Ti = "Num:=Ti;TuneServo STN1,1,200Type尸TUNE

17、_KV;TuneServo STN1,1,250Type:=TUNE_KP;TuneServo STN1,1,per_TiType:=TUNE_TI;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULE记录此时的Ti值，将Ti值增加510 %,即Ti = Ti(1+5%),将此值输入到系统中，重新启动系统;调整Ti方法二:Ti值通常为越小变位机速度响应越快，但是越小越容易造成电机抖动，Ti通常为0.1.3.5. 设置 Inertia

18、(Specifying the inertial )当变位机上的负载过大时或者偏心比较严重时，需要调整变位机的惯量，这样可以保证变位机的稳定性和精度，如下图所示，采用Tune master调整变位机的惯量：3.6. 调整 Bandwidth (Tuning Bandwidth )3.7. Tuning of Resonance frequency3.8. 调整 Acceleration 和 DecelerationAcceleration 和 Deceleration 两个参数都是属于 Motion 中的 Acceleration Data运用 TSV (Test Signal Viewer

19、)去监控正负 Torque_limit 和 Torque_ref的值，然后以0.5的步长增加Acceleration 的值， 在TSV中观察Torque_ref是否向Torque_limit 靠近，当值 增加到一定程度后 Torque_ref已经非常接近 Torque_limit(即如果再增加 Acceleration的值就会导致Torque_ref 和Torque_limit进行交叉)，记录此时的Acceleration 的值，然 后将其减少10% ,将此值作为标准的 Acceleration 的值。 注意Deceleration 和Acceleration 的方法一样，不同之处在 于 Ac

20、celeration 是让 Torque_ref 向 positive Torque_limit 靠近，而 Deceleration 是让 Torque_ref 向 negative Torque_limit 靠近.如下图所示：正确的Acc参数：Acc的值太高:Acc的值太低:3.9.最终调整Kp、Kv和Ti如果在装上夹具和工件后，发现变位机的参数并不完全合适，因此需要根据实际情况重新调整变位机的 Kp, Kv和Ti参数，以保证 变位机运动的稳定性，调试方法和上述相同。具体调试步骤见：Tune master帮助说明手册。附件1:ABB机器人对外轴电机的控制方式：ABB机器人控制柜分为高压控制柜

21、和低压控制柜：低压控制柜主要控制：IRB140 , IRB1410 , IRB1600 , IRB2400 , IRB4400等小型号的机器人；高压控制柜主要控制：IRB4600 , IRB6640 , IRB7600 , IRB6620 等大型号的机器人；高压控制柜和低压控制柜的主要区别在于：低压控制柜外轴驱动器输 出的电压等级为198430V之间，额定输出为234V;高压控制柜外 轴驱动的电压等级为：377790V 之间，额定输出为400V。因此对于ABB的标准变位机，如 MTC, IRBP R, IRBP K等变 位机他们采用的电机都是200V电压等级的，因此他们只能适合于低 压控制柜。

22、如果大型机器人想要控制变位机必须进行额外配置一个低 压控制柜，通常采用4400的控制柜作为低压控制柜。对于我们设计的LCP 500K这种型号的变位机，采用的电机是高 压低压兼容的电机，他的额定电压为 400V,因此这种电机既适用于 高压控制柜，也适用于低压控制柜。注意(哪种型号的电机能够与ABB电机进行同步)：(1)电压等级为400V AC 的交流伺服永磁电机；(2)必须是星型连接方式( Y, Star connection );(3)电机的反馈必须是 Resolver形势的，下面几种型号是经过ABB认可的可以与 ABB兼容的resolver 型号:The following resolver

23、s are approved by ABBManufacturerLTN Servotechnik GmbHAGTamagawa Seiki CoArticle numbersLTN RE-21I-1-V02. size 21LTN RE-16-1-V16, size 15V23401-U2117-C333, size 21TS 2640N141E172. size 21TS 2640NS71E172. size 21TS 2620N871E172, siize 15通常我们选择Tamagawa的Resolver附件2:ABB SMB板的描述:IllustrationsCIWOi'KftiAR2.SMB1-2(D-sub 1Ssocket)BR2,SMBM0-$ub