国培PLC伺服运动控制实训指导书

1、自动化类专业骨干教师培训资料（四）（国培代码：11141006）伺服运动PLC控制系统设计与调试金华职业技术学院2014年7月目录一、伺服运动控制系统介绍11.1 伺服系统的发展简介21.2 交流伺服系统的分类21.3 伺服控制系统的结构3二、三菱伺服放大器及伺服电机介绍32.1 伺服放大器的控制模式32.2 伺服放大器的标准规格32.3 伺服放大器的接线52.4 伺服放大器的内部参数设置8三、三菱QD75定位模块介绍123.1 QD75系列定位模块型号说明123.2 QD75定位模块的功能与特点133.3 QD75定位模块的工作原理143.4 QD75定位模块的参数和数据设置153.5 QD

2、75定位模块的面板与信号连接17四、实训项目设计21项目1 伺服电机原点回归PLC控制21项目2 手动伺服电机运行29项目3 伺服电机位置控制30项目4 伺服电机速度控制3336一、伺服运动控制系统介绍将物体移动到规定的位置，或者跟踪一个运动的目标时，经常能听到“伺服”这个词。 “伺服（Servo）机构”一词的词源据说来自拉丁语中的“Servus”，即“奴隶”的意思。表示完全按照指令行动而构建的控制系统。利用伺服机构可进行位置、速度、转矩的单项控制及组合控制。伺服机构在被定义为“以物体的位置、方位、姿势等为控制量，组成能跟踪目标的任意变化的控制系统”。伺服机构在由指令部输入目标值（位置、速度等

3、）时，就能检测当前值（位置、速度等），并与目标值相比较，经常进行着使其差值变小的控制。构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（AC伺服放大器）、驱动电机（AC伺服驱动电机）和检测器组成。其组成例如图1-1所示。伺服系统的最大特点是“比较指令值与当前值，为了缩小该误差”进行反馈控制。反馈控制中，确认机械（控制对象）是否忠实地按照指令进行跟踪，有误差（偏差）时改变控制内容，并将这一过程进行反复控制，以到达目标。由于该控制流程是：误差当前值误差，形成一个闭合的环，因此也称为闭环（CLOSED LOOP）；反之，无反馈的方式，则称为开环（OPEN LOOP）。图1-1 伺服机构组成图伺服系统的发展

4、经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。 一般情况下交流伺服控制系统是包含三个闭环负反馈组成的PID调节器，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。其示意图如图1-2所示。图1-2 伺服控制系统框图（1）最里面的环是电流环：这个环路完全在伺服驱动器内部，通过霍尔装置检测驱动器和电动机的各相输出电流，负反馈给电流控制器，进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近设定电流。速度环PID调节后的输出，就是电流环的给定值，电流环的这个给定值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节后输出给电机。电流环就是控制电动机的转矩，所以在转矩模式下驱动器的

5、运算最少，动态响应最快。（2）中间的环是速度环：通过检测电动机编码器的信号来进行负反馈与PID调节。“速度设定”和“速度环反馈值”进行比较后的差值在速度环做PID调节后输出，就是“电流环的给定值”，所以速度环控制时既包含速度环又包含电流环。对于一个实际的伺服系统，在速度和位置控制的同时，实际也在进行电流（转矩）的控制，以达到对速度和位置的相应控制。（3）最外面的环是位置环：这个闭环可以在驱动器和电动机编码器间构建，也可在外部控制器和电动机编码器或最终驱动的负载间构建，要视实际情况而定。由于位置环的输出就是速度环的给定，因此在位置控制模式下系统进行了所有三个环的运算，此时系统运算量最大，动态响应

6、最慢。外部脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，该设定值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算后的数值，再经过位置环PID调节后的输出，就构成了的速度环给定值。1.1 伺服系统的发展简介伺服系统是指跟随外部指令进行人们所期望的运动，包括位置、速度和力矩。伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流（DC）和交流（AC）伺服系统。20世纪50年代，无刷电机和直流电机实现了产品化，并在计算机外围设备和机械设备上获得了广

7、泛的应用，20世纪70年代则是直流伺服电机的应用最广泛的时代。但直流伺服电机存在机械结构复杂、维护工作量大等缺点，在运行过程中转子容易发热，影响了与其连接的其他机械设备的精度，难以应用到高速及大容量的场合，机械换向器则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。从20世纪70年代后期到80年代初期，随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高，交流伺服技术交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的各种缺点，特别是交流伺服电机的过负荷特性和低惯性体现出交流伺服系统的优越性。

8、0;从伺服驱动产品当前的应用来看，直流伺服产品正逐渐减少，交流伺服产品则日渐增加，市场占有率逐步扩大。在实际应用中，精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服产品已经成为工厂自动化等各个领域中的主流产品。伺服系统在机电设备中具有重要的地位，高性能的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、快速的驱动。随着技术的进步和整个工业的不断发展，拖动系统的发展趋势是用交流伺服驱动取代传统的液压、直流、步进和AC变频调速驱动，以便使系统性能达到一个全新的水平，包括更短的周期、更高的生产率、更好的可靠性和更长的寿命。1.2 交流伺服系统的分类交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：永磁同步（SM型）

9、电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固，制造容易，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来伺服技术的方向。但由于该系统采用矢量变换控制，相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂，而且电机低速运行时还存在着效率低、发热严重等有待克服的技术问题，目前

10、并未得到普遍应用。 交流伺服系统的执行元件一般为普通三相鼠笼型异步电动机，功率变换器件通常采用智能功率模块IPM。为进一步提高系统的动态和静态性能，可采用位置和速度闭环控制。三相交流电流的跟随控制能有效提高逆变器的电流响应速度，并且能限制暂态电流，从而有利于IPM的安全工作。速度和位置环可使用单片机控制，以使控制策略获得更高的控制性能。电流调节器若为比例形式，三个交流电流环都用足够大的比例调节器进行控制，其比例系数应该在保证系统不产生振荡的前提下尽量选大些，使被控异步电动机三相交流电流的幅值、相位和频率紧随给定值快速变化，从而实现电压型逆变器的快速电流控制。电流用比例调节，具有结构简

11、单、电流跟随性能好以及限制电动机起制动电流快速可靠等诸多优点。       1.3 伺服控制系统的结构一个典型的伺服位置控制系统主要由以下五部分组成：（1）位置检测元件：主要将位置参数转换为电信号，可由仪表转换为数据指示，形成反馈通道给控制器提供决策的依据。位置检测器可采用光电编码器、旋转编码器和感应同步器等构成。（2）位置调节器：可以根据位置偏差信号实现位置的精确控制。（3）速度控制器：可以根据“速度设定值”和“速度环反馈值”的差值并在速度环内做PID调节后输出“电流环的给定值”。（4）伺服放大器：可以实现输出给定位置信号

12、的功率和幅值的放大。（5）执行机构：使用永磁式同步交流伺服电动机或直流伺服电动机等作为带动负载的执行机构。二、三菱伺服放大器及伺服电机介绍2.1 伺服放大器的控制模式伺服放大器又叫伺服驱动器，是一种控制伺服电机的装置。它的作用就好像普通交流电机中的变频器，是伺服系统的一个重要组成部分，主要实现高精度定位。三菱电机最新推出新一代高性能伺服放大器MR-J3系列，该系列产品有MR-J3-A和MR-J3-B两种型号，以适应不同客户的需求。其中，MR-J3-A采用通用脉冲串接口；MR-J3-B对应新一代高速同步网络SSCNET（Servo System Controller Network）总线接口，采

13、用光纤进行通信。三菱MR-J3具有位置控制、速度控制和转矩控制三种控制模式，还可以选择位置/速度切换控制，速度/转矩切换控制和转矩/位置切换控制。本伺服放大器不但可以用于机床和普通工业机械的高精度定位和平滑的速度控制，还可以用于线控制和张力控制等，应用范围十分广泛。此外，该系列产品具有USB和RS-422串行通信功能，可以使用装有伺服设置软件的个人计算机，进行参数的设定、试运行、状态显示的监控和增益调整等。MELSERVO-J3系列伺服电机采用了分辨率为262144脉冲/转的绝对位置编码器，只需安装电池，就可以构成绝对位置检测系统。这样，只需进行一次原点设定，在电源开启和报警发生时就不再需要原

14、点回归。(1) 位置控制模式：可以使用最大1Mpps的高速脉冲串对电机的转动速度和方向进行控制，执行分辨率为262144脉冲/转的高精度定位。另外还提供了位置平滑功能，可以根据机械情况从两种模式中进行选择。当位置指令脉冲急剧变化时，可以实现更平稳的启动和停止。由于急剧加减速或过载产生的主电路过流会影响功率晶体管，所以伺服放大器采用了嵌位电路以限制转矩。转矩的限制可用通过外部模拟量输入或参数设置的方式调整。(2) 速度控制模式：通过外部模拟速度指令(DC0±10V)或参数设置的内部速度指令(最大7速)，可对伺服电机的速度和方向进行高精度的平稳控制。另外，还具有用于速度指令的加减速时间常

15、数设定功能、停止时的伺服锁定功能和用于外部模拟量速度指令的偏置自动调整功能。(3) 转矩控制模式：通过外部模拟量转矩输入指令(DC0±8V)或参数设置的内部转矩指令可以控制伺服电机的输出转矩。具有速度限制功能（外部或内部设定），可以防止无负载时电机速度过高，本功能可用于张力控制等场合。2.2 伺服放大器的标准规格MR-J3-A系列伺服放大器的标准规格及主要参数见表2-1。表2-1 伺服放大器的标准规格及主要参数项目 规格MR-J3-10A20A40A60A70A100A200A350A500A700A主电路电源电压（范围）/V三相AC200230（AC170253）或单相AC230（

16、AC207253）三相AC200230（AC170253）频率（范围）/Hz50/60（±5%以内）电源容量/kVA0.30.50.91.01.31.73.55.57.510.0控制电路电源电压（范围）/V单相AC230（AC207253）频率（范围）/Hz50/60（±5%以内）输入功率/W3045接口用电源电压/VDC24±10%电源容量/mA300以上额定输出功率/kW0.10.20.40.60.75123.557控制系统正弦波PWM控制，电流控制方式动态制动内置保护功能过电流切断，再生过电压切断，过载切断(电热继电器)，伺服马达过热保护，编码器异常保护，再

17、生异常保护，电压不足、瞬间掉电保护，超速保护，误差过大保护位置控制模式最大输入脉冲频率1Mpps(差动接收器时)，200kpps(集电极开路时)指令脉冲放大倍数(电子齿轮)电子齿轮A/B倍 A：11048576 B：11048576 1/10A/B2000定位完成范围设定0±10000pulse(指令脉冲单位)误差范围±3转转矩限制由参数设定或外部模拟输入(DC010V/最大转矩)速度控制模式速度控制范围模拟速度指令I：2000，内部速度指令I：5000模拟速度指令输入DC0±10V/额定速度速度波动±0.01以下(负载变化0100) 0(电源变化

18、77;10) ±0.2以下(环温度25±10) 仅用于外部速度设置时转矩限制由参数设定或外部模拟输入(DC010V/最大转矩)转矩控制模式模拟转矩指令输入DC0±8V/最大转矩(输入阻抗1012k)速度限制由参数设定或外部模拟输入(DC0±10V/额定速度)环境环境温度运行055(不冻结)保存2065(不冻结)环境湿度运行90RH以下(不凝结)保存空气条件室内(无阳光直射)、无腐蚀性气体，可燃气体，油雾，灰尘的地方海拔海拔1000m以下振动5.9m/s2以下质量/kg0.80.81.01.01.41.42.32.34.66.2使用时，伺服放大器的规格必须

19、和伺服电机的型号规格相匹配，详见表2-2。表2-2 伺服放大器与伺服电机配合表伺服放大器伺服电机HF-MP系列HF-KP系列HF-SP系列(1000r/min)HF-SP系列(2000r/min)MR-J3-10AHF-MP053、HF-MP13HF-KP053、HF-KP13MR-J3-20AHF-MP23HF-KP23MR-J3-40AHF-MP43HF-KP43MR-J3-60AHF-SP51HF-SP52MR-J3-70AHF-MP73HF-KP73MR-J3-100AHF-SP81HF-SP102MR-J3-200AHF-SP121、HF-SP 201HF-SP152、HF-SP 2

20、02MR-J3-350AHF-SP352MR-J3-500AHF-SP502MR-J3-700AHF-SP7022.3 伺服放大器的接线图2-1 伺服放大器前面板卸下后的结构示意图（1）外部结构示意图：下面以MR-J3-100A以下规格的伺服放大器为例，来介绍伺服放大器的外部结构。伺服放大器前面板卸下后的结构如图2-1所示。其中，LED数码显示器和操作按钮的安排如图2-2所示。图2-2 伺服放大器的显示操作面板（2）伺服放大器与外部设备的连接：日本的电压等级和我国不同，有三相AC200230V（线电压）、单相AC230V和单相100120V等电压等级。其中，规格为MR-J3-10AMR-J3-

21、70A的伺服放大器，可以使用三相AC200230V（线电压）和单相AC230V电压等级，在我国只能选用单相图2-3 伺服放大器与外部设备连接示意图AC230V电压等级的伺服放大器；而规格为MR-J3-100AMR-J3-700A的伺服放大器，由于使用三相AC200230V（线电压）电压，而不能在我国使用。伺服放大器和单相AC230V电源、个人计算机、中继端子台、伺服电机等外部设备的连接示意图如图2-3所示。CN1端口主要接定位模块，CN2端口连接伺服电机的编码器；CN3是RS-422数据通信接口，CN5是USB接口，利用这两个端口可以个人计算机（PC）连接；CN4是电源电池接口，当伺服系统是绝

22、对系统时，电池安装在机体中，当伺服系统是增量式系统时则不需要。CN6是模拟监控输出端口。L1和L2为输入电源，L11和L21为控制电路电源，U、V、W为伺服电机的动力线。使用伺服放大器内置再生电阻时，请连接P端子和C端子 (出厂时已接好) 。使用再生选件时，务必卸下P端子和C端子的连线，将再生制动选件连接到P端子和C端子之间。对于规格为MR-J3-10AMR-J3-70A的伺服放大器，使用单相230V电源时，请参照图2-4进行电源和主电路接线，这样可以在检测到报警发生时切断电源的同时，也使伺服开启(SON) OFF。电源输入线必须使用断路器QF和接触器KM。为了考虑安全，设计了启动、停止、紧急

23、停止、故障停止电路。其中，SB1为紧急停止按钮，SB2为停止按钮，SB3为启动按钮，KA为故障处理继电器，KA1为开启继电器。 注1 必须连接P1和P2（出厂时已经连接好）。注2 必须连接P和D（出厂时已经连接好）。注3 伺服放大器与伺服电机的连接推荐使用选件电缆。注4 图中为漏型输入输出接口的情况。图2-4 伺服放大器的输入电源电路（3）编码器：伺服电机输入轴上装有玻璃制的编码圆盘，圆盘上印刷有能够遮住光的黑色条纹，圆盘两侧有一对光源与受光元件，此外中间还有一个叫做分度尺的东西。圆盘转动时，遇到玻璃透明的地方光就会通过，遇到黑色条纹光就会被遮住。受光元件将光的有无转变为电信号后就成为脉冲(反

24、馈脉冲)。“圆盘上条纹的密度伺服电机的分辨率”亦即“每转的脉冲数”，根据条纹可以掌握圆盘的转动量。同时，表示转动量的条纹中还有表示转动方向的条纹。此外还有表示每转基准(叫做“零点”)的条纹，此脉冲每转输出 1 次，叫做“零点信号” 。根据这 3 种条纹，即可掌握圆盘亦即伺服电机的位置、转动量和转动方向。2.4 伺服放大器的内部参数设置注意：不要任意调整或改变伺服放大器的内部参数值，否则将导致运行不稳定。MR-J3-A伺服放大器的内部参数按照功能不同可以分为基本设定参数、增益/滤波器参数、扩展设定参数、输入/输出设定参数4类，详见表2-3。伺服放大器在位置控制模式下使用时，一般设定基本设定参数(

25、PA)，在导入时就可以设定基本的参数，基本设定参数的编号及功能说明见表2-4。当需要手动调整伺服放大器的增益时，通过增益/滤波器参数进行调整。当伺服放大器在速度控制模式或转矩控制模式时，主要通过扩展设定参数进行设定。当需要变更伺服放大器的输入/输出信号时，通过输入/输出设定参数进行设定。表2-3 MR-J3-A系列伺服放大器内部参数的分类参数组主要内容基本设定参数（PA）伺服放大器在位置控制模式下使用时，通过此参数进行基本设定。增益、滤波器参数（PB）当需要手动调整增益时，使用此参数。扩展设定参数（PC）伺服放大器在速度控制模式、转矩控制模式下使用时，主要使用此参数。输入输出设定参数（PD）变

26、更伺服放大器的输入输出信号时使用此参数。在表4-4中，若在简称之前标有*标记，则进行参数设定后，需要将电源关闭（OFF），再次接通电源（ON）后才能使该设定参数有效。在所列表中“控制模式”一列：P代表位置控制模式；S代表速度控制模式；T代表转矩控制模式。表2-4 MR-J3-A系列伺服放大器基本设定参数表参数号（）简称名称与功能说明初始值单位控制模式PA01*STY控制模式0000hP、S、TPA02*REG再生选件0000hP、S、TPA03*ABS绝对位置检测系统0000hPPA04*AOP1功能选择A-10000hP、S、TPA05*FBP伺服电机旋转一周所需的指令脉冲数0PPA06CM

27、X电子齿轮分子（指令输入脉冲倍率分子）1PPA07CDV电子齿轮分母（指令输入脉冲倍率分母）1PPA08ATU自动调谐模式0001hP、SPA09RSP自动调谐响应性12P、SPA10INP到位范围100pulsePPA11TLP正转转矩限制100.0%P、S、TPA12TLN反转转矩限制100.0%P、S、TPA13*PLSS指令脉冲输入形式选择0000hPPA14*POL转动方向选择0PPA15*ENR编码器输出脉冲4000Pulse/revP、S、TPA16制造商设定用0PA17制造商设定用0000hPA18制造商设定用0000hPA19*BLK参数写入禁止000BhP、S、T（1）参数

28、写入禁止（PA19的设定）。伺服放大器在出厂状态下的基本设定参数、增益/滤波器参数、扩展设定参数、输入/输出参数是可以改变的。通过PA19的设置，可以设定这些参数是否允许修改，见表2-5。表2-5 PA19设定值决定参数是否允许修改情况表PA19设定值设定参数操作基本设定参数增益/滤波器参数扩展设定参数输入/输出设定参数0000h读出允许禁止禁止禁止写入允许禁止禁止禁止000Bh（初始值）读出允许允许允许禁止写入允许允许允许禁止000Ch读出允许允许允许允许写入允许允许允许允许100Bh读出允许禁止禁止禁止写入仅参数PA19禁止禁止禁止100Ch读出允许允许允许允许写入仅参数PA19禁止禁止禁

29、止 （2）控制模式选择（PA01的设定）。当PA01初始值为0000h时，为位置控制模式；当PA01设置为0001h时，为位置/速度控制模式；当PA01设置为0002h时，为速度控制模式；当PA01设置为0003h时，为速度/转矩控制模式；当PA01设置为0004h时，为转矩控制模式；当PA01设置为0005h时，为转矩/位置控制模式。当该参数设置后，电源从OFFON后变为有效。（3）再生选件的选择（PA02的设定）。使用再生选件时，设定此参数。当PA02初始值为0000h时，不使用再生制动选件；当PA02设定为0001h时，使用制动单元（FR-BU-15K和MR-J3-500A配套使用；FR

30、-BU-30K和MR-J3-700A配套使用）或者电源再生转换器（FR-RC-15和MR-J3-500A配套使用；FR-RC-30K和MR-J3-700A配套使用）；当PA02设定为0002h时，使用MR-RB032；当PA02设定为0003h时，使用MR-RB12；当PA02设定为0004h时，使用MR-RB32；当PA02设定为0005h时，使用MR-RB30；当PA02设定为0006h时，使用MR-RB50；当PA02设定为0008h时，使用MR-RB31；当PA02设定为0009h时，使用MR-RB51。如果参数设定错误，再生制动选件可能会烧坏；如果选择与伺服放大器不匹配的再生制动选件

31、，将出现参数异常报警（AL.37）。与伺服放大器配合的再生选件及再生功率，见表2-6。当该参数设置后，电源从OFFON后变为有效。表2-6 与伺服放大器配合的再生选件及再生功率 功率 再生选件 伺服放大器再生功率/W内置再生电阻MR-RB032（40）MR-RB12（40）MR-RB30（13）MR-RB31（6.7）MR-RB32（40）MR-RB50（13）MR-RB51（6.7）MR-J3-10A30MR-J3-20A1030100MR-J3-40A1030100MR-J3-60A1030100MR-J3-70A2030100300MR-J3-100A2030100300MR-J3-20

32、0A100300500MR-J3-350A100300500MR-J3-500A130300500MR-J3-700A170300500（4）使用绝对位置检测系统（PA03的设定）。位置控制模式下使用绝对位置检测系统时，设定此参数。当PA03为初始值0000h时，使用增量系统；当PA03设定为0001h时，使用绝对位置系统，通过DIO进行ABS传送；当PA03设定为0002h时，使用绝对位置系统，通过通信进行ABS传送。当该参数设置后，电源从OFFON后变为有效。（5）使用电磁制动器内锁（PA04的设定）。当CN1-23管脚分配为电磁制动器时，设定此参数。当PA04为初始值0000h时，通过参

33、数PD14分配的输出信号；当PA04设定为0001h时，电磁制动器内锁（MBR）。当该参数设置后，电源从OFFON后变为有效。（6）伺服电机旋转一周所需的指令输入脉冲数（PA05的设定）。在位置控制模式下，当PA05为初始值0时，电子齿轮（参数PA06、PA07）为有效。当PA05设定为100050000时，该值为伺服电机旋转一周所需要的指令输入脉冲数，此时电子齿轮无效。当该参数设置后，电源从OFFON后变为有效。（7）电子齿轮（PA06、PA07的设定）。在位置控制模式下，电子齿轮分子CMX（PA06）的初始值为1，设定范围为11048576，电子齿轮分母CDV（PA07）的初始值为1，设定

34、范围为11048576，但它们的比值必须满足：。如果设定的比值超出这个范围，那么将导致加减速时发出噪声，也不能按照设定的速度或加减速时间常数运行伺服电机。电子齿轮的作用是，伺服放大器对输入的指令脉冲串可以乘上任意的倍率使伺服电机能够正常地运转。因为来自编码器反馈脉冲的频率一般远远高于指令输入脉冲的频率，所以电子齿轮具有使输入指令脉冲串频率加快（倍频）的功能。（8）自动调谐（PA08、PA09的设定）。在位置控制模式或速度控制模式下，自动调谐模式（PA08），用于选择增益调整模式。当PA08设定为0000h时，采用插补模式进行增益调整，自动设定参数为PB06、PB08、PB09、PB10；当PA

35、08为初始值0001h时，采用自动调整模式1进行增益调整，自动设定参数为PB06、PB07、PB08、PB09、PB10；当PA08设定为0002h时，采用自动调整模式2进行增益调整，自动设定参数为PB07、PB08、PB09、PB10；当PA08设定为0003h时，采用手动模式进行增益调整。这里，PB06为负载和伺服电机的惯量比，PB07为模型环增益，PB08为位置环增益，PB09为速度环增益，PB10为速度积分补偿。当机械发生振动或者齿轮声音很大时，请调小自动调谐响应性（将PA09的设定值调小）；为提高性能，在缩短定位调整时间时应增大自动调谐响应性（将PA09的设定值调大）。PA09的初始

36、值为12，设定范围为132，分别对应机械振动频率10.0400.0Hz。（9）到位范围（PA10的设定）。在位置控制模式下，该参数PA10为用电子齿轮计算前的指令脉冲单位来设置定位完成的输出范围，初始值为100个脉冲（当定位距离终点目标还有100个脉冲时，引脚INP将会有输出信号），设定范围010000个脉冲。（10）转矩限制（PA11、PA12的设定）。在位置控制、速度控制、转矩控制模式下，该参数可以限制伺服电机的输出转矩。如果在伺服锁定中解除转矩限制，由于对指令位置响应的位置偏差量，伺服电机可能会急速转动。如果设定了参数PA11(正转转矩限制)或参数PA12(反转转矩限制)，在运行中一直会

37、限制最大转矩。当正转转矩限制(参数PA11) 设定为初始值100时，则伺服电机以最大转矩进行逆时针（CCW）驱动；如果将正转转矩限制(参数PA11) 设定为0.0%，则不输出转矩。当反转转矩限制(参数PA12) 设定为初始值100%时，则伺服电机以最大转矩进行顺时针（CW）驱动；如果将反转转矩限制(参数PA12) 设定为0.0%，则不输出转矩。（11）指令脉冲输入形式（参数PA13的设定)。在位置控制模式下，该参数用于指令脉冲输入形式的选择，可以选择负逻辑的3种脉冲输入形式和正逻辑的3种脉冲输入形式，详见表2-7。表2-7 参数PA13设定值确定的脉冲串输入形式PA13设定值脉冲串形式正转指令

38、反转指令0010h负逻辑正转脉冲串反转脉冲串0011h脉冲串+符号0012hA相脉冲串B相脉冲串0000h（初始值）正逻辑正转脉冲串反转脉冲串0001h脉冲串+符号0002hA相脉冲串B相脉冲串（12）伺服电机转动方向的选择（参数PA14的设定)。参数PA14的设定值（0或1）和输入脉冲形式（正转脉冲输入或反转脉冲输入）共同决定电机的旋转方向，详见表2-8。该参数设定后，电源从OFFON后变为有效。表2-8 伺服电机转动方向的选择参数PA14的设定值伺服电机转动方向正转脉冲输入时反转脉冲输入时0正转CCW（逆时针）反转CW（顺时针）1反转CW（顺时针）正转CCW（逆时针）（13）编码器输出脉冲

39、（参数PA15的设定)。初始值为4000 pulse/rev，设定范围是：1100000 pulse/rev。该参数设定后，电源从OFFON后变为有效。伺服放大器设定编码器输出脉冲(A相脉冲/B相脉冲)，即设定A相/B相脉冲乘以4倍以后的值。用参数PC19选择输出脉冲设定或输出脉冲倍率设定。实际输出的A相/B相脉冲的脉冲数为设定数的1/4。输出最大频率为4.6Mpps(4倍后)，请在这个范围内设定。 指定输出脉冲时，设定参数PC19为“0”(初始值)。此时，PA15用于设定伺服电机转1圈对应的脉冲数，输出脉冲设定值pulse/rev。例如，参数PA15设定为“5600”时，实际输出的A相/B相

40、脉冲如下：A相/B相输出脉冲5600/4=1400 pulse/rev设定输出脉冲倍率时，设定参数PC19为“1”。此时，按照对应伺服电机转1圈对应脉冲数设定的值进行倍率计算。输出脉冲伺服电机编码器分辨率/（PA15的设定值）pulse/rev。例如，设定参数PA15为“8”时，实际输出的A相/B相脉冲如下：A相或B相输出脉冲262144/8*1/4=8192pulse输出和指令脉冲一样的脉冲串时，设定参数PC19为“2”。反馈脉冲按图2-5所示计算输出。可以用与指令脉冲相同的脉冲单位输出反馈脉冲。图2-5 编码器反馈脉冲的计算输出MR-J3-A系列伺服放大器设定参数的修改，可以采用2种方法：

41、方法一是通过伺服放大器的显示部分(5位7段LED)和操作部分(4个按钮)，可进行伺服放大器的状态显示、报警和参数设定；方法二是通过使用伺服设置软件（MR Configurator），可以使用个人计算机进行参数设定、试运行、状态显示等等。三、三菱QD75定位模块介绍3.1 QD75系列定位模块型号说明QD75系列定位模块是用于Q系列PLC上的模块，可以支持任何定位系统必需的定位控制功能，如图4-8所示。在QD75定位模块中，QD75P1、QD75P2、QD75P4，QD75D1、QD75D2、QD75D4等模块，是与步进电动机或伺服放大器组合来来执行机械位置控制或速度控制的模块，而QD75M1、

42、QD75M2和QD75M4是与SSCNET（SERVO System Control NETwork）兼容的伺服放大器组合使用来执行机械位置控制或速度控制的模块，具有单轴控制、双轴控制、四轴控制功能的模块可供选择，详见表3-1。图3-1 QD75P4定位模块在主基板上安装例子表3-1 QD75系列定位模块型号与功能说明型号功能说明QD75P1单轴控制，采用集电极开路脉冲输出方式QD75P2双轴控制，采用集电极开路脉冲输出方式QD75P4四轴控制，采用集电极开路脉冲输出方式QD75D1单轴控制，采用差动驱动脉冲输出方式QD75D2双轴控制，采用差动驱动脉冲输出方式QD75D4四轴控制，采用差动驱

43、动脉冲输出方式QD75M1单轴控制，采用SSCNET伺服专用控制网络QD75M2双轴控制，采用SSCNET伺服专用控制网络QD75M4四轴控制，采用SSCNET伺服专用控制网络3.2 QD75定位模块的功能与特点（1）丰富的控制功能：每轴允许进行600个定位数据设定；支持单独定位动作和连续定位动作；支持24轴速度、位置插补动作。 （2）3种运行型式可供选择：独立定位控制：只执行指定的定位数据并结束定位（单步执行）；连续定位控制：在执行指定的定位数据后，停下来（速度要降为0），然后执行下一个连续定位数据；连续轨距控制：执行完一个定位数据，而不进行减速停止（即速度不降为0）就执行下一个连续定位数据

44、。（3）提供多种控制方式：1/2/3/4轴的直线控制（包括直线插补）；1/2/3/4轴的固定进给控制；2轴圆弧插补控制；1/2/3/4轴的速度控制；PTP（点对点）控制和路径控制；增量模式（INC）进行速度控制切换位置控制（V/P），绝对模式（ABS）进行速度控制切换位置控制；位置控制切换速度控制（P/V）；当前值变更；跳转指令(NOP指令，JUMP指令，LOOP-LEND）。 （4）具有原点返回控制功能：提供机械原点回归控制方式、快速原点回归以及原点回归重试功能。 （5）提供梯形加减速和S型加减速处理功能：自动梯形加减速度是指速度的增大或减小部分是线性变化的（即速度与距离的关系曲线为梯形）；

45、而S型加减速是指速度的增加与减小部分呈正弦曲线。（6）高速化启动：在CPU模块给QD75发出起动指令到起动为止的时间约67ms的高速起动，缩短了机器准备时间（预读起动需要3ms）。另外在执行同步启动（处于独立运行或插补法运行方式）时，不会出现轴间启动延迟。（7）实现输出脉冲高速化和通讯远程化：QD75P1/QD75P2/QD75P4模块采用集电极开路输出方式，指令脉冲最高速度可达200kpps(kpulse/s)，通信最大距离可达2m；QD75D1/QD75D2/QD75D4模块采用差动驱动输出方式，指令脉冲最高速度可达1Mpps，通信最大距离可达10m；QD75M1/QD75M2/QD75M

46、4模块采用SSCNET伺服专用控制网络，指令脉冲最高速度可达10Mpps，表3-2 QD75定位模块的专用指令用途指令标记功能概要绝对位置复位ABRST（ABRST1：轴1；ABRST2：轴2；ABRST3：轴3；ABRST4：轴4）恢复指定轴的绝对位置定轴启动PSTRT（PSTRT 1：轴1；PSTRT2：轴2；PSTRT 3：轴3；PSTRT 4：轴4）启动指定轴的定位控制示教TEACH（TEACH 1：轴1；TEACH2：轴2；TEACH 3：轴3；TEACH 4：轴4）示教指定轴内存写入PFWRT把QD75参数、定位数据和块起动数据写入QD75内置的闪存ROM中参数初始化PINIT使Q

47、D75缓冲存储器和闪存ROM中的设置数据恢复其工厂设置数据（初始值）通信最大距离可达200m。（9）能够使用智能模块专用指令：在创建对于QD75的顺控程序时，可以使用表3-2中的QD75专用指令。绝对位置恢复指令（ABRST ）、定位起动指令（PSTRT ）和示教指令（TEACH ）不能在各个轴中同时执行。如果同时执行这些指令，则第二个和后面的指令会被内部互锁忽略（不会发生出错）。（10）易于维护：数据可以被保存到闪存中，断电数据不会丢失；故障内容细分化，提高故障诊断效率；能够分别保存16个故障/警告信息，便于故障/警告的确认。3.3 QD75定位模块的工作原理QD75定位模块在伺服控制系统中

48、的应用如图3-2所示，它在PLC CPU模块的控制下向驱动单元输出正向运行脉冲串或者反向运行脉冲串。驱动单元中的偏差计数器积累脉冲信号串和反馈脉冲信号的差值，并发送给数模转换器处理；数模转换器将差值脉冲信号转换为直流模拟电压，成为控制伺服电机的速度指令；这个速度指令（设定值）和“速度环反馈值”进行比较后的差值在速度环做PID调节后输出，就是“电流环的给定值”，电流环的这个给定值经过伺服放大器处理后输出给伺服电机。偏差计数器保持一定累积量，使伺服电机保持旋转状态；当偏差计数器的累积脉冲减少时伺服电机转速变慢，当累积脉冲为0时伺服电机停止旋转。同时，伺服电机附带脉冲发生器产生与转速成比例的反馈脉冲

49、，供偏差计数器和速度控制电路使用。因此，伺服电机的转速与指定脉冲的频率成比例；伺服电机的转角与指定脉冲的数量成比例。在规定每个脉冲的的移动量后，就可以将工件定位传送到与脉冲串数量成比例的位置。图3-2 QD75定位模块在伺服控制系统中的应用例子QD75定位模块的工作结构如图3-3所示。安装GX Developer软件的计算机对PLC进行编辑顺控程序和设定执行条件；安装GX Configurator-QP软件的计算机可以对QD75定位模块的参数数据进行设置，通过采用连续动作、循环指令、跳转指令以及块启动指令等对定位数据进行编辑，从而简化了复杂动作顺控程序的编辑；PLC CPU模块根据内部存储的顺

50、控程序，向QD75定位模块发出指令并检测QD75的故障；QD75的外部设备可以向QD75输入启动、停止、限位以及控制切换信号，手动脉冲发生器可以向QD75发送控制脉冲信号（手动运行方式可以根据手动脉冲发生器输入的脉冲数进行定位控制：在手动脉冲发生器运行中，脉冲从手动脉冲发生器输入到QD75，这使从QD75输出相同输入脉冲数到伺服放大器，并且工件按指定方向移动，用于精密定位控制时的微调整和定位地址的计算。）；QD75模块存储参数和数据，并按照PLC CPU模块、外部信号或手动脉冲信号的要求，向伺服单元发送控制脉冲信号；伺服单元接收QD75模块发出的脉冲指令，驱动伺服电机运行，同时向QD75发送准

51、备就绪信号和零信号；伺服电机按照伺服单元发出的伺服指令进行实际动作。图3-3 QD75定位模块工作结构图3.4 QD75定位模块的参数和数据设置要想使定位模块QD75工作，必须对其设定各种参数和数据。设定的方法包括使用“GX Configurator-QP”软件在 Windows 计算机中设定以及通过顺控程序写入这两种方法。用QD75执行控制时需要设置的参数和数据包括“参数数据”、“监视数据”和“控制数据”，见表3-3。表3-3 QD75定位模块需要设置的参数和数据名称分类功能参数数据参数定位参数（Pr.1Pr.42,Pr.150）基本参数1当起动系统时按照设备和适用电动机设置。(注：如果基本

52、参数 1 的设置不正确，则旋转方向可能相反，或者可能不发生运行.)基本参数2具体参数1当起动系统时按照系统配置设置。（注：具体参数 2 是最全面使用 QD75 功能的数据项目，按需要设置。）具体参数2OPR（回原点）参数（Pr.43Pr.57）OPR基本参数设置执行 OPR 控制需要的值。OPR具体参数定位数据定位数据(Da.1Da.10)设置“主要的定位控制”用的数据。块启动数据块启动数据(Da.11Da.14)设置“高级定位控制”用的数据。条件数据(Da.15Da.19)设置“高级定位控制”用的条件数据。备忘录数据设置“高级定位控制”中使用的条件数据用的条件判断值。监视数据系统监视数据（M

53、d.1Md.19）监视 QD75 规格和运行历史 。轴监视数据（Md.20Md.47）监视与运行轴有关的数据 ，诸如当前位置和速度 。控制数据系统控制数据(Cd.1Cd.2)把“设置数据”写入模块 / 初始化模块中的“设置数据”。轴控制数据(Cd.3Cd.40)进行与运行相关的设置，控制运行期间的变速，并停止 / 重新启动运行。GX Configurator-QP软件可以对QD75定位模块的参数和数据进行设置。图3-4为QD75P2定位模块基本参数设定窗口示例，对轴1、轴2的基本参数1和基本参数2进行设置；图3-5为QD75P2定位模块的轴定位数据设置示例，对轴定位数据进行设置；图3-6为QD

54、75P2定位模块的块启动数据设置示例，对块启动数据进行设置。这些参数和数据的详细设置方法，请参考系列定位模块QD75P/QD75D用户手册（详细篇）。当设置的数据需要下载到QD75中或监视运行状态时，GX Configurator-QP不直接连接到QD75。由于GX Configurator-QP和QD75通过Q模式CPU模块进行数据通讯，所以通过RS-232或USB把装有GX Configurator-QP的个人计算机与Q模式CPU模块相连接，再通过GX-Configurator-QP实现QD75的参数设置、定位数据编写、监控和测试。使用GX Configurator-QP有如下优点：（1）参数设置简单。代替了对参数设置的顺控程序。（2）可以通过采用连续动作、循环指令、跳转指令以及块启动指令等对定位数据进行编辑，从而简化了复杂动作顺控程序的编辑。（3）可以通过时序图形式表示定位模块I/O 信号、外部I/O