EL7411模块控制Hall直流无刷电机

第1页EL7411EL7411模块控制Hall直流无刷电机作者：史晓云职务：系统应用部CNC技术主管公司：BECKHOFF中国邮箱：x.shi@日期：2022-12-13摘要：EL7411-0000模块是用于控制无刷直流BLDC电机的控制模块，可以通过增量编码器实现高速控制和动态位置。模块可以提供许多参数变量监控，包括过电压、欠压、过电流、模块温度或者电机负载等。本文介绍EL7411模块控制带霍尔传感器的直流无刷电机。模块输出电流可以通过ZB8610风扇配件进行增加。附件：序号文件名备注历史版本：免责声明：我们已对本文档描述的内容做测试。但是差错在所难免，无法保证绝对正确并完全满足您的使用需求。本文档的内容可能随时更新，如有改动，恕不事先通知，也欢迎您提出改进建议。参考信息：目录1. 硬件介绍 31.1. 硬件接线 32. TwinCAT3调试EL7411 42.1. 参数复位 42.2. 操作模式设置 42.3. 驱动器参数设置 62.4. 电机参数设置 72.4.1. ScanMotor 72.5. 位置反馈参数设置 82.5.1. ScanFeedback 92.6. TwinCATNCPTP控制 102.6.1. 集成硬件到TwinCATNC 102.6.2. 参数配置到TwinCATNC 112.6.3. 测试运行 132.6.4. 驱动参数优化 143. 常用报警处理 163.1. 模块指示灯显示 163.2. 报警查询 173.2.1. 报警列表 18

硬件介绍 过电流保护。驱动器过电流保护最大电流限制在3倍的额定电流持续1秒。硬件接线电机动力线：直流无刷电机UVW。负载电压：8-48VDC，过电流保护。位置反馈设备：霍尔传感器U,V,W增量编码器外部输入：外部输入信号Point：8；Point16，可以用于加在硬限位。辅助硬件：EL9576制动模块以及制动电阻ZB8110。ZB8610风扇模块，用于输出更高的最大电流。使能输出信号：HWEnable，接口通过HWEnable实现电机使能。TwinCAT3调试EL7411参数复位参数复位通常用于对于EL7411模块进行参数初始化，当出现参数错误等不明确的情况下，可以采用这个方法进行初始化，方法如下： 在CoE-Online参数中将1011:01中写入Dec:1684107116||Hex:0x64616F6C并确认，所有的参数和状态得到恢复。操作模式设置EL7411的操作模式包括CSP、CSV、CST、CSTCA等四种。每种模式对应不同的控制变量和结构体参数，CSP模式是出厂默认的模式。本文以CSV为案例进行介绍，速度模式下同样控制控制位置。操作模式选择步骤：选择CoE-Online的选项中可以设定控制模式。参数7010:03hex中可以选择操作模式。选择“ProcessData”选项。选择PDO模式（CSP:Position/CSV:Velocity/CST:Torque/CSTA）。驱动器参数设置驱动器参数可以设置电流环、速度环、位置环的PID参数、驱动电压、误差监控、电机换向参数等。电机参数设置电机参数8011进行设置，包括电机额定电压、额定电流、电机极对数、额定速度等：ScanMotor功能介绍： EL7411的部分参数可以通过ScanMotor功能进行设置。8011:19：Windinginductance。8011:30：Windingresistance。功能执行：准确设置电机参数。在参数FB00:01”Request”中写入命令0x8007。参数扫描。参数FB00:02”Status”显示参数扫描进程，数值为100则参数扫描结束。可以通过状态值显示当前状态，例如报错等可以进一步在DiagHistory中显示。CAUTION：确保电机与机械脱开，防止机械坏损！确保电机轴能够自由移动！位置反馈参数设置包括：Operationwithoutfeedback、OperationwithHallsensors、Operationwithanincrementalencoder、OperationwithanincrementalencoderandHallsensors。需要设置的是：OperationwithHallsensors。编码器"Commutationtype"8010:64hex:"Six-Stephall"。编码器类型8008:12hex:disable"disabled".配置Hall传感器参数ScanFeedback功能介绍：反馈参数设置，可以通过本功能执行。编码器移动方向：8008:01“Invertfeedbackdirection”。Hall传感器设置：800A:12”Phasing”。Hall偏置参数设置：800A:13”Hallcommutationadjust”。反馈参数检测。8008:13“EncoderincrementsperRevolution”。8011:13“Motorpolepairs”。功能应用：准确设置电机参数。在参数FB00:01”Request”中写入命令0x8007。参数扫描。参数FB00:02”Status”显示参数扫描进程，数值为100则参数扫描结束。可以通过状态值显示当前状态，例如报错等可以进一步在DiagHistory中显示。 CAUTION：确保电机与机械脱开，防止机械坏损！确保电机轴能够自由移动！TwinCATNCPTP控制TwinCATNC控制包括硬件链接以及参数设定，将EL7411的BLDC电机集成到TwinCATNC控制中。集成硬件到TwinCATNC控制系统扫描硬件。创建TwinCATNCTask包括手动或者自动创建任务。添加一个NC轴（ContinuousAxis）到当前的TwinCATNC任务中。链接NC轴（Term2(EL7411）#Servointerface）并添加对应模块。链接对应的变量到TwinCATNC，不同的模式会自动产生不同的变量进行连接。参数配置到TwinCATNC轴单位设定：旋转轴、直线轴。NCAxis>"Settings"tab>drop-downmenu"Unit"。参考速度|最大速度设定NCAxis>"Parameters"tab>"ReferenceVelocity"and"MaximumVelocity"。动态参数设定NCAxis>"Dynamics"tab。旋转轴编码器齿轮比参数设定NCAxis>"Enc">"Parameters"tab。 注意：编码器电子齿轮比可以设定为分数，可以通过分子和分母进行分辨率设定：•Numerator:"ScalingFactorNumerator"•Denominator:"ScalingFactorDenominator"增量编码器1024增量数值，每圈360°，参数设置如下：•ScalingFactorNumerator：360°•ScalingFactorDenominator：1024*4=4096Unit：每圈脉冲数Factor：增量编码器分辨率倍数x4不带增量编码器设定：•ScalingFactorNumerator：360°•ScalingFactorDenominator：65536直线轴的编码器比例参数设置换算增量编码器为Inc/mm；编码器分辨率系数Factor为x4；输入到对应的参数ScalingFactorDenominator；例如：编码器脉冲数对应512inc/2mm，对应的256inc/1mm•ScalingFactorNumerator：1•ScalingFactorDenominator：1024输出速度比例参数NCAxis>"Drive">"Parameters"tab速度输出此轮比参数仅用于CSV操作模式，参数的计算包括带增量编码器和不带编码器两种。带编码器的参数输出。带编码器的参数输出： 例如：编码器脉冲数为1024脉冲，输出的参数值： OutputScalingFactor（Velocity）：=10.98632813不带编码器的参数输出： OutputScalingFactor（Velocity）：=0.6866455078测试运行Step1：测试准备参数配置成功后，激活配置文件；选择Online选项卡；编码器参数检查。通过手动移动电机轴，移动一圈是否为360°，如果电机手动转动一圈参数不是360°，可以通过参数设置。Step2：运行测试 运行测试时，需要确保不会因为电机的移动造成设备或者人员受伤。Step3：电机使能 如果电机使能失败，检查24V或者“HWEnable”信号输入有问题。测试不同的运动指令。检测电机是否能够稳定运行。Step3：根据测试结果机型调整是否出现报错，需要在DiagHistory中查看？电机运行方向是否正确？电机速度是否准确？驱动参数优化驱动器的PID基础参数通过Scanningthemotor进行设置。可以通过控制器参数进一步优化电机性能，实现电机的跟随误差降低、设定速度与当前速度更加贴合并降低超调以及电机抖动。驱动优化准备：激活配置文件并使电机启动"ReversingSequence"往复移动。通过Scopeview读取电机的相关参数：EL7411parameter：PositionLag0x1A03TorqueactualvalueTwinCATNC参数:PositionsetpointPositionactualvalueVelocitysetpointVelocityactualvalue根据反馈方式进行参数优化没有反馈传感器Hall传感器增量编码器和Hall传感器可选霍尔传感器反馈优化Step1：速度环优化将位置环关闭设定参数8010:17"Positionloopproportionalgain"为0；逐步降低速度环积分时间8010:5A"Velocityloopintegraltime(voltagemode)"，同时逐步提高速度环增益8010:5B"Velocityloopproportionalgain(voltagemode)"。与此同时，通过ScopeView监控当前的速度和位置，直到速度或者位置开始抖动停止数值优化。积分时间和增益的数值在当前的基础上降低20%，作为缓冲；如果当前的速度值超调，降低速度前馈8010:5C"Velocityloopvoltagefeedforwardgain(voltagemode)"。速度环优化结束。Step2：位置环优化（速度环优化结束之后，可以对位置环进行优化）逐步增加位置环增益数值8010:17"Positionloopproportionalgain"，以便位置误差降低到0或者位置稳定跟随。位置环优化结束。常用报警处理模块指示灯显示报警查询EtherCAT提供了报警历史记录，可以配合报警指示灯判断当前的错误问题。报警列表

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