电气控制与驱动 课件 项目5 伺服驱动系统的构建与调试

电气控制与驱动目录项目1电气控制电路的识图、安装与调试

任务1.1认知低压电器

任务1.2识读电气控制系统图

任务1.3分析电气控制原理图

任务1.4典型机床控制电路的连接与调试项目2PLC控制系统的构建、编程与调试

任务2.1认知PLC

任务2.2认知三菱PLC

任务2.3PLC控制系统的应用设计项目3变频驱动（调速）系统的构建与调试

任务3.1认知变频器

任务3.2应用变频器基本运行功能控制传送带

任务3.3应用变频器的基本参数控制传送带

任务3.4应用变频器多段速度控制传送带电气控制与驱动目录项目4步进驱动系统的构建与调试

任务4.1利用步进驱动系统实现机械手的直线移动控制

任务4.2利用步进驱动系统实现机械手的定位控制

任务4.3搬运机械手的应用设计项目5伺服驱动系统的构建与调试

任务5.1认识交流伺服系统

任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.4

利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.1认知交流伺服系统【任务引入】

交流伺服系统是以交流伺服电动机为控制对象的自动控制系统，它主要由伺服控制器、伺服驱动器和伺服电动机组成。交流伺服系统主要有三种控制模式，分别是位置控制模式、速度控制模式和转矩控制模式。在不同的工作模式下，系统工作原理略有不同。交流伺服系统的控制模式可通过伺服驱动器的参数来改变。【任务目标】

1.根据控制要求完成系统接线。

2.完成伺服驱动器试运行调试。【相关知识】

伺服系统是一种用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。图5-1为伺服驱动系统结构框图。项目5

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任务5.1认知交流伺服系统图5-1伺服驱动系统结构框图5.1.1.伺服电动机伺服电动机是伺服系统中控制机械元件运转的电力驱动装置。伺服电动机可以将电压信号转化为转矩和速度等物理量以驱动控制对象，它可以非常准确地控制速度和位移精度。伺服电机分直流伺服电机和交流伺服电机。交流伺服电机又分同步电机和异步电机，在运动控制系统中一般用交流同步伺服电机，尤其是永磁同步伺服电机。永磁同步伺服电动机主要由定子和转子构成，其定子结构与一般的异步电动机相同。永磁同步伺服电动机的转子与异步电动机不同，异步电动机的转子一般为鼠笼式，转子本身不带磁性，而永磁同步伺服电机的转子上嵌有永久磁铁。项目5

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任务5.1认知交流伺服系统永磁同步伺服电动机主要由定子和转子构成，其定子结构与一般的异步电动机相同。永磁同步伺服电动机的转子与异步电动机不同，异步电动机的转子一般为鼠笼式，转子本身不带磁性，而永磁同步伺服点东西的转子上嵌有永久磁铁。

5.1.2.编码器伺服电动机常用编码器来检测其转速和位置。编码器装在伺服电机的输出轴上，与电动机同步旋转，转动的同时将编码信号送回驱动器，驱动器根据编码信息判断伺服电机的转向、转速、位置是否正确，据此调整驱动器输出的电源频率及电流大小。编码器种类很多，主要分增量型和绝对型两类。绝对型编码器具有位置记忆功能，而增量型编码器无位置记忆功能。下面介绍增量型编码器。1.外形

增量型编码器的外形如图5-2所示。图5-2编码器外形项目5

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任务5.1认知交流伺服系统

2.结构与工作原理

增量型光电编码器主要由玻璃码盘、发光管、光电接受管和整形电路组成。玻璃码盘的结构如图5-3所示，它从外往内分作三环，依次为A环、B环和Z环，各环中的黑色部分不透明，白色部分透明可通过光线，玻璃码盘的中间安装转轴，码盘与伺服电机同步旋转。

增量型光电编码器的结构与工作原理如图5-4所示。编码器的发光管发出光线照射到玻璃码盘，光线分别通过A、B环的透明孔照射到A、B相光电接受管上，从而得到A、B相脉冲，脉冲经过放大整形后输出，由于A、B环透明孔交错排列，故得到的A、B相脉冲相位差90

º。Z环只有一个透明孔，码盘旋转一周时只产生一个脉冲，该脉冲称为Z脉冲（零位脉冲），用来确定码盘的起始位置。图5-3玻璃码盘的结构图5-4增量型光电编码器的结构与工作原理说明图项目5

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任务5.1认知交流伺服系统5.1.3.伺服驱动器1.伺服驱动器的技术参数三菱MR-J3-20A伺服驱动器的型号构成及含义如图5-5。2.伺服驱动器接口与显示操作部分介绍三菱MR-J3-20A伺服驱动器接口外观如图5-6所示。图5-5三菱伺服驱动器型号构成及含义图5-6三菱伺服驱动器接口外观图项目5

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任务5.1认知交流伺服系统三菱MR-J3-20A伺服驱动器操作及显示说明如图5-7所示。图5-7三菱伺服驱动器操作及显示说明项目5

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任务5.1认知交流伺服系统3.伺服驱动器的结构原理1）主电路的结构原理

三菱伺服驱动器的主回路部分的结构组成与变频器的主回路结构原理相似，同样也包含整流电路、滤波和浪涌保护电路、再生制动电路和逆变电路，图5-8为MR-J3-20A主回路的结构示意图。图5-8MR-J3-20A主回路结构示意图项目5

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任务5.1认知交流伺服系统2）控制回路原理

三菱伺服驱动器的控制回路主要为三环控制回路（图5-9），其中，最内环为电流环，中间环为速度环，外环为位置环。这三环的控制都采用PID调节，即每一环都设有设定值、当前值、输出值。图5-9伺服驱动器控制回路原理示意图项目5

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任务5.1认知交流伺服系统

①电流环

此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器输出到电动机各相的电流，并通过负反馈进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近设定电流。电流环控制电动机转矩，所以在转矩模式下，驱动器运算量最小，动态响应最快。

②速度环

通过装在伺服电动机上的编码器所检测到的信号进行负反馈PID调节。由于速度输出环的输出值即是电流环的输入值，所以速度环控制时就包含了电流环。实际上，任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时也在进行电流（转矩）的控制，以达到对速度和位置的相应控制。

③位置环

它是外环，可以在驱动器和编码器之间构建，也可以在外部控制器与编码器或最终负载之间构建。由于位置控制环的内部输出就是速度环的输入，所以位置控制模式下，系统进行了所有三个环的运算，此时，系统的运算量最大，动态响应速度也最慢。项目5

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任务5.1认知交流伺服系统4.伺服驱动器的试运行

一般在实际运行之前进行试运行。下面介绍伺服驱动器的试运行操作过程。

（1）系统接线

系统接线如图5-10所示。图5-10系统接线图项目5

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任务5.1认知交流伺服系统（2）点动运行设置电源接通后，按以下步骤选择点动运行模式运行，使用“MODE”按钮切换到诊断画面，如图5-11所示。（3）将SON、EMG、LSP、LSN置ON伺服电动机正常运行时需要将SON（伺服开启）、EMG（紧急停止）、LSP（正转行程末端）、LSN（反转行程末端）置ON。SON、EMG端子通过外部接线置ON，而LSP/LSN端子既可通过外接置ON，也可通过设置参数PD01=0C00内部置ON，如图5-10。项目5

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任务5.1认知交流伺服系统（4）在外部指令装置无输出指令状态下，执行点动运行

①操作运行

按住“UP”、“DOWN”按钮可使伺服电动机正、反旋转；松开按钮，伺服电动机便停止。通过伺服设置软件可改变运行条件。运行的初始条件和设定范围如表5-1所示。

②状态显示

此功能可确认点动运行中伺服电动机的状态。在可以运行点动的状态下，按下“MODE”，则显示“状态显示”画面。在这个画面上，通过“UP”、“DOWN”进行点动运行。每按一次“MODE”按钮，就会移到下一状态显示画面。移动一周后又回到点动运行状态。在使运行模式下，不能使用“UP”、“DOWN”按钮切换到状态显示画面。

③点动运行结束

可以通过断开电源或按“MODE”按钮切换到另外画面，按下“SET”2s以上，可以结束点动运行。表5-1运行的初始条件和设定范围项

目初始设定值设定范围转速（r/min）2000~瞬时允许转速加减速时间常数（ms）10000~50000项目5

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任务5.1认知交流伺服系统【任务计划】1.画出伺服系统试运行的接线示意图2.将伺服驱动器所需要设置的参数列于下表画出伺服系统速度控制模式接线示意图教师审核

序号参数号名称设定范围出产设定设定值备注

项目5

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任务5.1认知交流伺服系统3.填写调试步骤【任务计划】

1.准备工具及材料2.任务实施前的相关检查3.接线操作4.编写控制程序5.调试调试步骤描述该步骤下可能出现的现象教师审核（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

电气控制与驱动目录项目1电气控制电路的识图、安装与调试

任务1.1认知低压电器

任务1.2识读电气控制系统图

任务1.3分析电气控制原理图

任务1.4典型机床控制电路的连接与调试项目2PLC控制系统的构建、编程与调试

任务2.1认知PLC

任务2.2认知三菱PLC

任务2.3PLC控制系统的应用设计项目3变频驱动（调速）系统的构建与调试

任务3.1认知变频器

任务3.2应用变频器基本运行功能控制传送带

任务3.3应用变频器的基本参数控制传送带

任务3.4应用变频器多段速度控制传送带电气控制与驱动目录项目4步进驱动系统的构建与调试

任务4.1利用步进驱动系统实现机械手的直线移动控制

任务4.2利用步进驱动系统实现机械手的定位控制

任务4.3搬运机械手的应用设计项目5伺服驱动系统的构建与调试

任务5.1认识交流伺服系统

任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.4

利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台【任务引入】

伺服系统在速度控制模式下工作时，负载增大，伺服电机的输出转矩也增大；负载转矩变小，伺服电机的输出转矩也减小，从而维持圆形转盘工作台的转速不变。【任务目标】

1.完成伺服系统速度控制模式下的相关接线。2.设置伺服驱动器的相关参数，开启伺服驱动器的速度控制模式。3.在伺服电机的驱动下，圆形转盘工作台可正反转运行，配合速度选择按钮，使转盘工作台稳速运行在设定速度中。【相关知识】

当交流伺服系统工作在速度控制模式时，伺服驱动器无需输入脉冲信号也可正常工作，此时的伺服驱动器类似于变频器，但由于驱动器能接受伺服电动机的编码器送来的转速信息，不但能调节电动机转速，还能让电动机转速保持稳定。项目5

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任务5.2伺服系统的速度控制模式5.2.1.伺服驱动器速度控制模式的相关接线1.主电路的接线参见本项目学习任务一中图5-8。2.输入输出信号的连接输入输出信号连接如图5-12所示。5.2.2.参数介绍1.参数NoPA19伺服驱动器出厂状态下的基本设定参数、增益-滤波参数及扩展设定参数可以改变。为防止参数NoPA19的设定因不小心而被改变，可以将其设定为禁止写入。参数NoPA19的介绍如表5-2所示。项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台表5-2参数NoPA19介绍

表5-3表示由参数NoPA19所设定的参数是否可读出或写入，其中√表示可以读/写，×表示不可读/写。表5-3由参数NoPA19所设定的参数说明参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PA19BLK参数写入禁止000Bh参照表5-3√√√参数NoPA19的设定值设定值的操作基本设定参数NoPA□□增益-滤波参数NoPB□□扩展设定参数NoPC□□输入输出设定参数NoPD□□0000h读出√×××写入√×××000Bh（初始值）读出√√√×写入√√√×000Ch读出√√√√写入√√√√000Bh读出√×××写入仅参数NoPA19×××000Ch读出√√√√写入仅参数NoPA19×××项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台2.控制模式的选择MR-J3-20A伺服驱动器共有6种操作模式，它们分别是：位置控制模式、位置/速度控制模式、速度控制模式、速度/转矩控制模式、转矩控制模式、转矩/位置控制模式。通过参数NoPA01可设置伺服驱动器的操作模式，如表5-4和表5-5所示。表5-4参数NoPA01介绍参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PA01*STY控制模式0000h参照表5-5√√√表5-5参数NoPA01的设定值说明参数NoPA01的设定值含

义0位置控制模式1位置/速度控制模式2速度控制模式3速度/转矩控制模式4转矩控制模式5转矩/位置控制模式项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台3.加减速时间常数

加减速时间常数的介绍如表5-6和图5-13所示。表5-6加减速时间常数介绍参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PC01STA加速时间常数00~50000ms×√√PC02STB减速时间常数00~50000ms×√√图5-13加减速时间常数含义示意图项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台4.模拟速度指令最大转速

设定模拟速度指令（VC）的最大输入电压（10V）时的转速为最大转速。如果设定为“0”，即为伺服电机的额定转速。表5-7为模拟输入指令的含义。表5-7模拟速度指令最大转速的含义表5-8输入信号自动ON选择1的含义参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PA12VCM模拟速度指令最大转速00~50000r/min×√×参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PD01*DIA1输入信号自动ON选择10000h参照图5-2-3√√√项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台例如，设置伺服开启（SON）置ON时，设定值为“□□□4”。图5-14输入信号自动ON选择1的设置项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台6.输入信号端子选择1（SON）CN-15（SON）管脚可以分配给任意的输入端子，如表5-9所示。表5-9输入信号端子选择1的含义

注意：控制模式不同，设定值的位和可以分配的信号也不同。参数初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PD03*DI1输入信号端子选择100020202h参照表5-2-9√√√项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台表5-10输入信号端子选择1的设置介绍设定值控制模式PST00―――01制造商设定用02SONSONSON03RESRESRES04PCPC―05TLTL―06CRCRCR07―ST1RS208―ST2RS109TL1TL1―0ALSPLSP―0BLSNLSN―0C制造商设定用0DCDPCDP―0E~0F制造商设定用20―SP1SP121―SP2SP222―SP3SP323LOPLOPLOP24COM1――25COM1――26―STAB2STAB227制造商设定用例如，在速度控制模式下，将SON端子改为SP3，则应设定PD03=00002200。项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台5.2.3速度的设定电动机运行速度的设置有两种方式：一是按照参数设定的速度运行；二是按照模拟量设定的速度运行。1.模拟量运行速度的设定如图5-15所示，伺服电动机如需按逆时针或顺时针旋转，则对应的输入电压为+10V或-10V。±10V对应最大转速，且最大转速正好为额定速度。±10V对应的速度可由参数设定，用正转起动信号ST1和反转起动信号ST2决定旋转方向。图5-15模拟量输入电压与电机转速关系图项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台

外部输入信号ST1和ST2开关状态可分为以下四种：

一是当ST1和ST2都置0时，对于模拟量速度指令（VC）及内部速度指令都处于伺服锁定状态。

二是当ST1置1、ST2置0时，当VC输入为正电压时，伺服电动机逆时针旋转；VC输入为负电压时，伺服电动机顺时针旋转；当VC输入为0V时，伺服系统处于停止状态，在内部速度指令时，伺服电动机逆时针旋转。

三是当ST2置1、ST1置0时，当VC输入正电压时，伺服电动机顺时针旋转；当VC输入为负电压时，伺服电动机逆时针旋转；当VC输入为0V时，伺服电机处于停止状态，在内部速度指令时，伺服电动机处在顺时针旋转状态。

四是当ST1和ST2都置1时，伺服处于锁定状态。项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台2.通过参数设置运行速度

用SP1和SP2选择内部速度指令1~3或模拟量指令（VC）作为设定速度。模拟量速度设定是指对SP1、SP2和SP3电平信号状态的设定。设定方法啊有两类：设置SP1和SP2（见表5-11），或SP1、SP2和SP3都设定（见表5-2-10）。表5-11速度选择指令表外部输入信号速度指令初始值设定范围SP2SP100模拟量速度指令（VC）-0~瞬时允许速度01内部速度指令1（参数NoPC05）100r/min0~瞬时允许速度10内部速度指令2（参数NoPC06）500r/min0~瞬时允许速度11内部速度指令3（参数NoPC07）1000r/min0~瞬时允许速度项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台表5-12SP3有效时速度指令表外部输入信号速度指令初始值设定范围SP3SP2SP1100内部速度指令4（参数NoPC08）200r/min0~瞬时允许速度101内部速度指令5（参数NoPC09）300r/min0~瞬时允许速度110内部速度指令6（参数NoPC10）500r/min0~瞬时允许速度111内部速度指令7（参数NoPC11）800r/min0~瞬时允许速度项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台5.2.4速度到达如图5-16所示，伺服电动机的速度达到所设定的速度附近时，SA-DICOM之间导通。设定速度选择通过内部指令1和2来实现，速度到达（SA）为高电平的条件如下：（1）内部速度指令1或2接通；（2）开始运行（ST1、ST2）为高电平；（3）伺服电动机速度达到一个恒定不变值。图5-16速度控制模式下速度到达时序图项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台【任务实施】

1.画出伺服系统的接线示意图2.将伺服驱动器所需设置的参数列于下表画出伺服系统速度控制模式的接线示意图教师审核

序

号参数号名称设定范围出厂设定设定值备注

项目5

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任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台3.填写调试步骤

4.实施步骤

1）准备工具及材料2）任务实施前的相关检查3）接线操作4）

试运行与参数设定5.）调试调试步骤描述该步骤下可能出现的现象教师审核（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

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任务1.1认知低压电器

任务1.2识读电气控制系统图

任务1.3分析电气控制原理图

任务1.4典型机床控制电路的连接与调试项目2PLC控制系统的构建、编程与调试

任务2.1认知PLC

任务2.2认知三菱PLC

任务2.3PLC控制系统的应用设计项目3变频驱动（调速）系统的构建与调试

任务3.1认知变频器

任务3.2应用变频器基本运行功能控制传送带

任务3.3应用变频器的基本参数控制传送带

任务3.4应用变频器多段速度控制传送带电气控制与驱动目录项目4步进驱动系统的构建与调试

任务4.1利用步进驱动系统实现机械手的直线移动控制

任务4.2利用步进驱动系统实现机械手的定位控制

任务4.3搬运机械手的应用设计项目5伺服驱动系统的构建与调试

任务5.1认识交流伺服系统

任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.4

利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台【任务引入】

伺服系统在转矩控制模式下工作时，能够保证电动机的输出转矩不变，即当负载变化时，输出转速也随之改变，以保证输出转矩的不变。通过调节转矩电位器或设置内部转矩指令，可调输出转矩。【任务目标】1.完成伺服系统转矩控制模式下的相关接线。2.设置伺服驱动器的相关参数，开启伺服驱动器的转矩控制模式。3.在伺服电机的驱动下，圆形转盘工作台可正反转运行，调节电位器可设定圆形转盘工作台的旋转速度。【相关知识】

所谓的转矩控制模式，就是将伺服电动机的输出转矩的最大值由外部信号限制在限定值内，电动机的旋转速度也限制在限制值内。当负载转矩小于限制转矩时，电动机加速，但限制在限制速度值之下工作；当负载转矩大于限制转矩时，电动机的转速随负载的变化而变化或堵转。项目5

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任务5.3伺服系统的转矩控制模式5.3.1伺服驱动器速度控制模式的相关接线1.主电路的接线参见本项目学习任务一中图5-8。2.输入输出信号的连接输入输出信号连接如图5-17所示。图5-17转矩控制模式下的输入输出信号连接项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台5.3.2转矩控制模式的参数设置转矩控制模式的典型参数设置如表5-13所示。表5-13转矩控制模式参数设置参数名称初始值设定值说明PA01控制模式00000004转矩控制模式PC01加速时间常数01000加速时间为1000msPC02减速时间常数01000减速时间为1000msPC05内部速度限制1100800最高速度限制在800r/min以内PC12模拟速度限制最大转速0800最大电压（10V）时对应的转速为800r/minPC13模拟转矩指令最大输出100100最大输出转矩为100%项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台5.3.3.伺服驱动器参数介绍

1.转矩限制

转矩限制参数如表5-14所示。表5-14转矩限制参数介绍参数单位初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PA11TLP正转转矩限制%1000~1000√√√PA12TLN正转转矩限制%1000~1000√√√

如果设定了参数PA11（正转转矩限制）或PA12（反转转矩限制）在运行中一直会限制最大转矩。注意，这两参数设定后将不能使用模拟转矩限制（TLA）。限制值与伺服电动机的转矩关系如图5-18所示。图5-18限制值与伺服电动机转矩的关系图项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台2.内部速度限制参数PC05~PC11在速度控制模式当中为内部速度指令，而在转矩控制模式中为内部速度限制。当负载较小时，伺服电动机在该内部速度限制设定值上运行；当负载较大时，为保证输出转矩的不变，伺服电动机的运行速度会随之降低，甚至下降到零。内部速度限制参数如表5-15所示。表5-15内部速度限制参数介绍参

数单位初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PC05SC1内部速度限制1r/min1000~瞬时允许速度××√PC06SC2内部速度限制2r/min5000~瞬时允许速度××√PC07SC3内部速度限制3r/min10000~瞬时允许速度××√PC08SC4内部速度限制4r/min2000~瞬时允许速度××√PC09SC5内部速度限制5r/min3000~瞬时允许速度××√PC10SC6内部速度限制6r/min5000~瞬时允许速度××√PC11SC7内部速度限制7r/min8000~瞬时允许速度××√项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台3.模拟速度限制最大转速参数PC12在速度控制模式中为模拟速度指令最大转速，而在转矩控制模式中为模拟速度限制最大转速，如表5-16所示。表5-16模拟速度限制最大转速参数表参

数单位初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PC12VCM模拟速度限制最大转速r/min00~50000××√4.模拟转矩指令最大输出

参数表如表5-17所示。表5-17模拟转矩指令最大输出参

数单位初始值设定范围控制模式No简称名称位置速度转矩PC13TLC模拟转矩指令最大输出%100.00~1000.0××√项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台5.3.4转矩控制1.转矩指令和输出转矩图5-19给出了模拟量转矩指令（TC）的输出电压随伺服电动机的输出转矩变化的关系。当TC的输入电压为正时，输出转矩也为正，驱动电动机逆时针旋转；当TC的输入电压为负时，输出转矩也为负，驱动电动机顺时针方向旋转。使用转矩指令（TC）时，正转选择（RS1）/反转选择（RS2）所对应的输出转矩方向见表5-20。图5-19模拟量转矩与输入电压关系图项目5

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任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台表5-18转矩控制模式下正/反转设置表外部输入信号转动方向RS2RS1模拟转矩指令（TC）正（+）

负（-）00无转矩输出无转矩输出无转矩输出01逆时针（正转驱动，反转再生）顺时针（反转驱动，正转再生）10顺时针（反转驱动，反正转再生）逆时针（正转驱动，反转再生）11无转矩输出无转矩输出2.模拟量指令偏置电压输入电压偏置设置包括模拟量转矩指令的偏置电压设置和模拟量转矩限制的偏置电压设置。如图5-20所示，模拟量转矩有正负偏置：负偏置最小为-999V，正偏置最大为+999V。图5-20模拟量转矩偏置图项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台5.3.5转矩限制转矩限制通过两种方式来选择：一种是通过内部转矩限制参数，比如PA11正转转矩限制和PA12反转转矩限制；另一种是通过模拟量转矩限制（TLA）。图5-21给出了模拟量转矩限制（TLA）的输入电压值与输出转矩之间的关系。相对一定电压所产生的输出转矩限制值，输出转矩的波动范围为±5%。另外，输入电压在0.05V以下时，无法准确地限制输出转矩，故为了保证输出转矩的准确性，输入电压应在0.05V以上。图5-21模拟量转矩限制输入电压与输出转矩之关系项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台5.3.6.速度限制1.速度限制值和速度

速度限制可以通过两种方法设定内部速度限制1~7或模拟量速度限制（VLA）。内部速度限制1~7通过速度选择端子SP1、SP2、SP3实现内部速度限制选择，设定方法与速度模式的设定相同。

模拟量速度限制的输入电压和伺服电动机速度关系可参考图5-22。如果电动机的速度达到速度限制值，转矩限制将会出现不稳定。速度限制值的设定应比速度设定值高约100r/min。图5-22模拟量输入电压与电机转速关系2.速度限制中

伺服电动机的速度达到内部速度限制1~3或模拟量限制设定值时，速度限制中（VLC）这项参数接通，表明当前正在限制伺服电动机的转速。项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台【任务实施】

1.画出伺服系统的接线示意图2.将伺服驱动器所需设置的参数列于下表画出伺服系统速度控制模式的接线示意图教师审核

序

号参数号名称设定范围出厂设定设定值备注

项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台3.填写调试步骤

4.实施步骤

1）准备工具及材料2）任务实施前的相关检查3）接线操作4）

试运行与参数设定5.）调试调试步骤描述该步骤下可能出现的现象教师审核（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

电气控制与驱动目录项目1电气控制电路的识图、安装与调试

任务1.1认知低压电器

任务1.2识读电气控制系统图

任务1.3分析电气控制原理图

任务1.4典型机床控制电路的连接与调试项目2PLC控制系统的构建、编程与调试

任务2.1认知PLC

任务2.2认知三菱PLC

任务2.3PLC控制系统的应用设计项目3变频驱动（调速）系统的构建与调试

任务3.1认知变频器

任务3.2应用变频器基本运行功能控制传送带

任务3.3应用变频器的基本参数控制传送带

任务3.4应用变频器多段速度控制传送带电气控制与驱动目录项目4步进驱动系统的构建与调试

任务4.1利用步进驱动系统实现机械手的直线移动控制

任务4.2利用步进驱动系统实现机械手的定位控制

任务4.3搬运机械手的应用设计项目5伺服驱动系统的构建与调试

任务5.1认识交流伺服系统

任务5.2利用伺服系统速度控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.3利用伺服系统转矩控制模式控制圆形转盘工作台

任务5.4

利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.4利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台【任务引入】

药粒自动瓶装系统中的圆形转盘加工台主要通过PLC、伺服驱动器、伺服电动机和气动系统实现运行控制。它能完成对药粒的倒装、加盖、加印和传送等工作流程。圆形转盘加工台的控制流程图如图5-23所示。图5-23圆形转盘工作台控制流程图项目5

伺服驱动系统的构建与调试

任务5.4利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台【任务目标】1.完成伺服系统位置控制模式下的相关接线。2.设置伺服驱动器的相关参数，开启伺服驱动器的转矩控制模式。3.利用PLC发出的定位脉冲实现定位控制，使用PLSY或PLSR指令编写控制程序。【相关知识】

位置控制模式是利用上位机发出的脉冲来控制伺服电动机的转动，脉冲的个数决定伺服电动机转过的角度（或是工作台移动的距离），脉冲的频率决定电动机的转速。伺服系统位置控制模式的结构示意图如图5-24所示。图5-24伺服系统位置控制模式结构示意图项目5

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5.4

利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台例如，某工作台的控制要求如下：按下启动按钮SB1，伺服电动机旋转，拖动工作台从A点开始向右行驶20mm，停2s，再向右行驶30mm，再停2s，然后向左行驶，返回A点，如此循环；按下停止按钮SB2，工作台完成一个循环后返回A点。传动丝杆的螺距为5mm，设脉冲当量为1µm，以PL作为上位机进行控制。工作台的驱动结构示意图如图5-25所示。分析：

①由于工作台需定位运行，所以伺服系统需设置为位置控制模式。

②用PLC作为脉冲输出的上位机。

③根据脉冲当量为1µm，螺距为5mm，则输入5000各脉冲，电机就转一圈，即工作台行走5mm，因此计算电子齿轮比为：

④控制程序大体上采用步进顺序控制指令编程，脉冲输出则采用PLSY或PLSR指令。图5-25某工作台驱动结构示意图项目5

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任务5.3利用伺服系统位置控制模式控制圆形转盘工作台（1）接线图

控制系统的接线图如图5-26所示。图5-26工作台控制系统接线图（2）伺服驱动器参数设置

参数设置如表5-19所示。表5-19伺服驱动器参数设置参

数名

称初始值