《运动控制技术》课件-5.伺服电机运动控制系统的调试

伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

控制方案设计01任务1控制方案设计1.知识目标（1）控制系统的控制电路相关知识及应用；（2）伺服电机控制系统的应用；（3）电气原理图绘制的标准。2.技能目标（1）伺服电机控制系统方案设计能力；（2）电气原理图的标准制图；（3）电气原理图的分析能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；5.1.1设计控制方案图任务分析

本项目完成对伺服电机的控制：伺服电机（伺服驱动器）及面板指示。

伺服电机正反向控制，对位置精度有控制要求；

相应的控制按钮和状态指示。

因此，本项目需借助于PLC控制实现。5.1.1设计控制方案图电源PLC强电控制电路伺服驱动器伺服电机控制面板5.1.1设计控制方案图系统方案各组成部分：电源：负责给交流伺服电动机、交流伺服驱动器、强电控制电路、PLC和控制面板等供电。强电控制电路：用于系统急停、伺服系统电路的上电等。PLC：用于控制强电电路，即控制伺服驱动器上电；控制伺服（电机）驱动器的方向信号和速度信号；控制状态指示灯等。控制面板：用于强电电路的急停输入；PLC的起动、停止等输入；故障或正常指示等输出。伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

控制方案设计01任务1控制方案设计1.知识目标（1）控制系统的控制电路相关知识及应用；（2）伺服电机控制系统的应用；（3）电气原理图绘制的标准。2.技能目标（1）伺服电机控制系统方案设计能力；（2）电气原理图的标准制图；（3）电气原理图的分析能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；5.1.2设计伺服电机驱动电路图伺服电机驱动电路如图，主要完成交流伺服电机上电、速度控制、方向控制等功能。伺服电动机驱动电路图5.1.3设计I/O控制电路图设计I/O控制电路图

采用PLC对伺服电机系统进行控制，需要有相应的控制电路进行辅助。本项目的控制电路如图所示。控制电路5.1.3设计I/O控制电路图PLC输入电路：N5-SB1按钮N5-SB2按钮N1-K1（交流接触器）ALM+N5-SB3、N5-SB4按钮LK1、LK2（动合触点）5.1.3设计I/O控制电路图PLC输出电路：Q0.0为高电平，继电器N6-K1线圈得电，控制电路中N6-K1触点闭合，中间继电器G1-K2线圈得电，G1-K2触点闭合，交流伺服电机（驱动器）上电。Q0.1交流伺服速度（脉冲）控制信号，Q0.2交流伺服方向控制信号。Q0.5、Q0.6、Q0.7指示系统“运行”、“停止”或“报警”状态。伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.1伺服电动机的原理与特点

伺服电动机又称执行电动机，其任务是将输入的电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。

伺服电动机可分为交流和直流两种。

伺服电动机最大特点是转矩和转速受信号电压控制。与普通电动机相比有如下特点：（1）调速范围宽。伺服电机转速随控制电压改变，能在宽范围内连续调节。（2）转子的惯性小，响应快。随控制电压改变灵敏反应，能迅速启动、停转。（3）控制功率小，过载能力强，可靠性好。5.2.1伺服电动机的原理与特点1、交流伺服电动机（1）两相交流伺服电机结构交流伺服电机接线图交流伺服电机转子分两种：鼠笼转子和杯形转子。鼠笼转子与三相鼠笼式电动机的转子结构相似。杯形转子伺服电动机的结构如图所示。杯形转子伺服电动机结构图5.2.1伺服电动机的原理与特点交流伺服电动机的特点和应用范围种

类产品型号结构特点性能特点鼠笼式转子SL与一般鼠笼式电动机结构相同，但转子细而长，转子导体用高电阻率的材料励磁电流较小，体积较小，机械强度高，低速运行不够平稳，有时快时慢的抖动现象空心杯形转子SK转子成薄壁圆筒形，放在内、外定子之间转动惯量小，运行平稳，无抖动，但励磁电流较大，体积也较大5.2.1伺服电动机的原理与特点（2）两相交流伺服电动机的基本原理两相交流伺服电动机以单相异步电动机原理为基础，从交流伺服电机接线图可看出，励磁绕组接到电压一定的交流电网上，控制绕组接到控制电压Uc上，当有控制信号输入时，两相绕组便产生旋转磁场。该磁场与转子中的感应电流相互作用产生转矩，使转子跟随着旋转磁场以一定的转差率转动起来，其同步转速

转向与旋转磁场的方向相同，把控制电压的相位改变180°，则可改变何服电动机的旋转方向。5.2.1伺服电动机的原理与特点（3）消除“自转“现象的措施从图A机械特性曲线可知，转子电阻越大，达到最大转矩的转速越低，最大转矩出现在S>1附近。（B）Uc=0时n=f（T）曲线（A）对应不同转子电阻的n=f（T）曲线如图B所示，曲线1为有控制电压的机械特性曲线，曲线（1）为无控制电压的转矩曲线。曲线（1）说明，去掉控制电压后，电磁转矩的方向总是与转子转向相反，起制动作用。5.2.1伺服电动机的原理与特点2、直流伺服电动机按励磁方式之不同可分为电磁式和永磁式两种。电磁式又分为他励式、并励式和串励式。电磁式（它励式）永磁式直流伺服电机除传统式外，还有低惯量式，分无槽、杯形、圆盘、无刷电枢几种，其特点如右表所示。名

称励磁方式产品型号结构特点性能特点一般直流电机电磁或永磁SZ或SY

与普通直流电机相同，但电枢铁芯长度与直径之比稍大，气隙较小

具有下垂的机械特性和线性的调节特性，对控制信号响应快无槽电枢直流电机电磁或永磁SWC

电枢铁芯为光滑圆柱，电枢绕组用环氧树脂粘在电枢铁芯表面，气隙较大

具有一般直流执行电动机的特点，而且转动惯量和机电时间常数小，换向良好空心杯形电枢直流电机永磁SYK

电枢绕组用环氧树脂浇注成杯形，置于内、外定子之间，内、外定子分别用软磁材料和永磁材料做成

除具有一般直流执行电动机的特点外，转动惯量和机电时间常数，低速运行平稳，换向好印刷绕组直流电机永磁SN

在圆盘绝缘薄板上印制裸露的绕组构成电枢，磁极轴向安装

转动惯量小，机电时间常数小，低速运行性能好无刷直流电机永磁SW

由晶体管开关电路和位置传感器代替电刷和换向器，转子为永磁铁，电枢绕组在定子上且做成多相式

既保持了一般直流执行电动机的优点，又克服了换向器和电刷带来的缺点。另外，其寿命长，噪声低2、直流伺服电动机5.2.1伺服电动机的原理与特点伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.2伺服电动机的应用1、交流伺服电动机图示为交流伺服电动机在自动控制系统中的典型应用。交流伺服电动机典型应用方框图5.2.2伺服电动机的应用2、直流伺服电动机应用范围名

称励磁方式产品型号适用范围一般直流执行电动机电磁或永磁SZ或SY

一般直流伺服系统无槽电枢直流执行电动机电磁或永磁SWC

需要快速动作，功率较大的直流伺服系统空心杯形电枢直流执行电动机永磁SYK

需要快速动作的直流伺服系统印刷绕组直流执行电动机永磁SN

低速和启动、反转频繁的控制系统无刷直流执行电动机永磁SW

要求噪声低、对无线电不产生干扰的控制系统5.2.2伺服电动机的应用3、伺服电机的应用领域加工机械工厂自动化医疗机械机器人自动组装机半导体制造部件组装纺织机械铣床车床磨床数控机床食品加工食品包装自动仓库搬运机械印刷机械成型机CT设备人造器官弧焊机器人点焊机器人搬运机器人喷涂机器人绕线机生产线晶片机械清洗设备化学气相沉积设备芯片安装插装机焊接机编织机纺织设备伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.3伺服电动机的机械特性及控制1、交流伺服电动机交流伺服电动机负载转矩一定时，可以通过调节控制电压的大小或相位改变转速。两相交流伺服电动机的控制方法有三种：（1）幅值控制（2）相位控制（3）幅相控制本项目讨论幅值控制。5.2.3伺服电动机的机械特性及控制幅值控制左图为幅值控制接线图，两相绕组接同一电源，适当选择电容C，使Uf与Uc相位差90°，改变电阻R，即改変控制电压Uc，可得到右图不同电压的机械特性曲线。在一定负载转矩下，控制电压越高，转差率越小，电机的转速就越高，不同的控制电压对应不同的转速。幅值控制接线图

不同控制电压下的n=f（T）曲线5.2.3伺服电动机的机械特性及控制2、直流伺服电动机他励式直流伺服电动机与他励直流电动机的机械特性公式相同，即由上式可知，由于电枢控制具有响应迅速，机械特性硬，调速特性线性度好的优点，在实际生产中大都采用电枢控制方式（永磁式伺服电动机，只能采用电枢控制）5.2.3伺服电动机的机械特性及控制2、直流伺服电动机直流伺服电动机n=f（T）曲线（Uf=常数）图示直流伺服电机机械特性曲线为平行直线，理想空载转速与控制电压成正比，启动转矩与控制电压成正比，机械特性为下垂直线，启动转矩是最大转矩。一定负载转矩下，当磁通Φ不变时，升高电枢电压Uc，电机转速上升；反之，转速下降，当Uc＝0时，电机停转，无“自转”现象。伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.4伺服电动机的主要性能指标与技术指标交流伺服系统的性能指标（1）定位精度：系统最终定位点与指定目标值之间的静态误差（2）调速范围：最高转速与最低转速之比，用D表示，（3）调速静态特性：机械特性越硬，负载变化时速度瞬态变化越小，工作越稳定。（4）调速动态特性：即速度变化的暂态特征，包括两方面：一是升速和降速过程是否快捷、灵敏且无超调；二是负载突然增大或减小时，系统转速能否自动调节，迅速恢复。低速时转速脉动、调速经济性、系统运行效率、故障率等也是高性能交流伺服系统常用性能指标。5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较交流伺服电动机与步进电动机性能相比，有以下几个方面的不同。（1）控制精度不同

步进电动机的控制精度与步距角密切相关。

两相步进电动机的步距角为1.8°，三相混合式步进电机及驱动器，可以用细分控制来实现步距角为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相步进电机的步距角。

交流伺服电动机的控制精度由电动机后端的编码器保证。如对带标准2500线编码器的电动机而言，驱动器内部采用4倍频技术，则其脉冲当量为360°/10000=0.036°；对于带17位编码器的电动机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电动机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.00274658°，是步距角为1.8°的步进电机脉冲当量的1/655。相对来说，交流伺服电动机的控制精度更高。5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较（2）低频特性不同两相混合式步进电动机在低速运转时易出现低频振动现象；交流伺服电动机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现低频振动现象。（3）矩频特性不同步进电动机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高速会急剧下降；交流伺服电动机为恒力矩输出，即在额定转速（如3000转/分钟）以内，都能输出额定转矩。（4）过载能力不同步进电动机一般不具有过载能力，而交流伺服电动机有较强的过载能力，一般最大转矩可为额定转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。正是因为没有这种过载能力，步进电动机在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电动机，这样一来，便出现了力矩浪费的现象。5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较（5）运行性能不同步进电动机一般采用开环控制方式，启动频率过高或负载过大，易出现丢步或堵转的现象；停止时如转速过高，易出现过冲的现象，所以为保证步进电动机的控制精度，应处理好启动和停止时的升、降速问题。交流伺服驱动系统采用闭环控制方式，内部构成位置环和速度环，一般不会出现丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。（6）速度响应性能不同步进电动机从静止状态加速到工作速度（一般为几百转/分钟）需要0.2～0.4秒；交流伺服驱动系统的加速性能较好，从静止加速到工作速度（如3000转/分钟），一般仅需几毫秒，因此，伺服电动机适用于快速启动的控制场合。（7）效率指标不同步进电动机的运行效率比较低，一般60%以下；交流伺服电动机的效率比较高，一般80%以上，因此，步进电动机浪费的能量都转化成了热量，步进电动机的温升就比交流伺服电动机的高很多。伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.6伺服电机的铭牌分析与选型交流伺服电机一般为永磁同步伺服电机，运行平稳、电磁噪音低、使用寿命长；适用于高精度数控机床的进给控制，以及自动化生产线、专用设备等工业控制自动化领域。交流伺服电机的输出功率一般是0.1～100W。交流伺服电机运行平稳、噪音小，但控制特征是非线性，并且由于转子电阻大、损耗大、效率低，与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量大，只适用于0.5～100W的小功率系统。5.2.6伺服电机的铭牌分析与选型1、伺服电机铭牌数据以某型号交流伺服电机举例：110

SJT

-B-M

040

30

①②③④⑤⑥其中：①电机机座号；②交流伺服同步电机；③有：电机带键槽，无：电机不带键槽；④光电编码器反馈；⑤电机零速转矩：数值×0.1Nm；⑥额定转速：数值×100rpm。5.2.6伺服电机的铭牌分析与选型1、伺服电机铭牌数据某公司110系列电机的主要技术参数表型号110SJT-M04030110SJT-M06025额定功率（KW）11.21.5输入电压（V）AC220三相AC220三相零速转矩（N·m）46额定电流（A）57额定转矩（N·m）46最大转矩（N·m）1218额定转速（rpm）25002500最高转速（rpm）33003000转动惯量（kg·m2）0.66×10-31.0×10-3重量（kg）6.28.0编码器线数131072线/5000线2伺服电机的选型5.2.6伺服电机的铭牌分析与选型按照以上电机选型流程，重点注意以下几个方面要求：负载惯量：负载惯量=电机的旋转惯量×适合的惯量比；有效转矩：有效转矩<电机的额定转矩，一般留20%余量；瞬时最大转矩：最大转矩<电机的瞬时最大转矩，一般留20%余量；编码器分辨率：满足系统规格要求；环境要求：环境温度、湿度、气压及振动冲击等，满足商品规格要求。2、伺服电机的选型5.2.6伺服电机的铭牌分析与选型3、伺服电机的使用使用交流伺服电机时注意以下几个方面：（1）伺服电机内装有编码器，严禁敲打电机，不得擅自拆装光电编码器，否则有可能导致电机无法正常运行；（2）电机从静止到最高速空载运行，应无异常噪音和震动，方可带负载运行；（3）电机在运转过程中，切勿触摸电机轴及外壳；（4）专业人员才能调整、维护电机；（5）确保电机保护接地牢固可靠。伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.7伺服驱动器的选型现代高性能伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统。系统包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。5.2.7伺服驱动器的选型1、交流永磁同步伺服驱动器原理交流伺服电机内部转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。5.2.7伺服驱动器的选型交流永磁同步伺服驱动器结构图5.2.7伺服驱动器的选型伺服驱动器采用数字信号处理器（DSP）为控制核心，优点是可实现复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件采用以智能功率模块（IPM）为核心的驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护功能，主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过整流电路对输入的三相电进行整流，得到相应的直流电；再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频驱动三相永磁同步交流伺服电机。5.2.7伺服驱动器的选型逆变部分（DC-AC）采用功率器件，集成驱动、保护和功率开关于一体的智能功率模块（IPM），主要采用三相桥式电路，原理图如图所示。三相逆变电路5.2.7伺服驱动器的选型2、交流伺服系统的位置控制模式交流永磁同步伺服驱动器系统结构和三相逆变电路说明如下两点：（1）伺服驱动器输出到伺服电机的三相电压基本是正弦波（高次谐波被绕组电感滤除），而不是象步进电机的三相脉冲序列，即使从位置控制器输入的是脉冲信号。（2）伺服系统用作定位控制时，位置指令输入到位置控制器；速度控制器输入端前面的电子开关切换到位置控制器输出端；同样，电流控制器输入端前面的电子开关切换到速度控制器输出端。因此，位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。5.2.7伺服驱动器的选型3、位置控制模式下电子齿轮的概念等效单闭环位置控制系统方框图指令脉冲和反馈脉冲的关系：式中：CMR为指令倍乘比，DMR为检测倍乘比。5.2.7伺服驱动器的选型4、伺服驱动器的选型（1）松下MINASA4系列交流伺服电机驱动器MADDT1207003全数字交流永磁同步伺服驱动器5.2.7伺服驱动器的选型（2）交流伺服驱动器的接线伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

元器件的选型02任务2元器件的选型1.知识目标（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；（2）伺服驱动器的原理与应用；2.技能目标（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；（2）断路器分析与选型能力；（3）继电器、接触器分析与选项能力；（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析；

5.2.8其他元器件的选型1、中间继电器的选择图5-3中的中间继电器N1-K2用于控制PLC上电控制，线圈电压为24V，故N1-K2选用普通型JZ8-ZP直流中间继电器，每个中间继电器常开常闭触点各有4对，额定电流为5A，线圈电压为24V。图5-3控制电路5.2.8其他元器件的选型1、中间继电器的选择图5-5中的中间继电器N6-K1控制交流伺服电机的通断和冷却电路的通断，其额定电流都较小，线圈电压为24V，故N6-K可以选用普通型JZ8-ZP直流中间继电器，常开常闭触点各有4对，额定电流为5A，线圈电压为24V。图5-5PLC输出控制电路原理图5.2.8其他元器件的选型2、接触器的选择根据接触器所控制负载回路的电压、电流及所需触点的数量来选择接触器。图5-2中的G1-K2用来控制交流伺服电机G1-M1伺服驱动器得电，伺服驱动器MADDT1207003为松下A4系列A型驱动器，最大瞬时输出电流为10A，电流监测器额定电流为7.5A，故选为10A，所以选择CJ10-10型接触器，主触点电流10A，线圈电压为220V。图5-2伺服电动机驱动电路图5.2.8其他元器件的选型3、按钮的选择图5-3中的PLC电源上电按钮N1-SB2选择LA18型按钮，颜色为绿色；断电按钮N1-SB3选择LA18型按钮，颜色为红色图5-3控制电路5.2.8其他元器件的选型3、按钮的选择图5-4中的交流伺服电机接通按钮N5-SB1，正反向移动按钮N2-SB3和-SB4，选择LA18型按钮，颜色为绿色；交流伺服电机断开按钮N5-SB2选择LA18型按钮，颜色为红色。图5-4PLC输入控制电路原理图5.2.8其他元器件的选型4、开关电源的选择在本项目中开关电源主要为PLC和直流中间继电器供电。即可计算P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W，取为100W；再由I-FU5≥P/U=100W/24V=4.15A，取熔体电流为6A，选RTl8-32型。图5-2伺服电动机驱动电路图5.2.8其他元器件的选型5、指示灯的选择指示灯选用发光二极管，额定电压24V，绿色、黄色、红色各一个，分别表示系统运行状态、停止状态和报警状态。图5-5PLC输出控制电路原理图伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

程序设计与调试03任务3程序设计与调试1.知识目标（1）I/O地址的分配；（2）PLC的软件编程及程序下载；（3）交流伺服驱动器的参数设置；（4）系统调试。2.技能目标（1）编程软件的应用能力；（2）交流伺服驱动器参数的设置与设备调试能力；（3）系统联调与分析能力。3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析。

5.3.1PLC的I/O地址分配序号输入名称输入地址序号输出名称输出地址1伺服电机上电I0.01接通步进电机Q0.02伺服电机断电I0.12速度控制Q0.13急停I0.23方向控制Q0.24正向移动I0.44运行指示灯Q0.55反向移动I0.55停止指示灯Q0.66右限位保护I0.66报警指示灯Q0.77左限位保护I0.77I/O地址分配表5.3.2梯形图设计

程序段1：上电5.3.2梯形图设计

程序段2：信号灯5.3.2梯形图设计

程序段3：方向5.3.2梯形图设计

程序段4：限位5.3.2梯形图设计

应用实例控制要求：伺服电机先正转150mm，达到目标位置后再反转100mm。采用绝对位置控制。参数设置与脉冲计算：伺服驱动器参数设置Cn001=2（位置控制模式）。Cn002=H0011（驱动器上电马上激磁，忽略CCW和CW驱动禁止机能）。Pn301=H0000（脉冲命令形式：脉冲+方向；脉冲命令逻辑：正逻辑）。Pn302=H0003（电子齿轮比分子1）。Pn306=H0001（电子齿轮比分母）。此设定值电子齿轮比=3Pn314=1（0：瞬时针方向旋转；1：逆时针方向旋转）。如果在运行时，方向相反，改变此参数的设定值。（电机顺时针转向为：面对电机，轮子的旋转方向和钟表一致）5.3.2梯形图设计

1）滚珠螺杆转一圈工作平台会移动5mm。2）若想使工作平台移动150mm，则需要旋转滚珠螺杆150mm/（5mm/rev）=30轉。3）而2000pulse/rev*4=8000，pulse命令会使马达转一圈。4）因此上位控制器需下达8000pulse/rev×30rev=240000pulse命令。5）若想使工作平台移动100mm，需下达160000pulse命令。每次移动前上位控制必须依上述步骤计算脉波命令。

由于博途对1200plc轴工艺的集成，所以可以直接用距离控制5.3.2梯形图设计

博途操作一、创建项目项目视图中：项目→新建。创建项目并命名为“电机控制”二、硬件组态“电机控制”项目中：添加新设备→选择适配的plc并创建。完成硬件。

双击PLC对PLC的脉冲及地址进行设置，地址与实际匹配。注：PWM脉冲适用于温度，流量等等（PWM为脉宽可调的脉冲）PTO脉冲适用于位移，运动控制（PTO脉冲为占空比50%的固定脉冲）此处我们选择PTO5.3.2梯形图设计

编写用户程序5.3.2梯形图设计

5.3.2梯形图设计

5.3.2梯形图设计

MoveAbsolute指令：“MC_MoveAbsolute”指令实在步进电机主动回原之后，根据指定的脉冲和方向运行相应的步数。即相对原点进行移动。Axis-轴工艺对象Execute-上升沿时启动命令Position-I绝对目标位置Direction-轴的运动方向Done-达到绝对目标位置Busy-命令正在执行CommandAborted-命令在执行过程中被另一命令中止。Error-执行命令期间出错。5.3.2梯形图设计

伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

程序设计与调试03任务3程序设计与调试1.知识目标（1）I/O地址的分配；（2）PLC的软件编程及程序下载；（3）交流伺服驱动器的参数设置；（4）系统调试。2.技能目标（1）编程软件的应用能力；（2）交流伺服驱动器参数的设置与设备调试能力；（3）系统联调与分析能力。3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析。

5.3.3程序调试与下载一、创建项目项目视图中：项目→新建。创建项目并命名为“电机控制”二、硬件组态“电机控制”项目中：添加新设备→选择适配的plc并创建。完成硬件。

双击PLC对PLC的脉冲及地址进行设置，地址与实际匹配。注：PWM脉冲适用于温度，流量等等（PWM为脉宽可调的脉冲）PTO脉冲适用于位移，运动控制（PTO脉冲为占空比50%的固定脉冲）此处我们选择PTO5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载添加工艺对象-轴，并组态

添加轴，对电机进行组态。5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载组态轴，根据实际情况设置电机参数（注意细分，脉冲当量，回原点）5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载5.3.3程序调试与下载下载5.3.3程序调试与下载轴调试（先下载plc再进行调试）激活轴，启动轴伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

程序设计与调试03任务3程序设计与调试1.知识目标（1）I/O地址的分配；（2）PLC的软件编程及程序下载；（3）交流伺服驱动器的参数设置；（4）系统调试。2.技能目标（1）编程软件的应用能力；（2）交流伺服驱动器参数的设置与设备调试能力；（3）系统联调与分析能力。3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析。

5.3.4伺服驱动器的参数设置1、参数设置方式操作说明东元TSTA系列伺服驱动器5.3.4伺服驱动器的参数设置

1、参数设置方式操作说明MADDT1207003伺服驱动器共有128个参数（Pr00-Pr7F），可通过与PC连接后在专门的调试软件上进行设置，也可以在驱动器上的面板上进行设置。

参数设置软件Panaterm5.3.4伺服驱动器的参数设置本装置需要设置的基本参数：Cn001=2（位置控制模式）。Cn002=H0011（驱动器上电马上激磁，忽略CCW和CW驱动禁止机能）Pn301=H0000（脉冲命令形式：脉冲+方向；脉冲命令逻辑：正逻辑）Pn302=H0003（电子齿轮比分子1）。Pn306=H0001（电子齿轮比分母）。此设定值电子齿轮比=3Pn314=1（0：瞬时针方向旋转；1：逆时针方向旋转）。如果在运行时，方向相反，改变此参数的设定值。（电机顺时针转向为：面对电机，轮子的旋转方向和钟表一致）5.3.4伺服驱动器的参数设置注意：把Cn029设为1

对伺服驱动器参数进行了恢复出厂设置。重新上电后若出现AL-05号报警，先把Cn030设为H1121，断电再上电可排除AL-05报警；若还是无法排除AL-05报警，请仔细检查电机到驱动器之间的编码器连接线是否有接触不良现象。如果复位后显示：BB，是正常的，是你还没给它励磁呢，把励磁给了就行拉。5.3.4伺服驱动器的参数设置也可通过驱动器上的操作面板设置参数。操作面板如下图。5.3.4伺服驱动器的参数设置按键说明激活条件功能在模式显示时有效在以下5种模式之间切换：1）监视器模式；2）参数设置模式；3）EEPROM写入模式；4）自动调整模式；5）辅助功能模式一直有效在模式显示和执行显示之间切换仅对小数点闪烁的那一位数据位有效改变各个模式的显示内容、更改参数、选择参数或执行操作把移动的小数点移动到更高位伺服驱动器面板按钮的说明5.3.4伺服驱动器的参数设置2、面板操作说明（1）参数设置。先按“Set”键，再按“Mode”键选择到“Pr00”后，按向上、向下或向左的方向键选择通用参数的项目，按“Set”键进入。然后按向上、向下或向左的方向键调整参数，调整完后，按“S”键返回。选择其它项再调整。（2）参数保存。按“M”键选择到“EE-SET”后按“Set”键确认，出现“EEP-”，然后按向上键3秒钟，出现“FINISH”或“reset”，然后重新上电即保存。（3）JOG运行。按“Mode”键选择到“AF-ACL”，然后按向上、下键选择到“AF-JOG”，按“Set”键一次，显示“JOG-”，然后按向上键3秒显示“ready”，再按向左键3秒出现“sur-on”锁紧轴，按向上、下键，点击正反转。5.3.4伺服驱动器的参数设置3、其他参数说明序号参数设置数值功能和含义参数编号参数名称1Pr01LED初始状态1显示电机转速2Pr02控制模式0位置控制（相关代码P）3Pr04行程限位禁止输入无效2此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。4Pr20惯量比1678该值自动调整得到，具体请参AC5Pr21实时自动增益设置1实时自动调整为常规模式，运行时负载惯量变化情况很小。6Pr22自动增益机械刚性选择1此参数值设得越大，响应越快。7Pr41指令脉冲方向设置1指令脉冲+指令方向。设置此参数必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。8Pr42指令脉冲输入方式39Pr48指令脉冲分倍频第1分子1000010Pr49指令脉冲分倍频第2分子011Pr4A指令脉冲分倍频分子倍率012Pr4B指令脉冲分倍频分母6000伺服电机运动控制系统的调试五01控制方案设计

02元器件的选型

03程序设计与调试项目五伺服电机运动控制系统的调试

程序设计与调试03任务3程序设计与调试1.知识目标（1）I/O地址的分配；（2）PLC的软件编程及程序下载；（3）交流伺服驱动器的参数设置；（4）系统调试。2.技能目标（1）编程软件的应用能力；（2）交流伺服驱动器参数的设置与设备调试能力；（3）系统联调与分析能力。3.素质目标（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；（3）善于自学、善于归纳分析。

5.3.5系统联调与分析1、华中数控综合实验台交流伺服驱动系统实验台组成框图5.3.5系统联调与分析1、华中数控综合实验台交流伺服驱动系统1）数控装置2）交流伺服驱动单元3）工作台数控装置与其它单元连接5.3.5系统联调与分析2、华中实验台QS伺服驱动器参数设置

数控系统控制伺服驱动器时，需要对系统参数进行必要的设置，才能够正常