电子伺服（精选7篇）
电子伺服 篇1
现代工业的发展, 在机械加工, 冶金制造、分切输送、机器人或机械手等领域, 被控对象的动作越来越复杂化、多样化, 它们都涉及到各自的位置定位, 并且有着越来越高的控制要求。交流伺服系统是目前工业自动化传动技术的高端技术之一, 它使得输出的机械位移 (或转角) 准确地跟踪输入的位移 (或转角) , 数控技术确保执行元件跟随设定的指令, 进行人们期望的运动。它具备有位置、速度和力矩三种控制方式, 主要用于高精度的定位, 可以满足各类复杂机械位移 (或转角) 变化定位要求。
1 对“电子齿轮”的理解
伺服系统一般具备三大环节:伺服电机、伺服驱动器和实施控制的上位机, 上位机大都用PLC或单片机。如图1。伺服电机是这个系统的执行元件, 伺服系统靠脉冲来定位, 而位置控制的基本点是上位机依据被控对象的具体控制要求, 编制程序;伺服驱动器执行上位机程序, 输出脉冲。这样, 带有特定程序规则的脉冲电源让伺服电机驱使机械部件实现位移或转角, 完成工序作业任务。可见无论控制对象的要求千变万化, 其准确的位置定位必然与脉冲的数量和每单位脉冲期间机械部件的移动量这样两个要素密切相关。就机械构成而言, 伺服电机输出轴与负载输入之间通常都有减速装置, 它反映了伺服电机与负载输入之间转速的对应 (倍率) 关系, 俗称速比。由于机械结构的特点, 这样的机械传动系统一旦确立, 那么减速装置的速比就是固定的, 如果需要调整, 就意味可能废除原有硬件, 重新制作安装, 显然不是很方便。能不能找到更方便且有效的途径, 让机械系统的速度变化在一定的范围内可调整、设定呢?微电子技术和大功率电力电子技术的发展产生了伺服驱动器, 它采用数字信号处理器 (DSP) 作为控制核心, 实现比较复杂的控制算法, 达到数字化、智能化;其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, 在主回路中还加入软启动电路, 以减小启动过程中的浪涌电流对驱动器的冲击。伺服驱动器的输出电源是对交流三相或单相电进行整流, 得到相应的直流电, 通过正弦脉宽调制 (SPWM) 电压型逆变器变频来驱动伺服电机。这样伺服电机接受来自驱动器输出的脉冲, 在脉冲宽度的时间段内, 电机实现位移, 一串这样的脉冲就使得电机旋转起来, 进而驱动机械负载。由于伺服驱动器输出电源采用了正弦脉宽调制技术, 这种技术的特点是输出的脉冲串不等宽, 它可以根据控制信号来产生脉宽。如此, 伺服电机的移动量就可以随脉宽的可控特性来选择、设定, 灵活调整而未必变更硬件。换句话说, 即使相同频率的脉冲串, 由于用户对电机在其对应的脉冲宽度内移动量的设定值不一样, 电机速度乃至负载侧速度就会不一样, 它所起的作用与机械变速齿轮相似, 但是却不像机械变速齿轮那样有形, 于是有了个与机械对应的说法:“电子齿轮”。三菱电机自动化有限公司这样描述“电子齿轮”的作用:机械可以以任意倍率的输入脉冲进行移动。
2“电子齿轮”的结构分析与实践
伺服驱动器生产商给出的“电子齿轮”的表达式为分数, 其分子和分母分别被定义为两个可以设定的用户参数:
分析上述表达式, 四项主要数据有着各自的特点:
2.1 负载转速/电机转速。
(俗称速比) 习惯上这是由机械角度考虑决定的, 但是由于它是“电子齿轮”的组成部分, 在数值上应尽量选取整数, 这一点对于旋转工作台类机械而言尤为突出。
2.2 负载轴转一周的移动量。
于不同工序要求的机械系统, 负载轴一转完成的移动量不一样, 丝杆类行进的是螺旋长度;圆台类旋转的是一周角度;传送类则是负载轴的周长, 等等。它是设备功能决定的, 选择余地不大。
2.3 伺服电机编码器分辨率。
编码器是伺服电机乃至伺服系统精确定位的关键部件, 因为伺服电机接收脉冲每旋转一个角度, 编码器就会发出对应数量的脉冲, 回馈给伺服驱动器, 与伺服电机接收的脉冲形成呼应, 称为闭环。有了这种环节, 伺服控制系统就会对发出和收回脉冲数量予以比较、调节, 很精确地控制伺服电机的转动, 从而达到精确定位。编码器分辨率表示了伺服电机旋转一周的位移量转换成数字脉冲信号数量的数值, 显然这个数值越高, 表示每转发出的数字脉冲越细分, 检测精度也会相应提高。当然它是与伺服电机一体安装的, 用户在选择伺服电机时配套考量。
2.4每指令脉冲对应的移动量。 (亦称为指令单位) 这个数值由用户自行选择, 是体现“电子齿轮”“变速”作用的关键数据, 笔者多年来分别使用过三菱MR-J3系列伺服放大器和安川SGDM型伺服单元, 体会到这个“指令单位”的取值极重要, 它直接影响“电子齿轮”比值, 需要结合机械和电气设计综合考虑, 兼顾下列因素:
2.4.1 最高输出速度。
在机械减速器已确定的前提下, 受上位机或伺服驱动器最高输出频率的限制, 指令单位的取值直接影响负载轴能输出的最高转速, 成正比趋势。笔者使用三菱FX系列PLC分别与三菱及安川伺服驱动器组成系统, 用于分切输送机械, 曾计算指令单位取值与负载线速度的关系如表1。可以看出:指令单位越小, 负载线速度越低;上位机频率越低, 负载线速度相应也低。折算成输出轴速度有同样比例关系。
2.4.2 定位精度。
显然指令单位取值越小, 相当于脉冲当量越细分。比如, 指令单位取值由0.1缩小10倍成0.01, 相当于在一个脉冲宽度内位移由0.1修改成0.01。换言之, 原来一个脉冲的位移, 现在要十个脉冲来完成, 其相对定位精度自然会比修改前高。
由此可以看出, 当其他条件不变的前提下, 指令单位取值对机械系统的速度和精度有着密切关系, 伺服系统为用户提供数字控制平台, 而用户则应在满足设备加工要求前提下, 最大限度地在速度和定位精度两者寻求恰当数值。三菱MR-J3系列伺服放大器还拓宽了“电子齿轮”的应用选择空间;另外提供三个扩展参数, 作为电子齿轮的分子数据, 可以通过驱动器两个输入端子功能设置, 由PLC编程组合成四种“电子齿轮”, 更增加变速范围。
从“电子齿轮”的数值结构可以看出, 作为分子分母的两个用户参数是整数, 然而它必须通过公式演算化简, 因此各有关数据取值时应充分考虑计算、化简的可能性, 便于取舍。
为了确保伺服系统正常运行, 制造商会对“电子齿轮”的比值范围作出限制, 并且提醒用户, 如果超出限制范围会产生可能的后果, 比如发出异常噪音;不能按照设定的速度或加减速时间常数运行;甚至影响定位精度, 等等, 一旦出现这些情况须在减速机速比、负载位移量 (周长、角度、行程) 及指令单位取值等方面厘清主次, 寻求平衡。
摘要：伺服系统位置控制模式的关键参数“电子齿轮”是个专业性较强的技术术语, 工程技术人员在应用中一般是套用公式。本文讨论伺服驱动器发出脉冲, 控制电机位移量;数控技术使用户可以选择设定值, 实现电子化“变速”的基本思路, 及对“电子齿轮”的应用体会。
关键词：伺服,位置控制,脉宽调制 (SPWM) ,单位脉冲,移动量,电子齿轮,设定
参考文献
[1]MR-J3伺服放大器技术资料集.三菱电机自动化 (上海) 有限公司.
[2]∑-Ⅱ系列SGM H/SGDM用户手册, 安川电机.
电子伺服 篇2
第一章 概要
1.1 运动控制器的特点 1.2.1 实模式概略 1.2.2 实模式框图 1.3.1 虚模式概略 1.3.2虚模式框图 1.4系统建立步骤 1.5小结
1.1 运动控制器的特点
1、QPLC CPU 和多CPU系统
复杂的伺服控制由Q MOTION CPU 模块进行处理，其他的机械控制，过程控制由QPLC CPU负责
2、符合多用途的产品
Q172CPU 1~8轴的多轴定位功能
Q173CPU 1~32轴的多轴定位功能
3、可与伺服放大器进行高速的串行通讯
通过SSCNET网络进行高速通讯，可进行伺服数据收集、参数变更、伺服测试、伺服监控、机械言程序监控。
4、可实现绝对位置系统
通过带有绝对位置编码器的伺服马达可以实现绝对位置定位。
5、操作系统（OS）可变更
根据不同的工艺控制要求，可以选择对应适用的OS版本
•SV13 用于搬运及组装。
如搬运机、注塑机、涂装机等
•SV22用于自动机。如同步控制，食品、包装等
•SV43用于机床行业
•SV51用于机械手
6、凸轮软件（仅用于SV22）
将机械机构中常用的凸轮机构以伺服马达控制，变换为虚拟模式的凸轮输出。
7、机械支持语言（仅用于SV22）
将运动从原来的机械性的整合解放出来，通过软件对机械机构的运动控制器进行处理，从而执行伺服马达的控制，可以提高定位控制的功能和性能，通过电气化的方式减少机械结构上的制约，达到更合理的设计效果。减少系统成本。1.5小结
第二章
功能说明 2.1 运动控制器规格 2.2运动控制器的系统配置 2.2.1
Q173CPU 2.2.2
Q172CPU 2.2.3
Q172LX/EX 2.2.4
Q173PX 2.3小结
2.3小结
本章主要说明的Q运动控制器系统的硬件组成、Q172/Q173CPU之间的功能比较以及运动控制器专用模块的功能说明 第三章
多CPU系统 3.1多CPU系统概述 3.2多CPU的安装位置 3.2.1多CPU输入输出编号 3.3 共享存储器的自动刷新 3.4 多CPU运动控制器专用指令 3.4.1 SFC程序启动命令SFCS 3.4.2 SFC程序启动命令SVST 3.4.3 值变更命令CHGA/CHGV/CHGT 3.4.4 软元件读取/写入DDWR/DDRD 3.5 小结
3.1多CPU系统概述
多CPU系统将多台（最多4台）QPLC CPU/Q Motion CPU 安装在基板上，由各QPLC CPU/ Q Motion CPU
对输入输出模块，智能模块进行控制的系统。
复杂的伺服控制由Q Motion CPU 处理，其他的机械控制，信息控制由
QPLC CPU处理，这样的处理方式可以将负荷分散化，实现高效高速的复杂应
用。如下图所示：
3.3 共享存储器的自动刷新
CPU共享存储器的自动刷新时序：QPLC CPU是在对多CPU系统各CPU模块间的数据传接进行END处理时，Q Motion CPU数据传接的主周期处理时自动进行的
使用自动刷新可自动读出其他号机的软元件存储数据，因此其他号机的软元件数据也可以作为本站的软元件进行使用。
3.4 多CPU运动控制器专用指令
本节将对多CPU用的专用指令(SFCS，GINI，DDRD，DDWR)进行说明
SP.SFCS
指定运动SFC程序的启动请求 SP.SVST
指定伺服程序的启动请求 SP.CHGA
指定轴的当前值变更请求 SP.CHGV
指定轴的速度变更请求 SP.CHGT
指定轴的转矩限制值变更请求 SP.DDWR
向运动CPU软元件写入PLC CPU软元件数据
SP.DDRD
向PLC CPU软元件读入运动CPU软元件数据
SP.GINT
运动SFC程序的事件任务执行请求
3.5 小结
多CPU系统设定时的关键是注意在GX，MT软件中设定的多CPU共享内存的长度一致。以及运动CPU与PLC CPU 控制的模块选择。如果选择了PLC CPU控制，就不需要在MT中配置该模块了，如果需要共享得到另一个CPU控制的模块的话，需要选择共享输入或者输出。
第四章 Q Motion CPU 4.1 系统设定 4.2 伺服数据 4.2.1 系统设定 4.2.2 轴数据设定 4.2.3 伺服参数设定 4.3 定位控制软元件 4.4 小结 4.1 系统设定
用来指定应用何种基板和模块，及决定轴编号和伺服放大器，伺服马达种类的设定
1）Q172CPU（N）的系统设定示例如下所示，具体设定方法将在第9章实际设定时进行说明
以上软元件都指在GX程序中应用
4.4 小结 本章注意点：
1、多CPU参数设定时，对应共享内存的长度各个CPU之间必须是一致的。在配置系统的时候，需要注意哪个CPU控制哪些模块，对于实际输入输出点的地址设定，最好按照基板的顺序排列，这样有利于以后的编程。
2、运动CPU有大量的专用软元件，在编程过程中如果要用到中间软元件的话，尽量避免使用这些专用软元件。第五章 SFC程序 5.1 SFC程序的构成 5.2 SFC符号列表 5.3 SFC分支.结合 5.4 SFC程序启动停止.4 SFC程序启动停止
SFC程序在PLC准备完成信号M2000为ON时运行。SFC程序的启动方法有：
1、自动启动－－PLC准备完成信号M2000为ON时自动启动
2、从SFC程序启动－－通过执行SFC程序中的子程序调用/启动进行启动
3、从PLC启动－－通过执行顺控程序的SFCS指令，启动SFC程序 SFC程序的退出方法：
1、通过执行SFC程序中设定的END指令进行结束
2、通过PLC准备完成信号M2000的OFF指令，停止SFC程序
3、通过清除步进行结束
注：可在一个SFC程序中设定多个END指令。
即使是SFC程序设定为自动启动，也可结束该程序。5.5 小结
本章主要介绍了SFC程序的基本概念以及SFC程序的编程符号，程序结构的组成。
对于“转移”和“等待”这两条指令一定要注意使用的条件。第六章 SV22的伺服程序 6.1 伺服程序 6.1.1 伺服程序的组成 6.2 伺服指令 6.2.1直线控制－1 6.2.2指定辅助点的圆弧插补－1 6.2.3固定尺寸传送 伺服程序：
是为实行定位控制，对必要的定位控制的种类和定位数据进行指定的程序 伺服程序区：
在定位CPU内部RAM存储器，用来存储利用外部设备创建的伺服程序。
伺服程序区容量为14334步（14K）
6.2 伺服指令
伺服指令按定位控制分：线性插补控制、圆弧插补控制、螺旋插补控制、定长馈送进给、速度控制、速度位置控制、速度切换控制、位置跟踪控制
恒定速度控制、同时启动、起始位置返回、高速振荡。
6.3小结
本章主要介绍了常用的伺服命令，特别注意INC方式和ABS方式的区别。同样的工艺可能
可以用不同的指令完成。更多的伺服命令在教材的第六章有详细的说明。
第七章 运算控制程序
在运算控制程序中能够进行代入运算式，专用函数，位软元件控制指令的设定。
1个运算控制程序中能够进行多个块的设定，但转移条件智能由转移程序来设定。
第八章 SV22实模式实验 8.2.1：SV-ON实验 8.2.2：JOG实验 8.2.3：INC-1,ABS-1 8.2.4：HOME1 8.2.5：HOME2 8.2.6：手动脉冲发生器 8.2.7：2轴直线插补控制 8.2.8：指定辅助点圆弧插补 8.2.9：1轴固定距离进给 8.2.10：速度控制1 8.2.11：中途停止后重启动 8.2.12：速度位置切换控制 8.2.13：速度切换控制 8.2.14：2轴等速控制 8.2.15：1轴等速控制 8.2.16：等速控制3 8.1 实验机系统构成
8.2.1 SV-ON实验
实验内容：通过PLC程序激活SFC程序，当X20开关合上(只能强制通)，SFC程序激活，程序等待在
G3000的位置，当X00开关合上，伺服ON，X00断开，伺服OFF 目的：掌握通过PLC程序调用SFC程序，知道监控程序执行步骤。注意：M2042为ON时，全轴伺服ON
8.2.2 JOG实验
实验内容：SFC程序自动启动JOG程序，当X06开关合上，进行单轴点动，否则进行多轴
同时点动。X06*X01—1号轴正转、X06*X02—1号轴反转、X06*X03—2号轴正转、X06*X04—2号轴反转。X05合上－2个轴同时点动。
目的：掌握SFC程序自动启动，知道编制JOG程序的方法和步骤。注意：单轴正转M3202+20n，单轴反转M3203+20n，多轴同时点动M2048
8.2.3 INC-1,ABS-1 实验内容：SFC程序自动启动程序，当X06合上，2号轴执行ABS－1命令，当X07合上，1号轴执行INC-1命令，X05合上，执行2号轴清零命令。
目的：进一步理解INC和ABS命令的区别，熟悉转移命令的使用以及程序执行的流程
注意：当前值改变命令CHGA
8.2.4：HOME1 实验内容：当X00开关合上，轴1进行回零，速度是10000PLS/sec，当回零开关”DOG”通，电机会已爬行速度2000PLS/sec运行，直到与电机的第一个零信号重合时，回零完成，将当前值更改为3000。目的：掌握伺服电机回零的原理、熟悉回零的有关参数设置（回零方向、速度、爬行速度、停留时间等）。注意：CHGA(更改当前值)的用法。
8.2.5：HOME2 实验内容：当X00开关合上，轴1进行回零，速度是20000PLS/sec，当回零开关”DOG”通，电机会已爬行速度2000PLS/sec运行，直到与电机的第一个零信号重合时，回零完成，将当前值更改为1000。目的：掌握伺服电机回零的原理、熟悉回零的有关参数设置（回零方向、速度、爬行速度、停留时间等）。注意：CHGA(更改当前值)的用法。
8.2.6：手动脉冲发生器
实验内容：执行伺服程序后，当X07开关合上，伺服电机为手动脉冲发生器控制。
目的：熟悉用手动脉冲发生器控制的相关指令和寄存器。
8.2.7：2轴直线插补控制
8.2.8：指定辅助点圆弧插补
8.2.9：1轴固定距离进给
8.2.10：速度控制1
8.2.11：中途停止后重启动
电子伺服 篇3
电子束焊接技术是利用高速运动的电子束流轰击工件的原理进行焊接加工的一种比较精密的焊接技术。然而, 设计者多着眼于焊接精度的提高, 而忽视起辅助作用的配套装置, 导致焊接的效率没有实质性的提高, 例如现有的直流伺服驱动器存在驱动电路复杂、驱动装置本身消耗的功率大等问题。为解决这些不足, 设计了一种结构简单、小功率的直流伺服驱动装置。
二、电子束焊直流伺服驱动装置的组成及工作原理
该装置主要由宽范围供电电源模块、开关量模块、模拟量模块、功率驱动模块、使能控制功能模块、报警模块等组成。其部分设计框图如图1所示。
其工作原理是:宽范围供电电源模块为其他各功能模块提供电源, 外部信号通过开关量模块与模拟量模块转换后送入内部控制电路部分, 最后控制电路输出指令信号至功率部分, 从而驱动电机运行。
1. 开关量模块:
主要由开关量接口模块及开关量数据隔离模块组成, 电路图见图2。
其基本功能是接收各种外部装置或过程的开关信号, 并通过开关量数据隔离模块将其转换为相应的电流信号送入其内部的控制电路。开关量数据隔离模块不但起着信号转换的作用, 同时还起到了将此接口模块的外部电路与其内部电路在电气上进行隔离, 隔离电压可达1 500V以上。从而确保了内部电路的电气安全。
2. 模拟量模块:
此部分主要由放大器、调制器、解调器、基准源及拟谐器等组成, 框图如图3所示。
工作时, +15V电源连接到拟谐器, 使其工作。从而产生频率为25kHz的载波信号。通过变压器耦合, 经整流和滤波, 可完成±10V直流或5kHz的交流瞬态变化的电压隔离。
这种直流模拟隔离技术能完成3 000V的输入与输出方式的隔离。为直流伺服在多种复杂环境下使用提供了方便。
在输入电路中, 输入信号经放大器放大后, 通过调制器调制成载波信号, 再经变压器送入解调器, 以致在输出端重现输入信号。由于解调信号要经三阶滤波器滤波, 从而使得输出信号中的噪声和纹波达到最小, 为后级应用电路提供良好的激励源。
3. 功率驱动模块:
此部分采用PWM等效脉冲驱动方式, 高频的开关频率可达到22kHz, 电流输出峰值50A, 连续工作功率238W。可驱动无刷DC伺服电机在直流电压反馈闭环模式 (即伺服自身电压闭环方式) 、直流电流输出电流闭环方式 (即伺服自身输出电流闭环方式) 、直流伺服电机转速全闭环模式、开环模式下工作。
4. 报警模块:
具有过流监视功能, 可实现过载保护, 驱动器过热保护, 以及过电压报警等功能。当功率及功率控制电路发生异常时, 出现报警。此时, 直流伺服驱动停止工作, 前面板的红色指示灯长亮。电流限制起作用时, 当直流伺服驱动的工作电流大于设定的极限报警电流时, 出现报警。此时, 直流伺服驱动停止工作, 前面板的红色指示灯长亮。
输出报警极限电流由10～30A 8挡不同的范围开关设定, 如图4所示。当开关1闭合时, 此时的极限报警电流为12A, 限流电阻与极限报警电流对应关系见表1。
三、电子直流伺服驱动装置设计特点
1. 在宽范围的交流40～150V的条件下都能正常运行。
2. 具有左向行驶禁止、右向行驶禁止、终端使能 (即“允许”信号) 、运行使能、停止运行系统设备, 准备就绪等各种条件功能。
3. 有伺服输出的电流范围选择, 输出报警极限电流有10～30A等8挡不同的范围开关设定。
4. 伺服系统可选择直流电压反馈闭环模式 (即伺服自身电压闭环方式) 。直流电流输出电流闭环方式 (即伺服自身输出电流闭环方式) 。直流伺服电机转速全闭环模式。开环功能工作模式等多种选择。
四、结束语
本电子束焊直流伺服驱动装置具有结构简单, 操作方便, 成本低等优点。同时, 输入输出的开关量接口均采用光电隔离技术来设计完成, 为直流伺服驱动装置在多种复杂环境下使用提供了方便。
参考文献
[1]王亚军.电子束焊加工技术的现状与发展.中国机械工程动力学会第八次全国焊接会谇论文集, 1991.
[2]刘春飞.电子束焊接技术发展历史、现状及展望.航天制造技术, 2003.
松下伺服器接线总结.. 篇4
伺服驱动器型号：MDDHT5540 伺服电机型号：MSME152G1H
运动控制卡型号：PCI-1240
1、主电路
工作原理：按下空气开关MCCB后，控制电路L1C、L2C先得电。此时ALM+引脚有输出，ALM回路控制的回路接通，ALM回路的继电器控制的开关ALM闭合。软件开关通过程序控制主电路的通断，正常运行情况下一直运行。此时只要按下开始按钮ON，电磁接触器线圈主电路瞬间接通，电磁接触器线圈MC得电后，使电磁接触器控制的开关MC闭合，此时即使开始按钮ON断开，由于电路的自锁作用，主电路仍然接通。
2、脉冲发送电路
接线根据：
运动控制卡PCI-1240给出的控制卡功能模块图如下图所示
由图可知，运动控制卡输出脉冲的方式为长线驱动方式。
松电机下伺服使用手册中P3-35（P151）中提到长线驱动接线端子说明如下图手册P3-18（P134）给出的长线驱动接线方法如下图
345端子XOUT5输出高电平，偏差计数器清零 信号意义说明：
伺服驱动器操作手册P3-38（P154）说明
控制器给伺服发出脉冲，但是没有走完（停止。急停）就停止，清除没有走完的脉冲。楼主的意思，没有走完就清除，那就不动了。那你看程序是怎么写的。你程序写的可以暂停功能的话。你按启动会继续走完剩下的脉冲。因为伺服偏差清除接线。看你怎么控制它咯。
6、警报清除输入A-CLR 端子XOUT4输出到电平，报警清除 信号意义说明：
伺服驱动器操作手册P3-39（P155）说明
P6-3（P271）说明
89制卡共地。黑色线和棕色线间的负载，根据自己的电路需求设计。本课题中，为了简便，在棕色线间和黑色线间加入一个上拉电阻。此款限位开关属于常闭型限位开关。当被检测器件未到达行程末端时，晶体管是导通的，此时测量黑色线与蓝色线间的电压为0；当被检测器件到达行程末端时，晶体管截止，此时测量黑色线与蓝色线间的电压为电源电压。
10、正方向驱动禁止输入POT；负方向驱动禁止输入NOT
信号说明：
伺服驱动器操作手册P3-37（P153）
POT、NOT都属于b接信号，当与COM-断开时功能有效
伺服驱动器操作手册P3-38（P154）
伺服驱动器操作手册P4-42（P208）
213
他故障，此时上位机没有得到此异常消息，继续工作，肯能造成危险。通过该信号可以使上位机实时知道伺服驱动器的工作状况。
12、电磁制动器BRKOFF+、BRKOFF-
伺服驱动器操作手册P2-34（P70）
伺服驱动器操作手册P2-30（P66）
伺服驱动器操作手册P4-40（P206）
接线原理：
根据时序图电源正常接通时，BRKOFF有信号输出，继电器线圈得电，继电器控制的开关闭合，电磁制动器不工作。电机工作异常时或电源断电时，BRKOFF无信号输出，继电器线圈不得电，继电器控制的开关断开，电磁制动器抱死，电机不转。另外，电磁制动器工作的电流比较大，不能和控制信号共用一个电源。
13、速度检测输出SP、转矩检测输出IM 伺服驱动器操作手册P3-33（P149）
7转矩监视器输出提到的3V/额定100%
伺服驱动器操作手册P3-48（P164）
P149图中提到的速度和转矩的分辨率为Pr4-17和Pr4-19设置成0的情况
伺服驱动器操作手册P4-35（P201）
14、速度指令输入SPR（速度模式需要设置转矩限制）
伺服驱动器操作手册P3-18（P134）
伺服驱动器操作手册P3-43（P159）
伺服驱动器操作手册P4-25（P191）
伺服驱动器操作手册P4-47（P213）
伺服驱动器操作手册P4-10（P176）
Pr0.13=第一转矩限制值/额定转矩，第一转矩值指的是一个瞬时值，所以第一转矩的值可以大于电机能输出的额定转矩，但是如果持续时间过长，就会发生报警
伺服驱动器操作手册P2-49（P85）
接线说明：在速度控制模式中，电机的运转速度和SPR端所加的电压成正比，SPR端输入电压的范围是-10V~+10V，±10V对应伺服电机的最大速度3000r/min。（速度模式下转矩限制一般将Pr5.21设置成1）
15、继电器并联一个反向二极管的作用
当一个电感在断开时就会产生一个反电势！这个反电势可以比电源电压高出数倍至数十倍？？这个反电势会造成对其它电器原件（特别是半导体器件）造成干扰或破坏！反向并联一个二极管可以吸收这个反电势，保护电路正常工作！应该和延时没有关系。
16、软件限位
运动控制卡端子电路原理
接线原理：
限位开关不工作时，LMT引脚得到一个低电平，运动控制卡内部检测到一个低电平；限位开关工作时，LMT引脚得到一个高电平，运动控制卡内部检测到一个高电平。通过软件限位，来通知控制程序是否运动了极限位置。
17、指令脉冲禁止（INH）功能 根据手册P134（P3-18）
脉冲指令禁止输入INH功能必须接通，否则伺服驱动器 接受不到脉冲，但是根据使用手册P121（P3-5）
电子伺服 篇5
关键词：伺服驱动器,RS232口,检测,伺服系统
1概述
伺服驱动器是构成伺服系统的基本部件, 广泛应用于各种电力传动自动控制系统中, 如数控机床、柔性制造系统、机器人驱动等。在应用伺服驱动器的过程中, 实时读取和修改各个控制参数来达到实时控制是对伺服系统的基本要求。本文针对德国博世力士乐的伺服驱动器IndraDrive, 采用灵活易用的VB6.0编程语言, 通过IndraDrive本身所带的RS232串行通信接口, 实现了上位PC机与伺服驱动器的串行通信, 完成了对伺服系统的实时监测。
2IndraDrive的通信协议
IndraDrive采用515通信协议, 它是一种二进制通信协议, 含有完整的报文格式和返回校验格式。针对博世力士乐的各种产品 (PLC、伺服驱动器等) , 515协议的通信格式是统一的。
515协议采用的数据格式为:l位起始位, 8位数据位, 1位或2位停止位, 无校验位。通信传输数据的波特率为115 200 b/s。515协议采用十六进制数据格式来表示各种指令代码及数据, 其软件通信指令经过优化设计后只有两条, 一条为读指令, 一条为写指令, 两条指令使得上位机软件编写非常方便。
515协议的报文格式见表1。
其中报头由8个字节组成, 它们的意义如下:
第1个字节StZ:起始位, 默认为0x02;
第2个字节CS:用于校验数据, 它的值是除此字节外所有的数相加后的低8位值异或FF, 再加1后的值;
第3个字节DatL:除去报头后所有数据的长度 (字节的个数) ;
第4个字节DatLw:重复第三个字节的内容;
第5个字节Cntrl:决定错误返回类型, 默认为0x00;
第6个字节Service:服务类型 (读参数写0x80, 写参数写0x8F) :
第7个字节AdrS:驱动器地址;
第8个字节AdrE:驱动器地址。
用户数据头包含5个字节, 意义如下:
第1个字节control byte:操作参数值, 默认为0x3C;
第2个字节Device address (Unit address) :驱动器地址;
第3个字节Parameter type:参数类型, 对于驱动器其值为0x00:
第4、5字节Parameter number:参数号, 对于驱动器的S参数, 直接写参数号的十六进制值;对于P参数, 写“215+参数号”的十六进制值。
用户数据的数据长度取决于操作参数的数据类型。如操作参数为INT型, 写2个字节;操作参数为DWORD型, 写4个字节。写的时候注意低位字节在前, 高位字节在后。
3利用VB实现PC机与IndraDrive的串行通信
PC机与IndraDrive的通信常采用主从问答方式, PC机始终具有初始传送优先权。每次通信都是由PC机通过发送 (读/写参数) 命令启动通信, IndraDrive在接到PC机发送的命令后, 首先检查命令中的起始标志, 然后检查命令中的驱动器地址是否与自己的驱动器地址相符。如果不一致, 说明计算机是与其他的驱动器进行通信, 从而忽略该命令;如果一致, 就响应该命令, 并将执行结果回送到PC机, 一次通信过程结束。
在VB的控件工具箱中提供了一个使用非常方便的串行通信控件MSComm, 它全面地提供了使用串行通信上层开发的所有细则, 串行通信的实现既可以采用中断方式, 又可以采用查询方式。MSComm控件提供了实现串行端口中断功能的OnComm事件, 该事件是唯一的, 可以截取串口的任何消息, 当有串口事件或错误发生时, VB程序就会自动转入OnComm事件处理程序中。CommEvent属性存有串口最近的事件或错误的数值代码, 可以在程序中随时读取CommEvent属性值来了解通信情况, OnComm事件和CommEvent属性密切相关、一起使用, 当任何一个OnComm事件或错误发生时, 都会使得CommEvent属性值改变。在OnComm事件处理过程中, 可以通过判断CommEvent属性值, 对于不同的属性值转入不同的事件处理过程。
根据515通信协议的规定, VB程序中主要是针对MSComm控件的操作, 主要有MSComm控件的初始化和OnComm事件的处理。
MSComm控件的主要初始化代码如下:
OnComm事件的处理程序主要代码如下:
4伺服系统实时监测的实现
基于以上VB程序, 在博世力士乐伺服驱动器中提供了一级、二级、三级诊断参数。我们只要通过PC机实时读取此3个参数下的反馈值就能得到实时监测的效果。下面以DOK-INDRV*-GEN-**VRS**-PA01-EN-P型号1级诊断为例进行说明。
一级诊断参数为S-0-0011, 参数结构见图1。
为了读取一级诊断反馈值参数S-0-0011的值, 首先将参数号11转化为十六进制数0B, 即在用户数据头的第4、5两个字节分别写入0B 00 (注意:高字节在后, 低字节在前) , 其他字节可以相继得出, 因是读参数值, 所以不需写用户数据, 从而发送内容应为:02 02 05 05 00 80 01 01 3C 01 00 0B 00。如果接收到类似02 20 07 07 10 80 01 01 00 3C 01 00 00, 最后2个字节为有效字节;00 00对应2进制码为0000 0000 0000 0000, 则表示没有发生诊断1所示的报警。如果接收到02 20 07 07 10 80 01 01 00 3C 01 01 00, 最后2个字节对应2进制码为0000 0000 0000 0001, 则表示过载报警。如接收到02 20 07 07 10 80 01 01 00 3C 01 02 00, 最后2个字节对应2进制码为0000 0000 0000 0010, 则表示放大器过热。
5结语
本文开发的系统是为天津大学所做的数控试验台配套的监测系统, 现已成功应用到实践当中。该系统具有灵活可靠的特点, 并且可以通过串口和适当的编程同时监测多个伺服驱动器。
参考文献
[1]李江全, 张丽.Visual Basic串口通信与监测应用技术实战详解[M].北京:人民邮电出版社, 2007.
[2]张燕丽, 高震天.基于VB的伺服驱动器串口通信的实现[J].伺服控制, 2007 (6) :29-31.
[3]郑有增, 许文宪.Visual Basic程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2008.
[4]程佩青.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社, 2007.
[5]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社, 2005.
电子伺服 篇6
1.1 系统检测原理
伺服放大器侧具有过热检测信号, 该信号由放大器内的智能逆变模块发出。当放大器的逆变模块温度超过规定值时, 通过PWM指令传递到CNC系统, CNC系统发出400号过热报警。
伺服电动机的过热信号是由伺服电动机定子绕组的热偶开关检测的, 当伺服电动机的温度超过规定值时电动机有的热偶开关 (常闭点) 动作, 通过伺服电动机的串行编码器 (数字伺服) 传递给CNC系统, CNC系统发出400号过热报警。系统伺服过热报警检测原理图如图1。
1.2 故障的诊断方法
首先确认CNC系统伺服过热报警, FANUC Oi系统为200或伺服调整画面的ALM1的#7是否为1来判定。然后判别是电动机过热还是伺服放大器过热, 可以通过系统诊断号201或伺服调整画面的ALM2的#7是否为0来判定。如果为"1"则为电动机过热;如果为"0"则为放大器过热。
1.3 故障产生的原因
1) 电动机过热:a.机械传动故障引起的;b.切削用量选择不正确引起的;c.电动机本身不良 (电动机定子绕组的热偶开关不良) ;d.系统伺服参数整定不良, 可进行伺服参数初始化。
2) 伺服放大器过热:a.伺服放大器的风扇故障。b.如果为伺服单元 (SVU) , 还可能是TH1、TH2接口或热保护元件损坏。c.伺服放大器本身故障, 智能逆变模块损坏, 伺服软件不良。
1.4 故障实例
实例:某数控机床系统为FANUC-Oi, 系统出现400号报警。
根据上面故障诊断方法和故障现象, 首先通过系统诊断号200的#7是为1判定为CNC系统伺服过热报警。其次查看系统为201的#7为“1”判定为电动机过热。再次在掉电状态下, 用手转动丝杠也正常, 说明故障在于电动机。最后打开电动机发现电动机内部热敏电阻不良, 更换热敏电阻后, 系统恢复正常, 故障排除。
通过该例子的故障分析可知, 数控机床有些故障若无法判定时, 将两者断开, 先判断电气系统部分, 再判断机械部分。断开后, 判断CNC是否有问题, 若无, 则电气部分正常, 后转动丝杠是否有异常。
2 报警二:伺服不能就绪报警 (报警号为401)
当系统还出现其他4xx号伺服报警时, 先排除其他的伺服报警 (因为其他伺服报警他会导致401号报警) 。
2.1 系统检测原理
当系统的轴控制电路正常时, 控制电路会向伺服驱动装置发出准备信号。当伺服装置接收到该信号后, 如果伺服装置正常工作, 则伺服装置内部的继电器获电动作, 一方面接通伺服的主回路, 另一方面通过伺服装置向系统发出DRDY信号。当系统得到来自轴控制电路的伺服就绪信号后, 系统发出伺服使能信号。伺服装置准备接收来自轴控制电路的控制信号。如果系统轴控制电路发出准备信号而得不到伺服就绪准备信号时, 系统就会产生401号报警。伺服就绪控制信号流程图如图2。
2.2 故障产生的原因
1) 当发生该故障时, 首先要确认系统急停按钮是否处于释放状态, 如果处于急停状态时, 伺服装置就不能正常工作, 这一点请注意。
2) 伺服驱动装置故障:连接电缆故障;伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障;内部控制回路或检测电路故障。
3) 系统轴控制卡 (轴板) 故障或系统伺服模块故障 (此时需要更换系统轴板或对该板进行检修) 。
2.3 故障的诊断方法
采用信号短接的方法来判断故障的部位。具体的做法是短接轴控制板的7-12管脚 (M184) , 如果系统报警消失, 则故障在伺服装置或连接电缆;如果信号短接后系统报警号不消失 (系统复位后) , 则为系统轴控制板故障。
2.4 故障实例
实例:某数控机床系统为FANUC-Oi, 系统出现401号报警, 伺服单元上显示“-”。
根据上面故障诊断方法和故障现象, 可采用短接法来判断故障点位置。首先拨下轴板上的M184电缆接头, 短接轴控制板的7-12管脚, 系统上电后, 系统报警号消失, 而伺服单元还是“-”, 说明伺服单元出现了故障。检查伺服单元的供电压是正常的, 说明故障在伺服单元的内部。拆下伺服单元, 将JV1B的8-10管脚短接后, 接上电源。用电压表测量控制电路有电压输出, 说明伺服单元的辅助电路和检测电路都正常, 故障在继电器MCC线圈回路。仔细检查后发现, MCC线圈的一个焊点虚焊, 焊好虚焊点, 系统恢复正常, 故障排除。
通过该例子的故障分析可知, 数控机床有些故障可以采用信号短接的方法进行故障的诊断与排除, 这样可以比较准确地判断故障发生的具体部位, 但要求维修人员必须清楚系统的信号流程及各接头的管脚功能。
摘要：以FANUC0i系统为例, 简要介绍了数控机床伺服系统常见故障产生的原因和排除方法。
关键词：数控机床,伺服系统,维修技术
参考文献
[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例[M].北京:机械工业出版社, 2005.
电子伺服 篇7
PROTOS-M5 卷烟机是德国HAUNI公司制造的新一代卷烟生产设备, 设计能力达到12000 支/ 分钟, 它以倍福控制器为核心, 集多种控制网络为一身, 内部大规模的运用了当今最为先进的AMK伺服控制技术, 无论是在烟丝成条, 还是在烟支接装成型, 均能够看到AMK伺服控制技术的身影。它具有响应速度快, 控制精准等特点, 它的运用很大程度上简化了机械传动方面的设计。
1 存在问题
(1) 由于AMK伺服控制系统由AMK伺服电机、AMK伺服控制器、AMK电源、机械负载及起电气连接作用的线缆组成, 结构复杂, 报警停机后, 无法快速的锁定故障范围, 排查故障往往需要花费大量的时间, 对工厂的生产效率产生较大的影响。
(2) 一些已经确定故障的AMK伺服电机经过修理后, 无法确定电机是否修复完好, 需要有一个平台对其进行调试及测试。
2 AMK伺服电机控制原理分析
AMK伺服控制系统主要由AMK伺服电机、AMK伺服控制器、AMK电源、机械负载及起电气连接作用的线缆组成, AMK电源负责给系统提供所需要的直流24VDC及DC-BUS 400VDC, AMK伺服控制器负责将AMK伺服电机反馈回来的速度、位置及力矩的数据经过精确的计算后输出给AMK伺服电机。与此同时, HAUNI公司的VISU系统对电机数据进行采集, 生成相应的电机特性曲线。
3 制定对策及对策实施
通过对AMK伺服控制系统控制原理的研究, 发现只需要将AMK伺服控制系统点动起来, 通过对比分析电机的特性曲线, 就能够基本对判断AMK电机是否存在问题, 从而缩小故障排查范围, 提高了故障处理的效率。AMK伺服控制系统点动只需要三个条件:RF使能信号、QEF信号及面板相关参数的设置。通过对线路进行重新设计就可以实现我们所需要的功能。
4 改进效果
随着当今自动化技术的大力发展, 越来越多先进的技术应用到了新的设备当中, 其中伺服控制技术就是如此。与此同时, 也面临着许多故障是我们从未遇见过的, 如何通过制作一些简易的装置帮助诊断、提高故障维修效率对于以效率至上的工厂就显得尤为重要。AMK伺服控制系统点动装置在实际应用中帮助我们维修人员快速的判断故障点, 缩小排查范围, 提高了维修效率。除此以外, 我们利用改装置对维修过的电机进行调试及测试, 修废利旧, 为企业节约生产运营的成本。
摘要：一方面为了解决HAUNI公司的PROTOS-M5卷接机组AMK伺服系统故障判断难, 维修耗时长的问题。另一方面为了对已经维修过的AMK伺服电机进行测试、调试。通过制作一套AMK伺服系统的点动装置, 结合HAUNI公司VISU系统上的电机特性显示组件, 帮助实现AMK伺服系统的快速判断及处理, 并且建立一个AMK伺服电机的调试及测试平台, 方便维修过的AMK伺服电机的测试及调试。
关键词：AMK伺服系统点动装置,系统故障,原理
参考文献
[1]德国Hauni公司.PROTOS-M5机械、电气设备操作手册[M].2009.
[2]AMK.AMKASYN AMK Field Bus Protocol AFP for KU and KE/KW drive systems[M].2003.
[3]AMK.AMK Diagnosis Messages[M].2009.
[4]AMK.AMKASYN Servo Motos DS Technical Data[M].1999.