單元三自動(dòng)生產(chǎn)線伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成主講教師：汪勵(lì)單元三 自動(dòng)生產(chǎn)線伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電工作任務(wù)描述:根據(jù)工業(yè)機(jī)器自動(dòng)生產(chǎn)線工作站輸送線負(fù)載性質(zhì)與運(yùn)行特點(diǎn)，利用CX-Drive軟件設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)，并進(jìn)行記錄。學(xué)習(xí)目標(biāo):通過本任務(wù)學(xué)習(xí)，應(yīng)能：1.掌握EtherCAT通信設(shè)備的硬件連接方法。2.掌握伺服系統(tǒng)的工作原理。3.掌握伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的設(shè)置方法。4.掌握CX-Drive軟件的使用。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電 伺服（Servo）是ServoMechanism

2、一詞的簡寫，來源于希臘，其含義是奴隸，顧名思義，就是指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動(dòng)，而其中的運(yùn)動(dòng)要素包括位置、速度和力矩等物理量。最早的液壓、氣動(dòng)到如今的電氣化，由伺服電機(jī)、反饋裝置與控制器組成的伺服系統(tǒng)已經(jīng)走過了近50個(gè)年頭。 如今，隨著技術(shù)的不斷成熟，交流伺服電機(jī)技術(shù)憑借其優(yōu)異的性價(jià)比，逐漸取代直流電機(jī)成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電機(jī)。交流伺服系統(tǒng)技術(shù)的成熟也使得市場(chǎng)呈現(xiàn)出快速的多元化發(fā)展，并成為工業(yè)自動(dòng)化的支撐性技術(shù)之一。知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 1 1伺服控制系統(tǒng)的組成伺服控制系統(tǒng)的組成 伺服控制

3、系統(tǒng)由伺服控制器以及伺服電機(jī)組成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖所示。 閉環(huán)控制是根據(jù)控制對(duì)象輸出反饋來進(jìn)行校正的控制方式，它是在測(cè)量出實(shí)際與計(jì)劃發(fā)生偏差時(shí)，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行糾正的。這種控制方法可以提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干能力。 伺服電機(jī)具有鎖定功能。當(dāng)偏差計(jì)數(shù)器的輸出為零時(shí)，如果有外力使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由編碼器將反饋脈沖輸入偏差計(jì)數(shù)器，偏差計(jì)數(shù)器發(fā)出速度指令，旋轉(zhuǎn)修正電機(jī)使之停止在滯留脈沖為零的位置上，該停留于固定位置的功能，稱為伺服鎖定。伺服控制系統(tǒng)的組成 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 2 2伺服電機(jī)的控制方式伺服電機(jī)的控制方式

4、一般伺服電機(jī)有三種控制方式：速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式和位置控制方式。 (1) 轉(zhuǎn)矩控制 轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量或直接對(duì)伺服控制器對(duì)應(yīng)的地址賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩。 主要應(yīng)用于需要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。例如在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改，以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。 (2) 位置控制 伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服電機(jī)的選型原則伺服電機(jī)的選型原則 為了滿足機(jī)械設(shè)備對(duì)高精度

5、、快速響應(yīng)的要求，伺服電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓，還應(yīng)具有較長時(shí)間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求，能夠承受頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)。 如果盲目地選擇大規(guī)格的電機(jī)，不僅增加成本，也會(huì)使得設(shè)備的體積增大，結(jié)構(gòu)不緊湊，因此選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)充分考慮各方面的要求，以便充分發(fā)揮伺服電機(jī)的工作性能。 (1) 負(fù)載/電機(jī)慣量比 正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提，這在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)尤為突出。伺服系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整跟慣量比有很大的關(guān)系，若負(fù)載電機(jī)慣量比過大，伺服參數(shù)調(diào)整越趨邊緣化工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一

6、、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服電機(jī)的選型原則伺服電機(jī)的選型原則，也越難調(diào)整，振動(dòng)抑制能力也越差，所以控制易變得不穩(wěn)定。 在沒有自適應(yīng)調(diào)整的情況下，伺服系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)在13倍負(fù)載電機(jī)慣量比下，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，也就是慣量匹配。如果電機(jī)慣量和負(fù)載慣量不匹配，就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)慣量和負(fù)載慣量之間動(dòng)量傳遞時(shí)發(fā)生較大的沖擊。不同的機(jī)械系統(tǒng)，對(duì)慣量匹配原則有不同的選擇，且有不同的作用表現(xiàn)，但大多要求負(fù)載慣量與電機(jī)慣量的比值小于10?？傊瑧T量匹配的確定需要根據(jù)具體機(jī)械系統(tǒng)的需求來確的。 需要注意的是，不同系列型號(hào)的伺服電機(jī)給出的允許負(fù)載/電機(jī)慣量比是不同的，可能是3倍、15倍、30倍等，

7、需要根據(jù)廠家給定的伺服電機(jī)樣本確定。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服電機(jī)的選型原則伺服電機(jī)的選型原則 (2) 轉(zhuǎn)速 電機(jī)選擇首先應(yīng)依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的快速行程速度來計(jì)算，快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)，并應(yīng)在接近電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍使用，以有效利用伺服電機(jī)的功率。 (3) 轉(zhuǎn)矩 伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須滿足實(shí)際需要，但是不需要留有過多的余量，因?yàn)橐话闱闆r下，其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的3倍。需要注意的是，連續(xù)工作的負(fù)載轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，機(jī)械系統(tǒng)所需要的最大轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。 (4) 短時(shí)間特性（加減速

8、轉(zhuǎn)矩） 伺服電機(jī)除連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域外，還有短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，如電機(jī)加減速，用最大轉(zhuǎn)矩表示；即使容量相同，最大轉(zhuǎn)矩也工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服電機(jī)的選型原則伺服電機(jī)的選型原則會(huì)因各電機(jī)而有所不同。最大轉(zhuǎn)矩影響驅(qū)動(dòng)電機(jī)的加減速時(shí)間常數(shù)，應(yīng)根據(jù)所需的電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，選定電機(jī)容量。 (5) 連續(xù)特性（連續(xù)實(shí)效負(fù)載轉(zhuǎn)矩） 對(duì)要求頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，為避免電機(jī)過熱，必須檢查它在一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根值，并使它小于電機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩，其具體計(jì)算可參考相關(guān)文獻(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控

9、制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4伺服電機(jī)的制動(dòng)方式伺服電機(jī)的制動(dòng)方式 (1) 常用制動(dòng)方式 1) 動(dòng)態(tài)制動(dòng)器由動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻組成，在故障、急停、電源斷電時(shí)通過能耗制 動(dòng)縮短伺服電機(jī)的機(jī)械進(jìn)給距離。 2) 再生制動(dòng)是指伺服電機(jī)在減速或停車時(shí)將制動(dòng)產(chǎn)生的能量通過逆變回路反饋到直流母線，經(jīng)阻容回路吸收。 3) 電磁制動(dòng)是通過機(jī)械裝置鎖住電機(jī)軸。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4伺服電機(jī)的制動(dòng)方式伺服電機(jī)的制動(dòng)方式 (2) 制動(dòng)方式的區(qū)別 1) 再生制動(dòng)必須在伺服器正常工作時(shí)才起作用，在故障、急停、電源斷電時(shí)等情況下無法制動(dòng)電機(jī)。動(dòng)

10、態(tài)制動(dòng)器和電磁制動(dòng)工作時(shí)不需電源。 2) 再生制動(dòng)的工作是系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行，而動(dòng)態(tài)制動(dòng)器和電磁制動(dòng)的工作需外部繼電器控制。 3) 電磁制動(dòng)一般在給定信號(hào)解除后啟動(dòng)，否則可能造成放大器過載，動(dòng)態(tài)制動(dòng)器一般在給定信號(hào)解除或主回路斷電后啟動(dòng)，否則可能造成動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻過熱。 4) 動(dòng)態(tài)制動(dòng)和再生制動(dòng)都是靠伺服電機(jī)內(nèi)部的激磁完成的，也就是向旋轉(zhuǎn)方向相反的方向增加電流來實(shí)現(xiàn)。 5) 電磁制動(dòng)，也就是常說的抱閘，是靠外圍的直流電源控制，失電抱閘，屬于純機(jī)械摩擦制動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4伺服電機(jī)的制動(dòng)方式伺服電機(jī)的制動(dòng)方式 (3)

11、配件的選擇 1) 有些系統(tǒng)如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機(jī)能盡快停車，而在故障、急停、電源斷電時(shí)伺服器沒有再生制動(dòng)，無法對(duì)電機(jī)減速。同時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械慣量又較大，這時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)制動(dòng)器要依據(jù)負(fù)載的輕重、電機(jī)的工作速度等進(jìn)行選擇。 2) 有些系統(tǒng)要維持機(jī)械裝置的靜止位置，需電機(jī)提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，且停止的時(shí)間較長。如果使用伺服的自鎖功能，往往會(huì)造成電機(jī)過熱或放大器過載，這種情況就要選擇帶電磁制動(dòng)的電機(jī)。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電一、伺服控制系統(tǒng)簡介 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4伺服電機(jī)的制動(dòng)方式伺服電機(jī)的制動(dòng)方式 3) 有的伺服驅(qū)動(dòng)器有內(nèi)置的再生制動(dòng)單元，但是，當(dāng)再生制動(dòng)較頻

12、繁時(shí)，可能引起直流母線電壓過高，這時(shí)需另配再生制動(dòng)電阻。再生制動(dòng)電阻是否需要另配置，配置多大，可參照相應(yīng)樣本的使用說明來配置。 4) 如果選擇了帶電磁制動(dòng)器的伺服電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)增大，計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)要進(jìn)行考慮。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 歐姆龍公司推出的G5系列EtherCAT通信內(nèi)置型AC伺服電機(jī)/驅(qū)動(dòng)器，采用全閉環(huán)控制、EtherCAT通信，實(shí)現(xiàn)了高速和高精度定位；AC400V電壓等級(jí)，全面拓寬了伺服驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)和環(huán)境應(yīng)對(duì)范圍，甚至覆蓋到大型設(shè)備；即使是剛性較低的系統(tǒng)，也可有效抑制加速/減速時(shí)的振動(dòng)。 G5系列Ether

13、CAT通信內(nèi)置型伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器如圖所示。 G5伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 1 1G5G5伺服電機(jī)命名方式伺服電機(jī)命名方式 G5伺服旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào)定義如圖所示。各部分的定義見表 G5伺服旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào) 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 序號(hào)項(xiàng)目符號(hào) 規(guī)格(1)G5系列伺服電機(jī)(2)電機(jī)類型空白圓柱型-(3)伺服電機(jī)容量05050W100100W200200W400400W600600W700750W1K01kW1K51.5kW2K02kWG5G

14、5伺服旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào)定義伺服旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào)定義工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 序號(hào)項(xiàng)目符號(hào) 規(guī)格(3)伺服電機(jī)容量3K03kW4K04kW5K05kW7K57.5kW11K011kW15K015kW(4)額定轉(zhuǎn)速101,000轉(zhuǎn)/分鐘151,500轉(zhuǎn)/分鐘202,000轉(zhuǎn)/分鐘303,000轉(zhuǎn)/分鐘(5)應(yīng)用電壓FAC400V(采用增量編碼器規(guī)格)HAC200V(采用增量編碼器規(guī)格)LAC100V(采用增量編碼器規(guī)格)CAC400V(采用絕對(duì)編碼器規(guī)格)TAC200V(帶絕對(duì)值編碼器)SAC100V(采用絕對(duì)編碼器規(guī)格)(6) 選裝件

15、空白直軸B帶制動(dòng)器O帶油封S2帶有按鍵和閥門工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 2 2G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器命名方式伺服驅(qū)動(dòng)器命名方式 G5伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)如圖4-54所示。各部分的定義見表 G5伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 2 2G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器命名方式伺服驅(qū)動(dòng)器命名方式G5伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)定義序號(hào)項(xiàng)目符號(hào) 規(guī)格(1)G5系列伺服驅(qū)動(dòng)器(2)驅(qū)動(dòng)器類型T模擬量輸入型/脈沖串輸入型N 通信類型(3)最大適用伺服電機(jī)容量A550W01100W02200W0440

16、0W工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 (3)最大適用伺服電機(jī)容量06600W08750W101kW151.5kW202kW303kW404kW505kW757.5kW15015kW(4)電源電壓LAC100VHAC200VFAC400V(5)網(wǎng)絡(luò)類型空白通用輸入型-ML2MECHATROLINK-II通信型-ECTEtherCAT通信工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器接口伺服驅(qū)動(dòng)器接口 網(wǎng)絡(luò)型伺服驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)置EtherCAT通信接口。此外伺服驅(qū)動(dòng)器

17、上有多個(gè)接口，如圖所示。 (1) 7段顯示部 通過2位7段顯示器顯示節(jié)點(diǎn)地址、錯(cuò)誤代碼及其它驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)。 (2) EtherCAT狀態(tài)顯示 顯示EtherCAT通信的狀態(tài)。內(nèi)置EtherCAT通信接口的伺服驅(qū)動(dòng)器接口工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器接口伺服驅(qū)動(dòng)器接口 (3) 充電指示燈 主回路電源接通時(shí)點(diǎn)亮。 (4) 主電源輸入端子 三相電源連接到L1、L2、L3；單相電源連接到L1、L3。 (5) 控制電路電源端子 伺服驅(qū)動(dòng)器控制電源AC220V。 (6) 電機(jī)連接端子 U、V、W端子用于連接電機(jī)。交流伺

18、服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不像感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以通過交換三相相序來改變，必須保證驅(qū)動(dòng)器上的U、V、W、E接線端子與電機(jī)主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對(duì)應(yīng)，否則可能造成驅(qū)動(dòng)器的損壞。 (7) 外部再生電阻器連接端子 根據(jù)伺服電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的情況，以及停車時(shí)間的長短來確定。如果負(fù)載慣性較大，可以使用自由停車方式，如果有停車時(shí)間要求，則必須要加再生電阻來消耗電機(jī)快速停車時(shí)由于慣性所產(chǎn)生的工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器接口伺服驅(qū)動(dòng)器接口能量，否則，會(huì)損傷伺服驅(qū)動(dòng)器。 (8) 保護(hù)接地端子 接地為防止觸電或保護(hù)設(shè)備的安全。伺服電機(jī)

19、、驅(qū)動(dòng)器的接地端子的接地端子必須保證可靠的連接到同一個(gè)接地點(diǎn)上。 (9) 控制輸入輸出接插件CN1 用于指令的輸入輸出信號(hào)，如原點(diǎn)信號(hào)、急停按鈕、左右限位等。其部分引腳信號(hào)定義與選擇的控制模式有關(guān)。CN1端子內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。控制輸入輸出CN1端子內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 引腳號(hào)標(biāo)識(shí)信號(hào)功能名稱出廠設(shè)定6+24VVIN驅(qū)動(dòng)電源 12V-24V DC為輸入信號(hào)提供電源支持5IN1General-purpose input1急停輸入多用途輸入信號(hào)，可通過參數(shù)設(shè)置改變功能。7IN2General-purpose in

20、put2前限位8IN3General-purpose input3后限位9IN4General-purpose input4原點(diǎn)信號(hào)10IN5General-purpose input5擴(kuò)展信號(hào)111IN6General-purpose input6擴(kuò)展信號(hào)212IN7General-purpose input7擴(kuò)展信號(hào)313IN8General-purpose input8監(jiān)視輸入03ALMError output報(bào)警輸出多用途輸出信號(hào)，可通過參數(shù)設(shè)置改變功能。41OUTM1General-purpose output1擴(kuò)展信號(hào)1225OUTM2General-purpose output2

21、擴(kuò)展信號(hào)22614BAT后備電源輸入（ABS）當(dāng)絕對(duì)編碼器電源斷開時(shí)使用的后備電源輸入15BATGND 部分控制輸入輸出CN1端子引腳功能見表 控制輸入輸出控制輸入輸出CN1CN1端子引腳功能端子引腳功能 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 伺服驅(qū)動(dòng)器CN1可通過專用電纜XW2Z-100J-B34與遠(yuǎn)程模塊連接器進(jìn)行連接，以便于外部信號(hào)的連接。XW2Z-100J-B34電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。XW2Z-100J-B34電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3 3G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器接口伺服驅(qū)動(dòng)器接口工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、

22、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器接口伺服驅(qū)動(dòng)器接口 (10) 編碼器接插件CN2 用于連接安裝在伺服電機(jī)上的編碼器。連接電纜應(yīng)選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應(yīng)接到電機(jī)側(cè)的接地端子上，并且應(yīng)確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。 (11) 外部光柵尺連接接插件CN4 用于連接全閉環(huán)控制時(shí)的光柵尺信號(hào)。 (12) 監(jiān)視用接插件CN5 使用專用電纜，監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩指令值等。 (13) USB接插件CN7 用于與計(jì)算機(jī)通信。 (14) 安全接插件CN8 用于連接安全設(shè)備。 (15) EtherCAT通信用接插件（ECAT IN、ECAT OUT）通過網(wǎng)線與

23、配置EtherCAT通信接口的設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù) EtherCAT通信內(nèi)置型G5伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)包括CiA402驅(qū)動(dòng)曲線參數(shù)、基本參數(shù)、增益參數(shù)、振動(dòng)抑制參數(shù)等，通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，可使伺服系統(tǒng)按照希望的要求正確、穩(wěn)定的工作。 EtherCAT通信內(nèi)置型G5伺服驅(qū)動(dòng)器常用參數(shù)及功能見表。Pn No.參數(shù)名稱說 明出廠設(shè)定設(shè)定范圍Pn000旋轉(zhuǎn)方向切換設(shè)定指令方向與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。0 正向命令設(shè)置電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是CW。1 正向命令設(shè)置電機(jī)

24、旋轉(zhuǎn)方向是CCW。10-1Pn001控制模式選擇選擇驅(qū)動(dòng)器的控制模式。0 位置控制（脈沖串指令）1 速度控制（模擬量指令）2 轉(zhuǎn)矩控制（模擬量指令）3 第1：位置控制、第2：速度控制4 第1：位置控制、第2：轉(zhuǎn)矩控制5 第1：速度控制、第2：轉(zhuǎn)矩控制6 全閉環(huán)控制00-6G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器常用參數(shù)及功能伺服驅(qū)動(dòng)器常用參數(shù)及功能工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電二、歐姆龍G5伺服系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 4 4G5G5伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù) Pn002實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整模式選擇設(shè)置實(shí)時(shí)自動(dòng)整定的操作模式。0 無效1 注重穩(wěn)定性2 注重定位3 因垂直軸等存在偏負(fù)載時(shí)4 摩擦較大時(shí)

25、5 因垂直軸等存在偏負(fù)載且摩擦較大時(shí)6 定制實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)諧并使用時(shí)10-6Pn003實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整機(jī)械剛性設(shè)置當(dāng)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整有效時(shí)，設(shè)置機(jī)器剛性為32個(gè)等級(jí)中的1個(gè)。如果設(shè)置值突然有很大的改變，增益將迅速改變，使機(jī)器受到?jīng)_擊。總是以小的設(shè)置開始，并在監(jiān)視機(jī)器操作時(shí)逐漸增大。130-31Pn No.參數(shù)名稱說 明出廠設(shè)定設(shè)定范圍Pn004慣量比設(shè)定負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比。Pn004=（負(fù)載慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）100%2500-10000Pn631實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整估計(jì)速度選擇0 負(fù)載估算穩(wěn)定時(shí)估算結(jié)果為最終結(jié)果。1 對(duì)于負(fù)載特性改變，估計(jì)被定為大約7分鐘的時(shí)間常量。2 對(duì)于負(fù)載特性改變，估計(jì)被定為大約4秒鐘

26、的時(shí)間常量。3 對(duì)于負(fù)載特性改變，估計(jì)被定為大約2秒鐘的時(shí)間常量。10-3Pn739窗口偏差設(shè)置偏差錯(cuò)誤的邊界值。如果設(shè)置值是4294967295，偏差錯(cuò)誤檢測(cè)無效。如果設(shè)置值是0，總會(huì)有一個(gè)偏差錯(cuò)誤。當(dāng)設(shè)置值在134217729和4294967294之間，設(shè)置值變成134217728。1000000-4294967295工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 1 1伺服系統(tǒng)的選型伺服系統(tǒng)的選型 工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站采用伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輸送線的運(yùn)行。選用歐姆龍G5系列伺服系統(tǒng)，型號(hào)為伺服電機(jī)R88M-K75030H-S2和伺服

27、驅(qū)動(dòng)器R88D-KN08H-ECT。 歐姆龍R88M-K75030H伺服器電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表。額定電壓V額定電流A額定輸出W額定轉(zhuǎn)矩N.m額定轉(zhuǎn)速r/min編碼器AC200V4.17502.4300020位增量編碼器1048576 P/renR88M-K75030HR88M-K75030H伺服電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)伺服電機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 1 1伺服系統(tǒng)的選型伺服系統(tǒng)的選型 歐姆龍R88D-KN08H-ECT伺服驅(qū)動(dòng)器的主要技術(shù)參數(shù)見表 輸入電源最大電機(jī)容量EtherCAT通信主回路控制回路額定

28、有效電流最大電流連接器通信距離電源容量電源電壓額定電流熱值電源電壓熱值1.3KVA單相或三相AC200240V （AC170264V） 50/60Hz6.6/3.6 A33/24W單相AC200240V （AC170264V） 50/60Hz4W4.1Arms12.3ArmsRJ45 2IN:EtherCATOUT:EtherCAT節(jié)點(diǎn)間距離：100m以內(nèi)R88D-KN08H-ECTR88D-KN08H-ECT伺服驅(qū)動(dòng)器主要技術(shù)參數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器主要技術(shù)參數(shù) 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 2 2伺服系統(tǒng)的構(gòu)建伺服系統(tǒng)的構(gòu)建

29、 內(nèi)置EtherCAT通信接口的伺服驅(qū)動(dòng)器R88D-KN08H-ECT通過EtherCAT網(wǎng)絡(luò)與NJ PLC連接，由NJ PLC發(fā)出控制命令，控制伺服系統(tǒng)運(yùn)行。 伺服系統(tǒng)各接口的接線圖如圖所示。在工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站輸送系統(tǒng)中，伺服電機(jī)設(shè)置為速度控制。 伺服系統(tǒng)的構(gòu)建 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服參數(shù)的設(shè)定伺服參數(shù)的設(shè)定 由于內(nèi)置EtherCAT通信接口的伺服驅(qū)動(dòng)器的面板上沒有設(shè)置按鍵，所以其參數(shù)的設(shè)置、下載和調(diào)試需通過通過CX-Drive軟件來進(jìn)行。 1) 打開CX-Drive軟件，單擊菜單欄的Fi

30、le_New，打開“New Drive”對(duì)話框，更改相關(guān)內(nèi)容，如圖所示。 New Drive對(duì)話框 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服參數(shù)的設(shè)定伺服參數(shù)的設(shè)定 2) 根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站輸送線伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置見表。序號(hào)參數(shù)號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值功能說明1Pn739窗口偏差（Following error window ）1000000托盤被電磁鐵阻擋時(shí)產(chǎn)生較大的阻力，可能會(huì)產(chǎn)生位置偏差過大報(bào)警。2Pn000旋轉(zhuǎn)方向切換1正向命令時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是CCW。3Pn001控制模式選擇0位置控

31、制。使用伺服驅(qū)動(dòng)器的位置控制模式，進(jìn)行模擬速度控制（指令MC_MoveVelocity）。4Pn400.0Pn403.2I/F監(jiān)視設(shè)置參數(shù)0無效參數(shù)及功能參數(shù)及功能 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服參數(shù)的設(shè)定伺服參數(shù)的設(shè)定 3) 為了伺服能順暢的運(yùn)行，伺服需要執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)。自動(dòng)校準(zhǔn)要在線模式下進(jìn)行。單擊Tuning_Auto Tune出現(xiàn)Tuning type（校準(zhǔn)類型）選擇對(duì)話框，如圖所示。Tuning type 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備

32、知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服參數(shù)的設(shè)定伺服參數(shù)的設(shè)定 自動(dòng)校準(zhǔn)按照下面六個(gè)步驟執(zhí)行：Tuning type（校準(zhǔn)類型）、Mechanical system selection（機(jī)械系統(tǒng)選擇）、Auto Tune Parameter Configuration （自動(dòng)校準(zhǔn)參數(shù)配置）、Behavior Configuration（動(dòng)作配置）、Auto Tune Montor（電機(jī)自動(dòng)校準(zhǔn)）、Finsh（完成）。 a) Tuning type（校準(zhǔn)類型）：選擇Automatic Auto Tune（簡易）；b) Mechanical system selection（機(jī)械系統(tǒng)選擇）：選擇Conveyor Belt（傳送帶），如圖所示。Mechanical system selection 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成常州機(jī)電三、伺服系統(tǒng)在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 3 3伺服參數(shù)的設(shè)定伺服參數(shù)的設(shè)定