ABB 外軸參數(shù)調(diào)整手冊

1、外軸參數(shù)調(diào)整一、 ABB機器人對外軸的控制參數(shù)的調(diào)整的基本步驟l 完成外軸的硬件安裝，如電機的安裝，SMB盒的安裝等；l 向機器人控制器內(nèi)加載外軸的臨時參數(shù)文件；l 對加載的臨時參數(shù)進行修改和配置，保證機器人此時能夠控制電機的轉(zhuǎn)動；l 如果客戶需要對電機有額外的設(shè)置，如抱匝、使能和里控制等，需要額外的配置和設(shè)置；l 等所有的參數(shù)設(shè)置都完成后開始電機參數(shù)的調(diào)整。二、 配置外軸參數(shù)2.1 加載參數(shù)2.1.1 在示教器上點擊Control Panel進入Configuration選項，選擇File ，Load parameters加載通用的參數(shù)文件： 2.1.2 選擇：Load parameters

2、 if no duplicates 然后選擇如下路徑加載參數(shù)：MediapoolRobotWare_5.XX.XXXX utility Additional AxisDM1General，然后選擇相應(yīng)的文件加載；2.1.3 重啟系統(tǒng)。2.2 配置參數(shù)2.2.1 在Motion中選擇Mechanical Unit并且定義如下參數(shù)l Namel Standby State: Yes/Nol Activate at Start Upl Deactivation Forbiddenl Use Single 12.2.2 在Motion中選擇Single定義Single；l Namel Single2.

3、2.3 在Motion中選擇Single Type定義外軸的種類；有以下幾種選項可以選擇：TRACK;FREE_ROT;EXT_POS;TOOL_ROT;2.2.4 在Motion中選擇Joints，為外軸指定外軸的序號；如：第10個軸對應(yīng)與robtarget中的eax_d2.2.5 在Motion中選擇Arm,定義外軸的運動范圍；l Upper Joint Bound;l Lower Joint Bound;2.2.6 在Motion中選擇Accelerarion Data,定義外軸加速和減速運動參數(shù)；l Nominal Acceleration；l Nominal Deceleation；

4、2.2.7 在Motion中選擇Transmission,定義外軸與傳動比相關(guān)的參數(shù)；（這些參數(shù)與減速機相關(guān)）l Transmission Gear Ratio；l Rotating Movel Transmission High Gearl Transmission Low Gear2.2.8 在Motion中選擇Motor Type，定義下面的參數(shù)；（這些參數(shù)有電機供應(yīng)廠商提供）l Pole paris l Ke Phase to phase (Vs/Rad)l Max current (A)l Phase resistance（ohm）l Phase inductance（H）2.2.9

5、 在Motion中選擇Motor Calibration，定義下面的參數(shù)；l Calibration offset ；通過Fine calibration 獲得；l Commutator offset：電機供應(yīng)商提供；2.2.10 在Motion中選擇Stress Duty Cycle，定義最大扭矩和最快轉(zhuǎn)速；l Torque Absolute Max;l Speed Absolute Max;Note： 如果Torque Absolute Max太大會造成配置錯誤，因此通常定義如下：Torque Absolute Max < 1.732 × Ke Phase to Phase

6、 × Max Current;通過計算出的值適當(dāng)?shù)臏p小（510）；2.2.11 重啟系統(tǒng)；三、 參數(shù)調(diào)整3.1. 檢測電機的連接正確性這段主要講述應(yīng)用ABB標(biāo)準(zhǔn)的程序Commutation來驗證電機參數(shù)是否配置合理，主要驗證以下幾項功能：l 尋找同步永磁電機的Commutation的值；l 檢查電機的相序是否正確；l 檢查電機的電機對是否設(shè)置正確；l 檢查Resolver的連接是否良好。3.1.1 在Motion中選擇Drive system,將Current_vector_on設(shè)置為TRUE，然后重新啟動系統(tǒng)，并且運行程序Commutation；Debug Call Service

7、 Routine Commutation。3.1.2 檢查電機的相序連接是否正確；通過示校器控制電機的相正方向旋轉(zhuǎn)，從安裝桿看相電機，如果旋轉(zhuǎn)方想為順時針方向，則電機的相序連接正確，如下圖所示：如果電機旋轉(zhuǎn)方向不正確，則可以通過改變接線方式來糾正：如將RST改為SRT，RTS，TSR等。3.1.3 檢測電機的電極對，單步執(zhí)行Commutaion程序，則每執(zhí)行一步電機會旋轉(zhuǎn)1/16圈。3.1.4 檢測Resolver的連接，單步執(zhí)行Commutation程序，如果Resolver連接正確，電機轉(zhuǎn)動的角度會增加。3.2. 調(diào)整Commutaion的值需要準(zhǔn)備一個24V的直流電源和繼電器。ABB的標(biāo)

8、準(zhǔn)電機的Commutation offset值都為1.5708。l 禁止電機（Deactivate the motor）;l 關(guān)閉Controller；l 將電機的電源線拔開；l 將電機和齒輪箱分離（主要是為了防止電機受齒輪箱摩擦力的干擾）；l 在電機的松匝信號兩端接上開關(guān)信號，保證隨時可以使電機松匝；l 先將電機松匝，將另一組24V的電源的正極接到S級（V級），將0V接到T級（W級）。注意：不要直接將電源的正負(fù)級接到線圈上去，需要24V和0V之間串連一個繼電器的線圈，以保證不燒毀電源。接上電源后，斷開電源，此時電機已經(jīng)回到正確的Commutation 位置，如果在接上電源，電機應(yīng)該不會再轉(zhuǎn)動

9、。l 將電機的松匝信號解開，電機抱匝；l 將電機再次連接到機器人控制器上，重新啟動系統(tǒng)，不要轉(zhuǎn)動任何機械部件；l 打開Test Signal Viewer，Mechanical unit 選擇Resolver_angle，觀看Resolver_angle的值，將正確的值輸入Commutation offset中。3.3. 按照下圖設(shè)置Test signal Viewer設(shè)置：speed 和 torque_ref注意：具體的Test signal Viewer操作參看手冊ABBTest Signal Viewer 1.3.pdf；3.4. 初步調(diào)整Kv，Kp，Ti；3.4.1 調(diào)整Kv（方法一）

10、l 將Lag control master 0 中的參數(shù) FFW Mode 設(shè)置為No；l 將Kp設(shè)置為5（記錄Kp的初始值）；將Ti設(shè)置為10（記錄Ti的初始值），重啟系統(tǒng)讓新的參數(shù)生效；l 按照下列程序逐步增加Kv的值，增幅為10，觀看Test signal viewer中的Torque_ref信號，當(dāng)電機出現(xiàn)不穩(wěn)定，即電機有明顯的振動和聲音，停止運行程序。MODULE Kv_tunePROC main()VAR num i;VAR num per_Kv;VAR num Kv;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 40 DOper_Kv:=100+10*i;Kv:=1*per

11、_Kv/100;TPErase;TPWrite "per_Kv = "Num:=per_Kv;TPWrite "Kv = "Num:=Kv;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KP;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KvType:=TUNE_KV;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODU

12、LE通過Test signal Viewer可以十分清楚的看見電機的不穩(wěn)定的狀況：l 記錄此時的Kv的值，將Kv/2的值輸入到系統(tǒng)參數(shù)中，重新啟動系統(tǒng)。調(diào)整Kv方法二：采用ABB提供的標(biāo)準(zhǔn)的外軸調(diào)整軟件，tune master進行參數(shù)調(diào)整，如下圖所示，當(dāng)電機的速度出現(xiàn)明顯的抖動，然后將此Kv值除以2Kv值越大變位機的速度響應(yīng)越快，但是過快容易造成電機的不穩(wěn)定和抖動，通常Kv=0.61.5之間。3.4.2 調(diào)整Kp（方法一）l 保持剛調(diào)整玩的Kv值不變，將Kp值改回到原來的初始值，依然保證Ti為10；l 按10的比例逐步增加Kp的值，觀察Test signal viewer中的Torque_re

13、f信號，直到見到Test signal viewer中的Overshot現(xiàn)象為止；MODULE kp_tunePROC main()VAR num i;VAR num per_Kp;VAR num Kp;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 20 DOper_Kp:=100+10*i;Kp:=5*per_Kp/100;TPErase;TPWrite "per_Kp = "Num:=per_Kp;TPWrite "Kp = "Num:=Kp;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KV;TuneServo STN1,1,

14、100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KpType:=TUNE_KP;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULEl 將Kp減1，即KpKp1，將所得的值輸入到系統(tǒng)中，重啟系統(tǒng)；調(diào)整Kp（方法二）采用ABB提供的標(biāo)準(zhǔn)的外軸調(diào)整軟件，tune master進行參數(shù)調(diào)整，如下圖所示：保證綠線盡量的接近紅線，但是不要出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，如果沒有出現(xiàn)明顯的過沖現(xiàn)象，則參看力矩曲線（藍(lán)線所示），如果藍(lán)線出

15、現(xiàn)明顯的振蕩曲線，則表示此時參數(shù)已經(jīng)合適。上訴兩種方法區(qū)別：第一種方法采用精度高，調(diào)試效率低；第二種方法，精度低，調(diào)試效率高。通常情況下Kp值越大，電機的定位精度越高，但是過大時容易造成電機的振動，對電機損傷大，對于大負(fù)載的變位機，通常Kp為20左右，對于小負(fù)載的變位機，Kp通常為35左右，具體調(diào)整大小視情況而定。3.4.3 調(diào)整Ti（方法一）l 保持剛調(diào)整完畢的Kv和Kp值不變，將Ti設(shè)置為1；l 將Ti的值按10的步長遞減，觀察Test signal viewer的Torqueref，直到見到overshot為止。MODULE ti_tunePROC main()VAR num i;VAR

16、 num per_Ti;VAR num Ti;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 10 DOper_Ti:=100-10*i;Ti:=1*per_Ti/100;TPErase;TPWrite "per_Ti = "Num:=per_Ti;TPWrite "Ti = "Num:=Ti;TuneServo STN1,1,200Type:=TUNE_KV;TuneServo STN1,1,250Type:=TUNE_KP;TuneServo STN1,1,per_TiType:=TUNE_TI;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;

17、MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULEl 記錄此時的Ti值，將Ti值增加510，即TiTi（15），將此值輸入到系統(tǒng)中，重新啟動系統(tǒng)；調(diào)整Ti方法二：Ti值通常為越小變位機速度響應(yīng)越快，但是越小越容易造成電機抖動，Ti通常為0.1.3.5. 設(shè)置Inertia（Specifying the inertial）當(dāng)變位機上的負(fù)載過大時或者偏心比較嚴(yán)重時，需要調(diào)整變位機的慣量，這樣可以保證變位機的穩(wěn)定性和精度，如下圖所示，采用Tune master調(diào)整變位機的慣量：3.6.

18、調(diào)整Bandwidth（Tuning Bandwidth）3.7. Tuning of Resonance frequency3.8. 調(diào)整Acceleration和Decelerationl Acceleration 和 Deceleration 兩個參數(shù)都是屬于Motion中的Acceleration Datal 運用TSV（Test Signal Viewer）去監(jiān)控正負(fù)Torque_limit 和Torque_ref的值，然后以0.5的步長增加Acceleration的值，在TSV中觀察Torque_ref是否向Torque_limit靠近，當(dāng)值增加到一定程度后Torque_ref已經(jīng)

19、非常接近Torque_limit（即如果再增加Acceleration的值就會導(dǎo)致Torque_ref和Torque_limit進行交叉），記錄此時的Acceleration的值，然后將其減少10%，將此值作為標(biāo)準(zhǔn)的Acceleration的值。l 注意Deceleration和Acceleration的方法一樣，不同之處在于Acceleration是讓Torque_ref向positive Torque_limit靠近，而Deceleration是讓Torque_ref向negative Torque_limit靠近.如下圖所示：正確的Acc參數(shù)：Acc的值太高：Acc的值太低：3.9. 最

20、終調(diào)整Kp、Kv和Ti如果在裝上夾具和工件后，發(fā)現(xiàn)變位機的參數(shù)并不完全合適，因此需要根據(jù)實際情況重新調(diào)整變位機的Kp，Kv和Ti參數(shù)，以保證變位機運動的穩(wěn)定性，調(diào)試方法和上述相同。具體調(diào)試步驟見：Tune master幫助說明手冊。附件1：ABB機器人對外軸電機的控制方式：ABB機器人控制柜分為高壓控制柜和低壓控制柜：低壓控制柜主要控制：IRB140，IRB1410，IRB1600，IRB2400，IRB4400等小型號的機器人；高壓控制柜主要控制：IRB4600，IRB6640，IRB7600，IRB6620等大型號的機器人；高壓控制柜和低壓控制柜的主要區(qū)別在于：低壓控制柜外軸驅(qū)動器輸出的電

21、壓等級為198430V之間，額定輸出為234V；高壓控制柜外軸驅(qū)動的電壓等級為：377790V之間，額定輸出為400V。因此對于ABB的標(biāo)準(zhǔn)變位機，如MTC，IRBP R， IRBP K等變位機他們采用的電機都是200V電壓等級的，因此他們只能適合于低壓控制柜。如果大型機器人想要控制變位機必須進行額外配置一個低壓控制柜，通常采用4400的控制柜作為低壓控制柜。對于我們設(shè)計的LCP 500K這種型號的變位機，采用的電機是高壓低壓兼容的電機，他的額定電壓為400V，因此這種電機既適用于高壓控制柜，也適用于低壓控制柜。注意（哪種型號的電機能夠與ABB電機進行同步）：（1）電壓等級為400V AC的交流伺服永磁電機；（2）必須是星型連接方式（Y，Star connection）；（3）電機的反饋必須是Resolver形勢的，下面幾種型號是經(jīng)過ABB認(rèn)可的可以與ABB兼容的resolver型號：通常我們選擇Tam