三菱電機伺服講述-共86頁課件

1、三菱電機伺服及運動控制系統(tǒng)1編碼器數(shù)據(jù)正弦波PWM控制器伺服放大器伺服電機系統(tǒng)的構成最小最完整的控制系統(tǒng)！2 MR-J2S型號說明MR-J2S-A 通用脈沖串接口B 兼容SSCNET，高速串行總線CP 帶內(nèi)置定位功能CL 帶內(nèi)置程序操作功能CP-S084 與CC-Link連接型 無 單相/3相200-230VAC 1 單相100-120VAC 4 3相400VAC* SSCNET: Servo System Controller NETwork 3 電機系列H-FS-HC-KFS 低慣量，小功率HC-MFS 超低慣量，小功率HC-SFS 中慣量，中功率HC-RFS 超低慣量，中功率HC-UFS

2、 扁平型，中小功率HC-LFS 低慣量，中功率HA-LFS 低慣量，中高頻率 無 沒有電磁制動 B 有電磁制動無 標準(直軸)K 鍵槽D D型槽HC-KFS46 6000 r/minHC-KFS410 10000 r/min高速系列G 帶減速箱4 MR-J2S-A的特點通用脈沖串輸入型，可選擇3種脈沖輸入波形可連接FX系列PLC，脈沖發(fā)生器FX2N-1PG/10PG和定位模塊FX2N-10GM/20GM也可連接A和Q系列脈沖輸出型定位模塊A1SD75P/D,QD75P/D和QD70P4/8等內(nèi)置電子齒輪，可對定位指令進行調(diào)整5 MR-J2S-B的特點SSCNET高速串行總線連接型，指令傳輸速度

3、為10Mbps可連接支持SSCNET網(wǎng)絡的控制器實現(xiàn)高速復雜精確動作Q系列定位模塊QD75MQ172/173CPU運動控制器集成的控制器軟件，方便系統(tǒng)進行參數(shù)和定位數(shù)據(jù)設置連接方便，便于設備安裝調(diào)試6傳統(tǒng)解決方案QD75M4 軸/ 模塊Q173CPU32 軸/ 模塊SSCNET 解決方案 SSCNET與傳統(tǒng)接線方式比較7 MR-J2S的特點采用高性能CPU，速度響應達到550Hz以上采用高分辨率編碼器131072p/rev(17位)高級實時自動調(diào)整抑制控制器振動抑制濾波器,自適應振動增益搜索功能，自動找出最佳增益值電機的自動ID識別接收一個脈沖，電機旋轉(zhuǎn)0.00278 通訊功能RS232C1根

4、總線上最多可帶32臺伺服放大器，站號從0-31功能運行伺服系統(tǒng)修改參數(shù)監(jiān)視RS422RS232C/RS422 轉(zhuǎn)換器NO.0NO.1NO.319開放通訊協(xié)議，用戶可自行開發(fā)應用程序讀出指令狀態(tài)顯示參數(shù)外部輸入輸出信號當前報警和歷史報警寫入指令狀態(tài)顯示數(shù)據(jù)清除參數(shù)寫入當前報警復位和歷史報警清除操作模式的選擇外部信號的使能測試操作模式相關數(shù)據(jù)主站發(fā)送指令,從站返回數(shù)據(jù)的半雙工通訊方式10 伺服設置軟件 MR Configurator輕松設定伺服參數(shù)，同時還有診斷功能設定運行速度和加減速時間做試運行MR-J2S SETUP161E 用于MR-J2S基本功能監(jiān)控電機運行情況，同時還可以采集數(shù)據(jù)構成曲線

5、圖設定運行位移做定位運行11機械分析功能高級功能增益相位共振點30秒內(nèi)快速完成共振點的檢測12電機速度滯留脈沖速度命令力矩曲線圖13 主要選用配件動態(tài)制動器 型號DBU-K 適用于11KW或者以上的伺服放大器，當斷電或者保護回路動作時，使電機急停。改善功率因數(shù)電抗器 型號FR-BAL FR-BEL MR-DCL可將功率因數(shù)提高到90，降低電源功率。再生選件用于消耗電機減速期間由負載能量。14 型號的選用 力矩 慣量慣量比=負載慣量電機慣量如果力矩不夠，可采用帶減速箱電機或者選配精密減速箱減小齒輪間隙15 Capacity Selection 容量選擇用于伺服系統(tǒng)的選型16負載慣量計算舉例(圓柱

6、體)1718應用舉例(水平絲杠)機械參數(shù)19 使用過程中注意事項工作電源上電或者工作中有振動,噪音增益值,響應速度,慣量比放大器輸入的最大脈沖,電子齒輪的設置范圍電機和機械有共振點安裝和保護功能按標準接線外加保護電路，使報警時使電機停止運行單相/三相750W以下可用單相或者三相,1000W以上建議用三相放大器的U,V,W對應電機的紅,白,黑三線201003023 系列HF系列919603 系列高密度 高精度ABS高分辨率(自研發(fā))嵌入式視覺系統(tǒng)增量方式1000 p/r130k p/r 260k p/r編碼盤編碼盤(ABS)棱鏡縫合磁心 + 高密度繞線扁平磁心 + 高密度繞線圓形磁心 + 高密度

7、繞線伺服馬達技術革新 大小21速度響應100(IPM)(金屬 PCB )指令馬達Tuning ON實時自整定 4030-929903性能易于使用200Hz550Hz900Hz自整定實現(xiàn)增益的設定伺服放大器技術革新 抑制機器手臂末端的振動體積(結構緊湊型模塊)機器位置馬達位置到位開始自整定22MR-E Super 的概念性能MR-J2S-AMR-E-A/AGMR-E SuperHW: 和MR-E兼容SW: 高速數(shù)據(jù)處理ENC: 分辨率增高 高速響應 高性能 = MR-J2S-A23MR-E Super vs. MR-ENo.MR-EMR-E Super1速度控制的響應頻率300Hz500Hz2編

8、碼器的分辨率16,384 p/rev131,072 p/rev3輸入的脈沖速度 (僅指A 型號)500 Kpps1.0 Mpps4實時自動調(diào)諧功能 改良后 5油水防止功能KE: 無SE: 無KEW1-S100: 無SEJW1-S100: 有= MR-J2S-A24現(xiàn)狀性能規(guī)格MR-E-A/AG2KWMR-J2S-A55KWMR-J2S-BQ motionMR-J3-AQH motionMR-J3-BMR-E Super25速度控制響應J2S: 550HzE-S: 500HzE: 300HzMR-E Super 能夠跟 MR-J2S以同樣的速度定位, 因為通過 131,072 p/r ENC 和

9、新的軟件使速度控制響應頻率達到了500Hz .實際上從實用的觀點來看MR-E Super 和 MR-J2S 并沒有區(qū)別. 而且自動調(diào)諧功能 也是一樣的. 由滯脈沖時間E-S:指令J2S:快E: 慢速度控制響應頻率26編碼器MR-E Super 能夠使速度波動變小,因為有高分辨率的編碼器. (8倍) 16,384 p/rev 131,072 p/revMR-E 速度波動MR-E Super 速度波動27輸入指令脈沖 MR-E Super(僅指脈沖型號)控制器最大輸入脈沖 MR-E: 500Kpps MR-E Super: 1.0MppsPulses/sTimePulses/sTime理想的指令模

10、式MR-E 的模式MR-E Super 的模式MR-E Super 能夠得到更精確的指令.28實時自動調(diào)諧被限制的 MR-E 的自動調(diào)諧的響應速度 的最大值不是很大.如果響應速度太高的話, 馬達將會發(fā)生振動.被限制的 MR-E Super 的自動調(diào)諧的響應速度 的最大值足夠大. (和MR-J2S一樣)指令time時間 低響應的由滯脈沖高響應的由滯脈沖MR-EMR-E Super29油水防止HF-SE*HF-SE*JW1-S100油水防止 油水防止功能HF-KE* : 無 HF-KE*W1-S100: 無HF-SE* : 無 HF-SE*JW1-S100: 有為了方便顧客, 油水防止功能作為 H

11、F-SE*JW1-S100 的一個標準.30伺服放大器各部數(shù)字MR-E 10 A- KH003意謂 E-SuperSymbolHF-KE*W1-S100HF-SE*JW1-S100HF-KE*HF-SE*1013132023234043437073527352100102102200152, 202152, 202 相對應的馬達A: 脈沖AG: 模擬31馬達的各部數(shù)字HF-KE 1 3 B K W1-S100 意謂 E-Super額定轉(zhuǎn)速: 3000 r/min 無: 無鍵槽直式軸K: 帶鍵槽 (和鍵)無: 沒有制動器B: 有制動器1: 100W, 2: 200W, 4: 400W, 7: 7

12、50W HF-SE 5 2 B J K W1-S100 額定轉(zhuǎn)速: 2000 r/min 無: 無鍵槽直式軸K: 帶鍵槽 (和鍵)無: 沒有制動器B: 有制動器5: 0.5KW, 10: 1.0KW, 15: 1.5KW, 20: 2.0KW 有油水防止功能編碼器 131,072 p/rev (INC)意謂 E-Super編碼器 131,072 p/rev (INC)32伺服放大器MR-E-10/20/40A(G) -KH003MR-E-70/100A(G) -KH003MR-E-200A(G) -KH003- 尺寸: 和 MR-E 一致- 接插件: 和 MR-E 一致- 參數(shù): 和 MR-E

13、 一致 規(guī)格: 和 MR-E 一致， 除了 響應速度 和 自動調(diào)諧功能.和MR-E 兼容33伺服馬達HF-KE*W1-S100- 法蘭盤尺寸: 一致.- 編碼器分辨率: 16,384 p/rev 131,072 p/rev (INC)- 但是接插件已經(jīng)更改成為和 MR-J3 馬達一致的新的型號了. 和 MR-J3 馬達一樣. HF-KE*34伺服馬達HF-SE* HF-SE*JW1-S100- 法蘭盤尺寸(尺寸): 一致.- 編碼器分辨率: 16,384 p/rev 131,072 p/rev (INC)- 接插件: 一致.- 增加了油水防止功能.和MR-E 兼容35選購件電纜HF-KE*(B

14、)HF-KE*(B)W1-S100電源電纜, 接插件MR-PWCNK1MR-PWCNK2MR-PWS1CBL*M-A1(2)-H(L) MR-PWS2CBL03M-A1(2)-L制動器電纜,接插件MR-BKS1CBL*M-A1(2)-H(L)編碼器電纜,接插件MR-EKCBL*M-H(L)MR-ECNMMR-J3ENCBL*M-A1(2)-H(L)MR-J3JCBL03M-A1(2)-L MR-EKCBL*M-H(L)MR-ECNM這些和 J3 馬達的一樣.別的電纜 (包括 HF-SE*JW1-S100的電纜) ，選購件和 MR-E的相同.36 系列37SV開發(fā)理念 最簡化 最優(yōu)化 機器性能

15、操作 / 調(diào)諧高水平自整定功能先進振動抑制控制. 高性能的伺服馬達功能更強的伺服設置軟件能夠輕松發(fā)揮機器的最佳性能，并縮小模塊的體積 38速度響應100(IPM)(金屬 PCB )指令馬達Tuning ON實時自整定 4030-929903性能易于使用200Hz550Hz900Hz自整定實現(xiàn)增益的設定伺服放大器技術革新 抑制機器手臂末端的振動體積(結構緊湊型模塊)機器位置馬達位置到位開始自整定391003023 系列HF系列919603 系列高密度繞線 高精度編碼器ABS高分辨率(自研發(fā))嵌入式視覺系統(tǒng)增量方式1000 p/r130k p/r260k p/r縫合磁心 + 高密度繞線扁平磁心 +

16、 高密度繞線圓形磁心 + 高密度繞線伺服馬達技術革新 大小40由運動CPU與PLC CPU 構成的系統(tǒng)能夠?qū)λ欧刂坪统艘酝獾臋C械控制和信息控制實施負載分擔。可與伺服放大器進行高速串行通信可進行伺服監(jiān)視器，伺服參數(shù)的設置和變更，可進行伺服試驗等。由于使用數(shù)據(jù)通信方式，速度指令無最大脈沖頻率限制。可進行矢量控制（預定配套：SSCNET：FR-V500、SSCNET：FR-A700）可采用絕對位置系統(tǒng)只要安裝電池和進行參數(shù)設置就可采用絕對位置系統(tǒng)?？蛇M行插補控制、同步運行和軟件凸輪等的運動控制可根據(jù)用途選擇操作系統(tǒng)（）?？赏ㄟ^更換相同H/W的OS實現(xiàn)版本升級和特殊兼容?？蓸嫿ǘ嘞到y(tǒng)（模式）最多個

17、中，最多可裝3個運動CPU。實現(xiàn)高速運動控制（模式）以最短0.88ms的動作運算周期（SSCNET的周期最短0.44ms）進行控制。可構建抗干擾性強、可靠性高的系統(tǒng)用數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)無脈沖化，通過傳送出錯檢測提高可靠性。SSCNET通過線路光纜化實現(xiàn)無噪聲。運動控制器的特點41Mitsubishi 運動控制器網(wǎng)絡 SSCNET現(xiàn)行通訊網(wǎng)絡 SSCNET5.6Mbps201950Mbps1994高響應節(jié)省連線網(wǎng)絡化管理通訊速度SSCNET 特性42節(jié)省配線，縮短起動時間。節(jié)省配線。伺服參數(shù)由上位控制器進行成批管理。減少布線錯誤。長距離接線化。提高維護性伺服監(jiān)視器的成批管理。使用數(shù)字式示波器可以對多軸

18、波形成批監(jiān)控。可以經(jīng)過SSCNET使伺服放大器與SETUP軟件連接。提高性能和功能編碼器的高分辨率更高，以適應更高的響應。采用時鐘同步通信方式，提高了同步性能。 采用雙向通信，在監(jiān)控的同時進行轉(zhuǎn)矩限制等的控制變更。提高可靠性提高了通信的抗干擾性（SSCNET采用光纜）。構建了斷電時和緊急停止時的絕對位置系統(tǒng)。SSCNET 特點43傳統(tǒng)解決方案 傳統(tǒng)的伺服接線方式接線時間成本，接線錯誤檢查成本產(chǎn)生！44 SSCNET 伺服系統(tǒng)Qn(H)CPUQ61P-A*Q3*BUSBSSC I/F A10BD-PCF/A30BD-PCF A30CD-PCF(WinXP/Win2000/WinNT/Win98)

19、個人電腦連接SSC Q170HBAT(Q6BAT)Q173HCPU/Q172HCPU適用的伺服放大器：MR-J3-BSSCNET(ch1)50Mbps、50m 每站 （HPCF）SSCNET(ch2)SSCNET Q173HCPU ： 通道 （32 軸）Q172HCPU ： 通道 （ 軸）MT DeveloperMR ConfiguratorPLC-CPUMotion-CPU每個通道16 軸 最大 4 個模塊電池 45機器機器機器編碼器電纜馬達驅(qū)動線控制柜最大長度m采用光纖實現(xiàn)長距離傳輸控制柜50m maximum(HPCF)安裝在機器上縮短連線46與運動控制新功能、新增功能動作功能加強機能主

20、要用途指定位置停止功能液晶、記錄媒體用微調(diào)控制項旋轉(zhuǎn)體的分度動作位相修正同步控制的滯留脈沖修正與同步編碼器讀取修正同步編碼器萬脈沖（）同步裝置（提高低速時的速度檢測精度）連接外部放大器各種裝置（放大器分散配置），不需要Q172LX。真實馬達和虛擬馬達混存（）定位和同步運行的同時控制使離合器平滑（）直線加減速成為可能，滑行結束信號。凸輪和滾珠絲桿切換功能（）虛擬馬達狀態(tài)下，可使凸輪軸自由動作。安全功能（）用密碼保護用戶程序。使用長距離電纜（站間）連接16臺伺服放大器時（表示即使是原來的SSCNET用的CPU，也可以通過標準OS的版本升級來使用）。伺服通信周期和動作運算周期最短0.44msec的高

21、速化。（光纜）滿足高速通信和長距離配線的需要網(wǎng)絡通信速度約10倍高速化波特率電纜總長適應約25倍長距離連接的需要距離(m)47設置選型編程軟件系統(tǒng)48選型軟件491.1 通用接口 MR-J3-A 和 B系列更快的響應速度實時數(shù)據(jù)采集提高了20倍以上與運動控制器的連接 MR-J3-B只需一根線就可以連接所有伺服 通訊連接 USBmini-BUSB USB BUSB設置軟件50頻率范圍 10HZ1KHz 3HZ4.5KHz檢測能力得到很大提高 共振 : 個 機械分析器更精確的機械性能 更精確51位置指令位置控制馬達編碼器速度控制微分 魯棒擾動補償功能 位置滯留脈沖魯棒擾動補償功能滯留脈沖數(shù)得到了減

22、小 可以提高對于擾動因素的響應速度，這樣可以在穩(wěn)定狀態(tài)下抑制擾動。52自整定抑制振動 自整定濾波32 個的相應速度選擇簡易自整定窗口53趨勢圖功能同時監(jiān)控指令/滯留脈沖/力矩曲線圖通道 示波器 整定/機械特性確認 歷史查看功能（歷史數(shù)據(jù)重寫功能）采集數(shù)據(jù) : 0.4ms x 30000點=12sec (J2S : 0.8ms x 1024點)54速度 / 力矩曲線數(shù)據(jù)監(jiān)控 在操作模式中可以確認力矩余量速度 力矩 曲線監(jiān)控功能連続運転領域短時間運転領域?qū)嶋H運行曲線55編程軟件56伺服參數(shù)可用 MR-Configurator 設定所有的伺服參數(shù)集成MT-Developer 和 MR-Configu

23、rator (伺服設置軟件) 57伺服監(jiān)控通過MR-Configurator監(jiān)控所有伺服的狀態(tài)進而準確地了解機械末端的狀態(tài)！ 伺服監(jiān)控 58在 MT-Developmer點擊圖標即可啟動 MR-Configurator多軸參數(shù)設定多軸監(jiān)控59 軟件操作說明 MT Developer系統(tǒng)設置利用組態(tài)化界面對硬件進行設置和參數(shù)設置直觀性強，便于操作通訊設置USB:12MRS232C:115.2KSSCNET:5.6M (需A30CD-PCF卡)特點60參數(shù)設置固定參數(shù)HPR原點回歸數(shù)據(jù)JOG運行數(shù)據(jù)伺服參數(shù)61 SV13/SV22實模式PLC ProgramMotion SFCProgram運動控

24、制步K伺服程序伺服放大器伺服電機62SFC流程圖編程環(huán)境 按照系統(tǒng)運行流程添加相應的控制步,操作步和等待步等即可完成運動控制功能.63 運動控制器編程采用SFC(Sequential Function Chart)流程圖的方式直接描述流程，易于編寫和閱讀集成了大量的編程工具，監(jiān)視工具和調(diào)試工具高速響應外部輸入，縮減伺服程序啟動時間，利用步進執(zhí)行方式高速執(zhí)行控制SV_STARTF100SET M2042G100M2009PX10K100:RealABS-1Ax1, D100Speed, 1000G300#100L 1000LENDS ONSON 完畢等待啟動定位開始等待下一步64 SV22虛模式PLC ProgramMotion SFCProgram運動控制步K伺服程序Mechanical system Program驅(qū)動模塊(虛擬電機)輸出模塊)伺服放大器伺服電機65虛擬主軸設置 將實際的硬件系統(tǒng)用軟件的方式實現(xiàn),實現(xiàn)高精度的同步控制和無軸控制,同時提高系統(tǒng)的靈活性.輸