交流伺服驅(qū)動(dòng)器原理與調(diào)試

1、主要內(nèi)容一、伺服驅(qū)動(dòng)器的種類及結(jié)構(gòu) 二、伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)展趨勢四、 伺服驅(qū)動(dòng)器的控制原理：五、伺服驅(qū)動(dòng)器的接口：六、 與伺服調(diào)節(jié)有關(guān)的參數(shù)八、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見故障及處理 七、 進(jìn)給伺服常見報(bào)警三、 伺服驅(qū)動(dòng)器電氣原理：第一頁，共59頁。第一頁，共59頁。 一、伺服驅(qū)動(dòng)器的種類及結(jié)構(gòu)第二頁，共59頁。第二頁，共59頁。第三頁，共59頁。第三頁，共59頁。第四頁，共59頁。第四頁，共59頁。第五頁，共59頁。第五頁，共59頁。第六頁，共59頁。第六頁，共59頁。伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求1. 調(diào)速范圍寬 2. 定位精度高 二、伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)展趨勢第七頁，共59頁。第七頁，共59頁。3. 有足夠的傳動(dòng)剛性和高

2、的速度穩(wěn)定性4. 快速響應(yīng)，無超調(diào) 為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間，減小輪廓過渡誤差。 第八頁，共59頁。第八頁，共59頁。5. 低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng) 一般來說，伺服驅(qū)動(dòng)器具有數(shù)分鐘甚至半小時(shí)內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時(shí)間內(nèi)可以過載46倍而不損壞。6. 可靠性高 要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。第九頁，共59頁。第九頁，共59頁。1、從最低速到最高速電

3、機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要 小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的 速度而無爬行現(xiàn)象。 2、電機(jī)應(yīng)具有大的較長時(shí)間的過載能力，以滿足低速 大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi) 過載46倍而不損壞。 3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，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。 4、電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。對電機(jī)的要求 第十頁，共59頁。第十頁，共59頁。三、 伺服驅(qū)動(dòng)器的電氣控制原理1.外部控制電路結(jié)構(gòu)2.內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)功率電路結(jié)構(gòu)控制電路結(jié)構(gòu)第十一頁，共59頁。第十一頁，共59頁。第十二頁，共59頁。第十二頁，共59頁。交流伺服系統(tǒng)結(jié)

4、構(gòu)圖第十三頁，共59頁。第十三頁，共59頁。HSV-20P電源模塊結(jié)構(gòu)圖 第十四頁，共59頁。第十四頁，共59頁?？刂齐娐方Y(jié)構(gòu)第十五頁，共59頁。第十五頁，共59頁。功率電路結(jié)構(gòu)第十六頁，共59頁。第十六頁，共59頁。四、伺服驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行控制原理位置環(huán)電流環(huán)速度環(huán)第十七頁，共59頁。第十七頁，共59頁。第十八頁，共59頁。第十八頁，共59頁。華中數(shù)控第十九頁，共59頁。第十九頁，共59頁。1. 主回路接線： 1）驅(qū)動(dòng)器R、S、T電源線的連接； 2）驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)電源線之間的接線；2. 控制電源類接線： 1）r 、t控制電源接線； 2）I/O接口控制電源接線；3. 信號指令線 1)指令接口 2)

5、I/O接口 3)反饋檢測類接線五、伺服驅(qū)動(dòng)器的接線：第二十頁，共59頁。第二十頁，共59頁。伺服系統(tǒng)主回路的接線圖第二十一頁，共59頁。第二十一頁，共59頁。松下伺服驅(qū)動(dòng)器I/F速度控制接線圖第二十二頁，共59頁。第二十二頁，共59頁。松下伺服驅(qū)動(dòng)器I/F位置控制接線圖第二十三頁，共59頁。第二十三頁，共59頁。三洋伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接圖第二十四頁，共59頁。第二十四頁，共59頁。六、 伺服參數(shù)1、控制類參數(shù)2、控制運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的參數(shù)3、邏輯接口相關(guān)的一些參數(shù) 伺服控制是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，參數(shù)的使用也相對比較復(fù)雜，一般伺服參數(shù)個(gè)數(shù)少的也有幾十個(gè)，多的有七、八百個(gè)，修改起來比較麻煩。但是總的

6、來說，伺服參數(shù)可以分成三類。 在參數(shù)的調(diào)節(jié)時(shí)，我們主要調(diào)節(jié)與控制功能相關(guān)的一些參數(shù)，其他參數(shù)只與設(shè)計(jì)和硬件相關(guān)?；旧纤欧到y(tǒng)確定以后，參數(shù)也就確定下來，不需要我們調(diào)試人員去修改?？刂乒δ艿膮?shù)不多，常用的有幾個(gè).第二十五頁，共59頁。第二十五頁，共59頁?？刂祁悈?shù)可以選擇輸入/輸出信號定義，內(nèi)部控制功能選擇等。 位置指令脈沖方向或速度指令輸入取反； 是否允許反饋斷線報(bào)警 是否允許CCW極限開關(guān)輸入； 是否允許由系統(tǒng)內(nèi)部啟動(dòng)SVR-ON控制 例如:第二十六頁，共59頁。第二十六頁，共59頁。伺服運(yùn)動(dòng)特性調(diào)節(jié)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖

7、條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會(huì)引起振蕩或超調(diào)。參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。位置比例增益第二十七頁，共59頁。第二十七頁，共59頁。設(shè)定位置環(huán)的前饋增益。設(shè)定值越大時(shí)，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會(huì)使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩。不需要很高的響應(yīng)特性時(shí)，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范 圍：0100%位置前饋增益第二十八頁，共59頁。第二十八頁，共59頁。設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振

8、蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。速度比例增益第二十九頁，共59頁。第二十九頁，共59頁。設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)。設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。速度積分時(shí)間常數(shù)第三十頁，共59頁。第三十頁，共59頁。第三十一頁，共59頁。第三十一頁，共59頁。設(shè)定速度反饋低通濾波器特性。數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會(huì)引起振蕩。數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應(yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減

9、小設(shè)定值。速度反饋濾波因子第三十二頁，共59頁。第三十二頁，共59頁。加減速時(shí)間常數(shù)第三十三頁，共59頁。第三十三頁，共59頁。與位置控制有關(guān)的參數(shù) 位置超差檢測范圍 設(shè)置位置超差報(bào)警檢測范圍。在位置控制方式下，當(dāng)位置偏差計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值超過本參數(shù)值時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器給出位置超差報(bào)警。 第三十四頁，共59頁。第三十四頁，共59頁。設(shè)置位置指令脈沖的分倍頻在位置控制方式下，通過對參數(shù)設(shè)置,可以很方便地與各種脈沖源相匹配，以達(dá)到用戶理想的控制分辨率（即角度/脈沖）電子齒輪PG=NC4P：輸入指令的脈沖數(shù) G：電子齒輪比 N：電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； C：光電編碼器線數(shù)/轉(zhuǎn)現(xiàn)方法一般有兩種，通過硬件或通過軟件的方式

10、 第三十五頁，共59頁。第三十五頁，共59頁。設(shè)置位置指令脈沖的輸入形式。通過參數(shù)設(shè)定為3種輸入方式之一； 1：兩相正交脈沖輸入； 2：脈沖+方向； 3：CCW脈沖/CW脈沖CCW是從伺服電機(jī)的軸向觀察，反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 定義為正向。CW是從伺服電機(jī)的軸向觀察，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 定義為反向。位置指令脈沖輸入方式第三十六頁，共59頁。第三十六頁，共59頁。用于選擇伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方式。0：位置控制方式，接收位置脈沖輸入指令；1：模擬速度控制方式，接收模擬速度指令；2：模擬轉(zhuǎn)矩控制方式，接收模擬轉(zhuǎn)矩指令；3：其他(內(nèi)部速度控制方式)控制方式選擇第三十七頁，共59頁。第三十七頁，共59頁。與速度/轉(zhuǎn)

11、矩控制有關(guān)的參數(shù)速度指令輸入增益 設(shè)置模擬速度指令的電壓值與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。設(shè)定值為電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值.只在模擬速度輸入方式下有效。 第三十八頁，共59頁。第三十八頁，共59頁。速度指令零漂補(bǔ)償 在模擬速度控制方式下，利用本參數(shù)可以調(diào)節(jié)模擬速度指令輸入的零漂。調(diào)整方法如下：將模擬控制輸入端與信號地短接。設(shè)置參數(shù)值，至電機(jī)不轉(zhuǎn)。 電位器第三十九頁，共59頁。第三十九頁，共59頁。轉(zhuǎn)矩指令輸入增益 設(shè)置模擬轉(zhuǎn)矩指令的電壓值與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。設(shè)置值為指令最高電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值只在模擬轉(zhuǎn)矩輸入方式下有效 第四十頁，共59頁。第四十頁，共59頁。設(shè)置伺服電機(jī)的最高限速值。與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。如果設(shè)置值超過額定轉(zhuǎn)速，則實(shí)

12、際最高限速為額定轉(zhuǎn)速。最高速度限制第四十一頁，共59頁。第四十一頁，共59頁。設(shè)置伺服電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值。任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置主軸定向偏移角度其他常用參數(shù)第四十二頁，共59頁。第四十二頁，共59頁。設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。，當(dāng)位置偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器認(rèn)為定位已完成.在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號. 定位完成范圍第四十三頁，共59頁。第四十三頁，共59頁。設(shè)置到達(dá)速度在非位置控制方式下，如果電機(jī)速度超過本設(shè)定值，則速度到達(dá)開關(guān)信號為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數(shù)。與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。到達(dá)速度范圍第四十四

13、頁，共59頁。第四十四頁，共59頁。設(shè)定伺服電機(jī)的光電編碼器線數(shù)； 編碼器分辨率伺服電機(jī)的磁極對數(shù)設(shè)定伺服電機(jī)的磁極對數(shù)； 第四十五頁，共59頁。第四十五頁，共59頁。位置指令脈沖輸入計(jì)數(shù)位置指令脈沖反饋輸入計(jì)數(shù)第四十六頁，共59頁。第四十六頁，共59頁。 接通伺服驅(qū)動(dòng)器的電源， 先進(jìn)入測試調(diào)整模式,測試調(diào)整模式可以執(zhí)行伺服驅(qū)動(dòng)器的測試操作,自整定,報(bào)警復(fù)位和編輯清除.空載下調(diào)試實(shí)驗(yàn)第四十七頁，共59頁。第四十七頁，共59頁。第四十八頁，共59頁。第四十八頁，共59頁。第四十九頁，共59頁。第四十九頁，共59頁。第五十頁，共59頁。第五十頁，共59頁。進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng) FANUC 0系統(tǒng)進(jìn)給軸的驅(qū)動(dòng)使用交流同步電動(dòng)機(jī),目前為系列。根據(jù)其負(fù)載特性和快速性分為:(標(biāo)準(zhǔn)型)M(高加速特性)C(經(jīng)濟(jì)型)L(低慣量型)。 最大力矩為400 N.m。0-C配置型;0-D配置C型。M加速特性好,從0至最高轉(zhuǎn)速的啟動(dòng)過程為24 ms，