運動控制技術(shù)基礎(chǔ)課件 項目13 通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機的運行

BasicsOfMotionControlTechnology運動控制技術(shù)基礎(chǔ)項目13通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行背景描述

項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行步進電機在一定程度上滿足了人們對速度和位置的精確控制需求，但由于步進電機運行轉(zhuǎn)速不高，負載轉(zhuǎn)矩不大，能源轉(zhuǎn)換效率較低等缺點，限制了其在要求較高場合的使用。為了滿足更高的控制要求，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)成為必由選擇。隨著交流伺服技術(shù)的發(fā)展，交流伺服已在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域取代了直流伺服獲得廣泛應(yīng)用。常見的永磁同步交流伺服電機可以看成是一個三相交流同步電動機和一個旋轉(zhuǎn)編碼器的組合體，在伺服驅(qū)動器的控制下，通過編碼器對伺服電機運動狀態(tài)的反饋，伺服電機得以實現(xiàn)精確的速度和位置控制。示范實例：資訊

A工廠為設(shè)備進行升級改造，增加了一臺伺服電機和配套的伺服驅(qū)動器，伺服電機型號為安川SGMGV-13A，伺服驅(qū)動器型號為安川SGDV-120A。為保證該設(shè)備能正確投入使用，請參考相關(guān)技術(shù)資料完成以下任務(wù)：1.繪制伺服驅(qū)動器主電路圖；2.完成伺服驅(qū)動器與伺服電機的主電路連接；3.通過伺服驅(qū)動器面板操作完成伺服電機的試運行。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：資訊

目前所說的伺服控制系統(tǒng)通常指的是交流伺服控制系統(tǒng)。交流伺服控制系統(tǒng)一般由指令裝置、伺服驅(qū)動器、交流伺服電機、檢測反饋裝置以及運動輸出機構(gòu)等組成，是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過比較控制指令和對速度、加速度、位移等運動要素的檢測反饋信號，實時修正控制，實現(xiàn)精確的運動控制。常采用的交流伺服電機為永磁同步交流伺服電機（PMSM），對永磁同步伺服電機的控制技術(shù)主要包括兩種，一種是磁場定向矢量控制（FOC），另一種是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC），直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型電機控制技術(shù)。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：資訊

磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)都是在對電機進行精確的物理和數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，采用不同的控制策略來實現(xiàn)的。磁場定向矢量控制采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向，實現(xiàn)了定子電流轉(zhuǎn)矩分量與磁鏈分量的解耦，按線性系統(tǒng)理論對轉(zhuǎn)速和磁鏈實行連續(xù)控制，從而獲得較寬的調(diào)速范圍。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)以定子磁鏈作為被控量，采用雙位式砰-砰控制器，避免了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，簡化了控制結(jié)構(gòu)，相比磁場定向矢量技術(shù)可獲得更快的動態(tài)響應(yīng)，但低速性能受到一定影響。直接轉(zhuǎn)矩控制主要用于電氣機車等大慣量運動控制系統(tǒng)，矢量控制技術(shù)更適合寬調(diào)速范圍伺服系統(tǒng)。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：資訊

從宏觀上來看，交流伺服控制系統(tǒng)可以看成是以新型變頻技術(shù)為核心組成的運動控制閉環(huán)系統(tǒng)。同步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是一致的。在實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場精確控制的基礎(chǔ)上，通過引入相關(guān)運動參量的閉環(huán)反饋控制，就進一步可以實現(xiàn)包括位置、速度和轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的復(fù)雜的運動控制。伺服控制系統(tǒng)工作時根據(jù)控制需要通常會同時對多個運動參量進行控制，即所謂的多環(huán)控制系統(tǒng)，如位置-速度、速度-轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)系統(tǒng)，位置-速度-轉(zhuǎn)矩三閉環(huán)系統(tǒng)。在多環(huán)控制系統(tǒng)中，在位置控制系統(tǒng)中，一般位置環(huán)為外環(huán)，速度環(huán)或轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)環(huán)。在速度控制系統(tǒng)中速度環(huán)為外環(huán)，轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)環(huán)。外環(huán)為最終控制量的控制環(huán)路，內(nèi)環(huán)為控制過程中相關(guān)控制量的控制環(huán)路。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：資訊

伺服電機需要配套的伺服驅(qū)動器來控制，常用的控制方式有三種：1.位置控制方式2.速度控制方式3.轉(zhuǎn)矩控制方式當(dāng)需要實現(xiàn)精確的位置控制時，應(yīng)該選用位置控制方式。在位置控制方式下，通過輸入的控制脈沖對位置和速度進行控制。當(dāng)實現(xiàn)精確的速度控制為最終的控制目標(biāo)時，應(yīng)該選用速度控制方式。在速度控制方式下，可以通過模擬量輸入或控制脈沖的頻率進行速度的控制。如果只對轉(zhuǎn)矩有嚴格的控制要求，則采用轉(zhuǎn)矩控制方式，為單閉環(huán)控制系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)矩控制方式下，常采用模擬量輸入信號來設(shè)定電機的輸出轉(zhuǎn)矩。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：計劃

序號項目內(nèi)容時間人員1繪制伺服驅(qū)動器主電路圖繪制伺服驅(qū)動器主電路圖20分鐘全體人員2連接伺服驅(qū)動器與電機的主電路根據(jù)電路圖完成電路連接20分鐘全體人員3伺服驅(qū)動器面板操作根據(jù)要求完成伺服驅(qū)動器面板操作40分鐘全體人員項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：決策

按照工作計劃表，項目小組全體成員共同確定所有工作任務(wù)，其中伺服驅(qū)動器面板操作要根據(jù)需要分別完成并提交任務(wù)評價表。項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：實施

（一）繪制伺服驅(qū)動器主電路圖（二）連接變頻器與電機的主電路（三）伺服驅(qū)動器面板操作1.伺服驅(qū)動器操作面板2.輔助功能的操作3.參數(shù)的操作4.監(jiān)視顯示的操作5.伺服電機點動運行（JOG）的操作項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：檢查

項目分值評分標(biāo)準檢查情況得分繪制伺服驅(qū)動器主電路圖201.電路圖元件齊全，標(biāo)注正確，5分；2.電路功能完整，布局合理，5分。

連接伺服驅(qū)動器與電機的主電路201.安全違章扣10分；2.安裝不達標(biāo)一項扣2分。

輔助功能的操作10能根據(jù)需要正確設(shè)定輔助功能。

參數(shù)的操作10能根據(jù)需要正確修改參數(shù)設(shè)定值。

監(jiān)視顯示的操作10能根據(jù)需要正確監(jiān)視顯示所需的狀態(tài)。

伺服電機點動運行（JOG）的操作301.能根據(jù)需要正確設(shè)定輔助功能，10分；2.能正確修改參數(shù)設(shè)定值，10分；3.能實現(xiàn)所要求的操作，10分。合計100

項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行示范實例：評價

表13-4通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機運行項目自評表

簽名：日期：表13-5通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機運行項目他評表

簽名：日期：項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行實踐練習(xí)

某公司生產(chǎn)線改造，其中一臺選料電機擬采用伺服控制。采用SINAMICSV90PTI伺服驅(qū)動器和SIMOTICSS-1FL6044-1AF61-2AA1伺服電機。為保證該設(shè)備能正確投入使用，請參考相關(guān)技術(shù)資料完成以下任務(wù)：1.繪制伺服驅(qū)動器主電路圖；2.完成伺服驅(qū)動器與伺服電機的主電路連接；3.通過伺服驅(qū)動器面板操作完成伺服電機的試運行；項目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機運行擴展提升

某車間有一臺薄膜卷繞機采用伺服控制，伺服驅(qū)動器為ASD