伺服电机教程.ppt

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1、交流伺服进阶课程MR-J3-A系列伺服放大器作者：丁富伟2011年11月1主要内容主要内容 l 伺服放大器基本原理（主回路和控制回路）伺服放大器基本原理（主回路和控制回路）l 伺服的作用伺服的作用l 三菱伺服介绍（三菱伺服介绍（包括产品分类及软件的使用包括产品分类及软件的使用 ）l AC AC 伺服在传送带上的应用伺服在传送带上的应用速度控制速度控制l AC AC 伺服在收放卷设备上的应用伺服在收放卷设备上的应用转矩控制转矩控制l ACAC伺服在机床设备上的应用伺服在机床设备上的应用位置控制位置控制l 伺服产品的安装维护及相关报警伺服产品的安装维护及相关报警l 绝对位置控制系统原理简介绝对位置

2、控制系统原理简介21.1 AC1.1 AC伺服原理伺服原理构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（ACAC放大器），放大器），驱动电机（驱动电机（ACAC伺服驱动电机）和检测器组成。伺服驱动电机）和检测器组成。31.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路4la a 整流回路：整流回路：将交流转变成直流，可分为单相和三相整流桥。将交流转变成直流，可分为单相和三相整流桥。平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。l c c再生制动：再生制动：所谓再生制动就是指马达的实际转速高于指令速度时

3、，所谓再生制动就是指马达的实际转速高于指令速度时，产生能量回馈的现象。产生能量回馈的现象。再生制动回路就是用来消耗这些回馈能源的装置。再生制动回路就是用来消耗这些回馈能源的装置。1.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路5l 按照再生制动回路的种类，可以分为：按照再生制动回路的种类，可以分为：（1 1）小容量（）小容量（0.4kw0.4kw以下）以下）电容再生方式电容再生方式 （2)2)中容量（中容量（0.4kw0.4kw至至11kw11kw）电阻再生制动方式电阻再生制动方式 其中又可分为：内置电阻方式其中又可分为：内置电阻方式 外接电阻方式外接电阻方式 外接制动单元方式外接制动

4、单元方式 （3 3）大容量（）大容量（11kw11kw以上）以上）电源再生方式电源再生方式l d d 逆变回路：逆变回路：生成适合马达转速的频率、适合负载转矩大小的电流，驱动马达。生成适合马达转速的频率、适合负载转矩大小的电流，驱动马达。逆变模块采用逆变模块采用IGBTIGBT开关元件。开关元件。l e e 动态制动器：动态制动器：具有在基极断路时，在伺服马达端子间加上适当的电阻器进行短路消具有在基极断路时，在伺服马达端子间加上适当的电阻器进行短路消耗旋转能，使之迅速停转的功能。耗旋转能，使之迅速停转的功能。1.2.1 1.2.1 伺服放大器主回路伺服放大器主回路61.2.2 1.2.2 伺服

5、电机伺服电机 转矩特性转矩特性三菱伺服电机属于永磁同步电机。三菱伺服电机属于永磁同步电机。伺服电机的输出转矩与电流成正比伺服电机的输出转矩与电流成正比其从低速到高速都可以以恒定转矩运转其从低速到高速都可以以恒定转矩运转思考：伺服电机与普通三相异步电机的区别？思考：伺服电机与普通三相异步电机的区别？连续运转区域瞬时运转区域71.2.2 1.2.2 伺服电机伺服电机 编码器种类和结构编码器种类和结构81.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路 伺服控制回路伺服控制回路位置环速度环电流环9l位置控制处理流程位置控制处理流程1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路

6、 假设脉冲指令为假设脉冲指令为1 1个脉冲，输入时动作为：个脉冲，输入时动作为：偏差计数器成为偏差计数器成为+1+1 转变为转变为1 1个脉冲对应的电压进入放大器个脉冲对应的电压进入放大器 放大器产生放大器产生SPWMSPWM波驱动马达旋转波驱动马达旋转 编码器也相应旋转，发出编码器也相应旋转，发出1 1脉冲的震荡脉冲的震荡 1 1脉冲的震荡再次输入到偏差计数脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器器 中，从原来的指令中，从原来的指令+1+1减去减去1 1脉冲的震脉冲的震 荡，计数器值成为荡，计数器值成为0 0 结果使结果使DADA转换输出转换输出0V0V到放大器，到放大器，放大器使马达停止放大器使马

7、达停止 完成完成1 1脉冲的定位脉冲的定位10l 速度控制处理流程速度控制处理流程 模拟量形式的速度指令进入速度模拟量形式的速度指令进入速度 运算器，使电机开始运行运算器，使电机开始运行 电机运行后使用编码器旋转，发出电机运行后使用编码器旋转，发出 脉冲反馈脉冲反馈 脉冲反馈经过脉冲反馈经过FVFV转化为相应的模拟转化为相应的模拟 量进入伺服驱动器量进入伺服驱动器 反馈值与给定值相比较，如果有偏反馈值与给定值相比较，如果有偏 差通过电流环输出控制电流使用其差通过电流环输出控制电流使用其 差值改为零差值改为零 1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路11l 伺服放大器三种控制

8、方式伺服放大器三种控制方式1 1 转矩控制：转矩控制：通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机 轴对外的输出转矩的大小，主要应用于需要严格控制转轴对外的输出转矩的大小，主要应用于需要严格控制转 矩的场合。矩的场合。电流环控制电流环控制2 2 速度控制：速度控制：通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。速度环控制速度环控制3 3 位置控制：位置控制：伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通过外部输入伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通过外部输入 的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉

9、冲的个数来的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来 确定转动的角度确定转动的角度,所以一般应用于定位装置所以一般应用于定位装置 。三环控制三环控制思考：三环中哪个环的响应性最快？思考：三环中哪个环的响应性最快？1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路121.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路l变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：l由变频器变更为伺服时，需考虑：由变频器变更为伺服时，需考虑：（1 1）机械的刚性机械的刚性（2 2）换算到电机轴的负载惯量）换算到电机轴的负载惯量（3 3）电机

10、轴的振动）电机轴的振动（4 4）减速机构的打滑）减速机构的打滑13l按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。l 伺服电机锁定功能伺服电机锁定功能 当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电机转动，由编当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电机转动，由编码器将反馈脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令，旋码器将反馈脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令，旋转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上，该停留于固定位转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上，该停留于固定位置的功能，称为伺服锁定。置的功能，称为伺服锁定。l 进行适

11、合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。2.2 2.2 伺服的作用伺服的作用143.1 3.1 三菱伺服产品介绍三菱伺服产品介绍 MR-J3MR-J3交流伺服系统交流伺服系统 丰富的产品线丰富的产品线153.1 3.1 三菱伺服产品介绍三菱伺服产品介绍 MR-J3MR-J3系列放大器型号构成系列放大器型号构成MR-J3-MR-J3-无无 单相单相/3/3相相200-230VAC200-230VAC 1 1 单相单相100-120VAC100-120VAC 4 4 三相三相400VAC400VAC A A 通用脉冲串接口通用脉冲串接口B B

12、兼容兼容SSCNET IIISSCNET III，高速串行总线高速串行总线T T CC LINK CC LINK连接内置定位控制连接内置定位控制放大器容量（如放大器容量（如1010为为100w100w）RJ004RJ004 兼容直线伺服电机兼容直线伺服电机 RJ006 RJ006 兼容全闭环系统兼容全闭环系统 163.1 3.1 三菱伺服产品介绍三菱伺服产品介绍 MR-J3MR-J3系列伺服电机型号构成系列伺服电机型号构成H-P H-P HC-MPHC-MP 超低惯量，小容量超低惯量，小容量HC-KPHC-KP 低惯量，小容量低惯量，小容量HC-SPHC-SP 中惯量，中容量中惯量，中容量HC

13、-RPHC-RP 超低惯量，中容量超低惯量，中容量HC-LPHC-LP 低惯量，中大容量低惯量，中大容量HC-UPHC-UP 扁平型，中容量扁平型，中容量 额定输出容量（额定输出容量（kwkw）电机额定转速（电机额定转速（r/minr/min）无无 无电磁制动无电磁制动 B B 电磁制动电磁制动无无 无油封无油封 J J 油封油封 无无 标准轴标准轴 K K 带键槽带键槽 D D 带带D D型槽型槽17 其他选件：其他选件：线缆，接头，再生制动选件，电池单元，功率改善电抗器，线缆，接头，再生制动选件，电池单元，功率改善电抗器，EMCEMC滤波器，抗干扰产品。滤波器，抗干扰产品。3.2 3.2

14、选件选件18伺服放大器各部分构造伺服放大器各部分构造19伺服放大器输入电源电路伺服放大器输入电源电路20显示和操作显示和操作21实验实验l 试运行试运行点动点动 通过试运行模式中的点动运行确认电机是否可以正常动作通过试运行模式中的点动运行确认电机是否可以正常动作 操作方法：操作方法：按住按住upup和和downdown键可使伺服电机旋转键可使伺服电机旋转松开，电机停止。松开，电机停止。通过伺服设置软件可以修改转速和加减速时间常数。通过伺服设置软件可以修改转速和加减速时间常数。223.3 3.3 伺服设置软件介绍伺服设置软件介绍软软件系件系统统233.3 3.3 伺服设置软件介绍伺服设置软件介绍

15、设置软件设置软件 MR-MR-ConfiguratorConfigurator setup221E setup221E通讯连接通讯连接 1.1 1.1 通用接口通用接口 MR-J3-A 和和 B系列系列更快的响应速度更快的响应速度实时数据采集提高了实时数据采集提高了20倍以上倍以上与运动控制器的连接与运动控制器的连接 MR-J3-B只需一根线就可以连接所有伺服只需一根线就可以连接所有伺服 USBmini-BUSB USB BUSB24相关操作：相关操作：l 通讯设置通讯设置 l 读写保存参数读写保存参数l 报警监控报警监控 状态监控状态监控l 趋势图采集趋势图采集3.3 3.3 伺服设置软件介

16、绍伺服设置软件介绍253.3 3.3 伺服设置软件介绍伺服设置软件介绍机械分析器机械分析器更精确的机械性能更精确的机械性能 频率范围频率范围 10HZ1KHz 3HZ3HZ4.5KHz4.5KHz 检测能力得到很大提高检测能力得到很大提高 263.3 3.3 伺服设置软件介绍伺服设置软件介绍 趋势图功能趋势图功能通道 示波器 历史查看功能（历史数据重写功能）同时监控指令同时监控指令/滞留脉冲滞留脉冲/力矩力矩曲线图曲线图整定整定/机械特性确认机械特性确认 采集数据采集数据:0.4ms x 30000点点=12sec(J2S:0.8ms x 1024点点)273.3 3.3 伺服设置软件介绍伺服

17、设置软件介绍速度速度/力矩曲线数据监控力矩曲线数据监控 在操作模式中可以确认力矩余量在操作模式中可以确认力矩余量速度速度 力矩力矩 曲线监控功能曲线监控功能連続運転領域短時間運転領域实际运行曲线实际运行曲线283.4 3.4 容量选型软件介绍容量选型软件介绍选选型型软软件件MOTSZ111EMOTSZ111E293.4 3.4 容量选型软件介绍容量选型软件介绍机械设备传动结构选择机械设备传动结构选择放大器系列选择放大器系列选择伺服电机系列选择伺服电机系列选择连轴器与减速机构选择连轴器与减速机构选择运行曲线运行曲线机械参数机械参数选型结果选型结果显示计算结果曲线显示计算结果曲线显示计算过程显示计

18、算过程303.4 3.4 容量选型软件介绍容量选型软件介绍机械构成图机械构成图机械参数机械参数如选用如选用MR-J3系列伺服，电机容量应选择多少？系列伺服，电机容量应选择多少？工作台质量工作台质量WTWT200200KgKg负载重量负载重量WLWL5050KgKg负载推力负载推力FcFc0.010.01N N减速比减速比1/n1/n1 1负载惯量负载惯量JLJL10.4710.47kgckgc丝杠导程丝杠导程PBPB1010mmmm丝杠直径丝杠直径DBDB2020mmmm丝杠长度丝杠长度LBLB15001500mmmm最大运行速度最大运行速度V0V02000020000mm/minmm/min

19、定位长度定位长度/回回L L400400mmmm加减速时间加减速时间ta ta0.1570.157s s定位完成时间定位完成时间t0 t01.51.5s s一次循环时间一次循环时间tf tf2.32.3s s314.1 AC4.1 AC伺服在传送带上的应用伺服在传送带上的应用 控制方式：速度控制模式控制方式：速度控制模式 控制特点：让电机以参数中或者外部模拟量速度指令设定的转动速控制特点：让电机以参数中或者外部模拟量速度指令设定的转动速 度高精度地平稳的运行。度高精度地平稳的运行。精细精细 速度范围宽速度范围宽 速度波动小速度波动小324.1 AC4.1 AC伺服在传送带上的应用伺服在传送带上

20、的应用334.3 4.3 速度控制使用时的接线速度控制使用时的接线344.4 4.4 实验一实验一:多段速多段速相关参数相关参数：PA01 PA01 控制模式（必需设定）控制模式（必需设定）PC01 PC01 加速时间常数（根据需要设定）加速时间常数（根据需要设定）PC02 PC02 减速时间常数（根据需要设定）减速时间常数（根据需要设定）PC03 SPC03 S型加减速时间常数（根据需要设定）型加减速时间常数（根据需要设定）PC05PC11 PC05PC11 内部速度指令，设定内部内部速度指令，设定内部7 7段速（必须设定）段速（必须设定）PC37 PC37 模拟量速度指令偏置模拟量速度指令

21、偏置 PC12 PC12 模拟速度指令最大转动速度模拟速度指令最大转动速度 问题：问题：1.1.使用软件的趋势图功能监控速度与转矩曲线使用软件的趋势图功能监控速度与转矩曲线2.2.外部模拟量和多段速同时有效时，哪个优先外部模拟量和多段速同时有效时，哪个优先?3.3.如果需要设置三段以上的速度，如何定义如果需要设置三段以上的速度，如何定义SP3SP3端子？端子？4.4.外部电压外部电压0v0v输入时，监测仍存在输入时，监测仍存在50mv50mv的电压，的电压，应如何设置参数使电机保持停止？应如何设置参数使电机保持停止？5.5.要求要求10v10v电压对应电机转速为电压对应电机转速为2000r/m

22、in2000r/min，参数如何设置？，参数如何设置？加速时间加速时间1s1s减速时间减速时间0s0s第一段速度第一段速度500r/min500r/min第二段速度第二段速度800r/min800r/min第三段速度第三段速度1200r/min1200r/min多段速端子与速度关系表多段速端子与速度关系表354.4 4.4 实验二实验二:速度模式下的转矩限制速度模式下的转矩限制作用：限制电机在运转时的最大转矩作用：限制电机在运转时的最大转矩相关参数：相关参数：PA11正转转矩限制，正转转矩限制，设定最大转矩限制设定最大转矩限制=100%PA12反转转矩限制，反转转矩限制，设定最大转矩限制设定最

23、大转矩限制=100%方法一：内部参数设定方法一：内部参数设定方法二：外部模拟量给定方法二：外部模拟量给定问题：问题：1.1.通过趋势图功能监控对输出转矩进行限制后通过趋势图功能监控对输出转矩进行限制后 转矩速度曲线的变化？转矩速度曲线的变化？2.2.当外部模拟量转矩限制和当外部模拟量转矩限制和PA11/PA12PA11/PA12 都有给定时，哪种方式有效？都有给定时，哪种方式有效？365.1 AC 5.1 AC 伺服在收放卷设备上的应用伺服在收放卷设备上的应用l收放卷中张力控制的目的：收放卷中张力控制的目的：稳定传送材料，防止变形，确保尺寸精度等稳定传送材料，防止变形，确保尺寸精度等l 张力控

24、制基本结构：张力控制基本结构：进给机构：将长尺寸的材料从左向右传送进给机构：将长尺寸的材料从左向右传送放卷机构：为了保持一定的张力，需要随着放卷机构：为了保持一定的张力，需要随着 卷径的减少相应的减少制动扭矩卷径的减少相应的减少制动扭矩收卷机构：为了保持一定的张力，需要随着收卷机构：为了保持一定的张力，需要随着 卷径的增加相应的增加制动扭矩卷径的增加相应的增加制动扭矩 F=T/RF=T/R其中其中F F为张力，为张力，T T为电机输出扭矩为电机输出扭矩 R R为卷径。为卷径。37l伺服系统张力控制原理：伺服系统张力控制原理：张力控制即转矩控制，当电机的输出转矩和负荷取得平衡时，电机转速为平衡张

25、力控制即转矩控制，当电机的输出转矩和负荷取得平衡时，电机转速为平衡 速度。因此转矩控制时的速度由负荷决定。如电机的输出转矩比电机负荷大，速度。因此转矩控制时的速度由负荷决定。如电机的输出转矩比电机负荷大，电机将会加速。为了防止出现过速度，应设置速度限制值。电机将会加速。为了防止出现过速度，应设置速度限制值。伺服系统中转矩控制主要由电流控制环完成。伺服系统中转矩控制主要由电流控制环完成。产生转矩产生转矩T T为为 T=K1*T=K1*Ia 符号说明：符号说明：T：转矩：转矩 K1：常数：常数 ：磁通：磁通 Ia：电流：电流 l 伺服系统在张力控制中的应用：伺服系统在张力控制中的应用：张力控制时，

26、电机扭矩的选定是根据张力控制时，电机扭矩的选定是根据连续运转扭矩连续运转扭矩，而非短时间最大扭矩。，而非短时间最大扭矩。在收卷和放卷中，最大卷径时需要较大扭矩，而在最小卷径时则高速旋转，在收卷和放卷中，最大卷径时需要较大扭矩，而在最小卷径时则高速旋转，所以卷轴比（最大所以卷轴比（最大/最小卷径的比率）变大时，需要相应大功率的电机。最小卷径的比率）变大时，需要相应大功率的电机。5.1 AC 5.1 AC 伺服在收放卷设备上的应用伺服在收放卷设备上的应用385.2 AC 5.2 AC 伺服的选型伺服的选型注：注：扭矩及转速的允许使用范围因各机种而扭矩及转速的允许使用范围因各机种而不同，一般按照最低

27、扭矩为额定扭矩不同，一般按照最低扭矩为额定扭矩1%1%以上，最低转速为额定转速以上，最低转速为额定转速1/1001/100以上以上选取选取395.3 5.3 使用时的接线使用时的接线405.41 5.41 实验一：缺省参数下转矩模式实验实验一：缺省参数下转矩模式实验 要求：要求：电机输出扭矩为电机输出扭矩为0.032N0.032NMM，使用外部模拟量，使用外部模拟量控制电机输出转矩，并监控电机控制电机输出转矩，并监控电机 当前转矩和速度曲线当前转矩和速度曲线 。电压与转矩关系图如下电压与转矩关系图如下 正转启动正转启动RS1RS1和反转启动和反转启动RS2RS2决定的决定的 转矩输出与方向关系

28、如下：转矩输出与方向关系如下：相关参数：相关参数：PA01PA01：控制模式控制模式PC01PC01：加速时间常数加速时间常数PC02PC02：减速时间常数减速时间常数415.42 5.42 实验二：转矩模式下速度限制的应用实验二：转矩模式下速度限制的应用l 第一种方式：第一种方式：内部速度指令进行速度限制内部速度指令进行速度限制 相关参数：相关参数：PC05PC05（内部速度（内部速度1 1），），PC06PC06（内部速度（内部速度2 2），），PC07PC07（内部速度（内部速度3 3）观察并记录观察并记录SP1SP1和和SP2SP2的不同通断下组合下电机的转速。的不同通断下组合下电机的

29、转速。l第二种方式：第二种方式：外部模拟量进行速度限制外部模拟量进行速度限制 第一段速度第一段速度800r/min800r/min第二段速度第二段速度1200r/min1200r/min第三段速度第三段速度1600r/min1600r/min425.43 5.43 实验三：转矩指令偏置和增益设置实验实验三：转矩指令偏置和增益设置实验l 增益调整：模拟转矩指令最大输出增益调整：模拟转矩指令最大输出 相关参数：相关参数：PC13PC13（TLCTLC）要求模拟量信号要求模拟量信号8v8v对应为最大输出转矩的对应为最大输出转矩的50%50%时，应如何设定参数？时，应如何设定参数？l 偏置调整：偏置调

30、整：相关指令：相关指令：PC38PC38（TPOTPO）模拟转矩指令偏置）模拟转矩指令偏置 如如TCTC上施加上施加0v0v电压的状态下，有电压的状态下，有0.03v0.03v的电压，的电压，PC38PC38的值应设置为正值还是的值应设置为正值还是 负值，设为多少？负值，设为多少？436.1 AC 6.1 AC 伺服在机床设备上的应用伺服在机床设备上的应用l系统组成：系统组成：伺服驱动器，伺服驱动装置（伺服电机），位置检测装置（编码器），机械传动伺服驱动器，伺服驱动装置（伺服电机），位置检测装置（编码器），机械传动 机构，以及执行部件等。机构，以及执行部件等。l 工作过程：工作过程：位置控制控

31、制器伺服驱动器伺服马达编码器l控制特点：控制特点：调速范围宽，精度高，稳定性好，动态响应快，能频繁启停和正反运行。调速范围宽，精度高，稳定性好，动态响应快，能频繁启停和正反运行。446.2 AC6.2 AC伺服选型伺服选型l选型条件：选型条件：伺服电机在选型时需满足以下：伺服电机在选型时需满足以下：电机最大转速电机最大转速系统所需之最高移动转速系统所需之最高移动转速 电机的转子惯量与负载惯量相匹配电机的转子惯量与负载惯量相匹配 电机的额定扭力电机的额定扭力连续负载工作扭力连续负载工作扭力 电机最大输出扭力电机最大输出扭力系统所需最大扭力（指加速时扭力）系统所需最大扭力（指加速时扭力）l选型所需

32、计算数据选型所需计算数据 惯量匹配计算（惯量匹配计算（JL/JM）运行速度计算运行速度计算 电机转速电机转速N=fp*（CMX/CDV）*60/Pt 其中其中fp为指令脉冲频率，为指令脉冲频率，CMX/CDV为电子齿轮比，为电子齿轮比，Pt为编码器分辨率为编码器分辨率 负载扭矩计算负载扭矩计算456.3 6.3 使用时的接线使用时的接线输入输出接线输入输出接线466.3 6.3 使用时的接线使用时的接线l输入脉冲串选择（参数输入脉冲串选择（参数PA13PA13）三种输入波形：三种输入波形：正反转脉冲串正反转脉冲串 脉冲串脉冲串+符号符号 A/BA/B相脉冲相脉冲l 连接：连接：集电极开路方式集

33、电极开路方式 差动驱动方式差动驱动方式 476.4.2 6.4.2 电子齿轮比的概念电子齿轮比的概念l 齿轮比：齿轮比：两个直径不同的齿轮结合在一起转动，直径大的齿轮转速自然会比直径小的两个直径不同的齿轮结合在一起转动，直径大的齿轮转速自然会比直径小的齿轮转慢一些，它们的转速比例和齿轮直径大小成反比，这个比例称为齿轮齿轮转慢一些，它们的转速比例和齿轮直径大小成反比，这个比例称为齿轮比。比。电子齿轮比的作用也是用于对指令脉冲的指令调节，实现机械可以以任意倍电子齿轮比的作用也是用于对指令脉冲的指令调节，实现机械可以以任意倍率的输入脉冲进行移动。率的输入脉冲进行移动。486.42 6.42 电子齿轮

34、比的概念电子齿轮比的概念 l 电子齿轮比与指令脉冲的关系电子齿轮比与指令脉冲的关系 Pc1=Pc*(CMX/CDV)l电子齿轮比与脉冲频率的关系电子齿轮比与脉冲频率的关系 fc1=fc*(CMX/CDV)l电子齿轮比的设定和机械系统的关系电子齿轮比的设定和机械系统的关系 lo=lo=Pb/PfoPb/Pfo 又因为又因为Pc0*Pc0*（CMX/CDVCMX/CDV）=Pf0=Pf0 lc lc=Pb/Pc0=Pb/Pf0*(CMX/CDV)=lo*=Pb/Pc0=Pb/Pf0*(CMX/CDV)=lo*（CMX/CDVCMX/CDV）即即lc lc=lo*lo*（CMX/CDVCMX/CDV

35、）l马达速度与电子齿轮比的关系马达速度与电子齿轮比的关系 CMX/CDV=fc1/fc=Pf0*N/CMX/CDV=fc1/fc=Pf0*N/fc fc*60*60其中：其中：PcPc：指令脉冲数（：指令脉冲数（pulsepulse）fc fc：指令脉冲频率（：指令脉冲频率（ppspps）Pc1Pc1：偏差计数器输入脉冲数：偏差计数器输入脉冲数 （pulsepulse）fc1fc1：偏差计数器输入指令脉冲频率：偏差计数器输入指令脉冲频率PfPf：反馈脉冲数（：反馈脉冲数（pulsepulse）lo lo：每个反馈脉冲的机械移动量：每个反馈脉冲的机械移动量（mm/pulsemm/pulse）Pf

36、0Pf0：马达每转的反馈脉冲数（：马达每转的反馈脉冲数（pulse/revpulse/rev）lc lc：每个指令脉冲的机械位移量：每个指令脉冲的机械位移量（mm/pulsemm/pulse）Pc0Pc0：马达每转的输入脉冲数（：马达每转的输入脉冲数（pulse/revpulse/rev）CMXCMX：指令脉冲倍率分子：指令脉冲倍率分子 CDVCDV：指令脉冲倍率分母：指令脉冲倍率分母496.42 6.42 电子齿轮比的概念电子齿轮比的概念l 练习练习1 1：已知伺服电机的编码器分辨率是已知伺服电机的编码器分辨率是131072p/r131072p/r，额定转速为，额定转速为3000r/min3

37、000r/min，上位机，上位机 发送脉冲最大输出频率为发送脉冲最大输出频率为200khz200khz，要求达到额定转速，那么电子齿轮比应设为多，要求达到额定转速，那么电子齿轮比应设为多 少？少？l 练习练习2 2：已知伺服电机编码器分辨率为已知伺服电机编码器分辨率为262144p/r262144p/r，滚珠丝杆的进给量为，滚珠丝杆的进给量为8mm8mm （1 1）计算反馈脉冲当量）计算反馈脉冲当量l0=？（2 2）要求指令脉冲当量为）要求指令脉冲当量为2um/p,2um/p,电子齿轮比应设为多少？电子齿轮比应设为多少？（3 3）要求电机的转速为）要求电机的转速为3000r/min3000r/

38、min，指令脉冲频率应设为多少？是否适用于，指令脉冲频率应设为多少？是否适用于 FX2N-10GMFX2N-10GM的定位模块（其最大脉冲输出频率为的定位模块（其最大脉冲输出频率为200khz200khz）506.43 6.43 原点回归原点回归l使定位指令装置的指令坐标与机械坐标一致的必须操作之一使定位指令装置的指令坐标与机械坐标一致的必须操作之一l 增量型系统和绝对型系统原点回归的不同：增量型系统和绝对型系统原点回归的不同：增量型系统：在电源关闭时增量型系统：在电源关闭时不保持当前位置不保持当前位置，因而每次电源接通时必须进行，因而每次电源接通时必须进行 原点回归。原点回归。绝对型系统：在

39、安装时若进行过原点回归，即使关闭电源也可绝对型系统：在安装时若进行过原点回归，即使关闭电源也可保持当前位置保持当前位置 在瞬停，报警，电源关闭之后的电源接通时，则不需要进行原在瞬停，报警，电源关闭之后的电源接通时，则不需要进行原 点回归。点回归。l 绝对型定位指令和增量型定位指令绝对型定位指令和增量型定位指令 绝对型指令：由以绝对型指令：由以原点原点为基准的当前停止地址开始为基准的当前停止地址开始 移动方向，取决于当前停止地址与指定地址移动方向，取决于当前停止地址与指定地址 增量型指令：由增量型指令：由当前停止位置当前停止位置地址为基准地址为基准 移动方向取决于移动量的符号（移动方向取决于移动

40、量的符号（+/-符号）符号）516.43 6.43 原点回归原点回归l原点回归方法原点回归方法 典型的近点档快式原点回归：典型的近点档快式原点回归：526.44 6.44 位置位置/速度模式切换速度模式切换l使用控制切换（使用控制切换（LOPLOP）进行位置模式和速度模式的切换）进行位置模式和速度模式的切换 LOPLOP和控制模式的关系如下：和控制模式的关系如下：切换要求：零速度下进行切换切换要求：零速度下进行切换 注：比零速度高的速度下进行切换注：比零速度高的速度下进行切换即使之后速度降为零了，也不能即使之后速度降为零了，也不能进行控制模式的切换。进行控制模式的切换。537.11 7.11

41、从安装到运转的作业流程从安装到运转的作业流程547.12 7.12 伺服放大器及电机安装伺服放大器及电机安装l放大器的安装放大器的安装 安装一台时安装一台时 安装两台以上时安装两台以上时注：注：3.5kw3.5kw以下的放大器可以密集安装，以下的放大器可以密集安装，5kw5kw以上的放大器不可以紧凑安装以上的放大器不可以紧凑安装 环境温度环境温度0-450-45度，实际负载率在度，实际负载率在75%75%下使用。下使用。l 电机的安装电机的安装 应避免安装在振动较大的地方，避免对电机轴进行敲击，以免造成编码器故障应避免安装在振动较大的地方，避免对电机轴进行敲击，以免造成编码器故障557.2 7

42、.2 常见错误和报警常见错误和报警l位置控制模式下位置控制模式下 产生位置偏差的检测方法产生位置偏差的检测方法 产生位置偏差时，需检查图中的产生位置偏差时，需检查图中的（a a）输出脉冲计数器）输出脉冲计数器 Q Q（b b）指令脉冲累积）指令脉冲累积 P P（c c）反馈脉冲累积）反馈脉冲累积 C C（d d）机械停止位置）机械停止位置 MM当当QPQP或者或者P*CMX/CDVCP*CMX/CDVC时，可能的原因有哪些？时，可能的原因有哪些？567.2 7.2 常见错误和报警常见错误和报警l速度速度/转矩控制模式下转矩控制模式下 正转启动或反转启动信号置正转启动或反转启动信号置on后，电机

43、不旋转后，电机不旋转 可能的原因如下：模拟量速度可能的原因如下：模拟量速度/转矩指令为转矩指令为0v LSP/LSN信号为信号为OFF 内部速度指令参数设置为内部速度指令参数设置为0 正转正转/反转转矩限制大大低于负载反转转矩限制大大低于负载 水平或为水平或为0 577.3 7.3 惯量对于伺服调试的影响惯量对于伺服调试的影响l牛顿第二定律：牛顿第二定律：T=J*其中其中T为进给系统所需力矩，为进给系统所需力矩，J为系统传动惯量，为系统传动惯量，为角加速度。为角加速度。而而 J=JM+JL 其中其中JM为伺服电机的旋转惯性动量，为伺服电机的旋转惯性动量，JL为电机轴换算的负载惯性动量。为电机轴

44、换算的负载惯性动量。JL/JM为负载惯量比。一般负载惯量建议应小于电机惯量的为负载惯量比。一般负载惯量建议应小于电机惯量的15倍。倍。l 转动惯量对伺服系统的影响转动惯量对伺服系统的影响 惯量比越小，系统地动态响应性越好惯量比越小，系统地动态响应性越好 惯量比越大，电机的负载也越大，越难控制，容易产生谐振。惯量比越大，电机的负载也越大，越难控制，容易产生谐振。587.4 7.4 伺服产品的维护伺服产品的维护l 检修项目检修项目 电机是否按规定规格运转电机是否按规定规格运转 场所环境有无异常场所环境有无异常 冷却系统有无异常冷却系统有无异常 有无异常振动和声音有无异常振动和声音 螺栓的夹紧情况螺

45、栓的夹紧情况 导体绝缘体有无腐蚀和破损导体绝缘体有无腐蚀和破损l 元器件更换及寿命元器件更换及寿命 平滑电容器：取决于周围温度和使用条件，大致为平滑电容器：取决于周围温度和使用条件，大致为10年年 继电器：累积开关寿命为继电器：累积开关寿命为10万次万次 电机轴承：电机轴承：2-3万小时（在额定转速，额定负载下运转）万小时（在额定转速，额定负载下运转）冷却风扇：冷却风扇：2-3年年 注：伺服放大器及电机的硬件维修工作由三菱公司及指定代理实施，请勿私自拆注：伺服放大器及电机的硬件维修工作由三菱公司及指定代理实施，请勿私自拆 解维修解维修 598.1 8.1 绝对位置系统原理绝对位置系统原理 特点

46、特点限制事项：限制事项：以下条件下无法构建绝对位置系统：以下条件下无法构建绝对位置系统：l速度速度/转矩控制模式转矩控制模式 l 切换控制模式切换控制模式l 无限长等无行程坐标系统无限长等无行程坐标系统l 原点回归后需要改变电子齿轮比原点回归后需要改变电子齿轮比l 使用报警代码输出使用报警代码输出608.2 8.2 绝对位置系统绝对位置系统 标准接线标准接线618.3 8.3 绝对位置传输协议绝对位置传输协议电源接通时，每当伺服开启（电源接通时，每当伺服开启（sonson）信号置信号置onon时，时，PLCPLC就会读取伺服放大器就会读取伺服放大器内部的当前位置数据。内部的当前位置数据。62样机端子排列图样机端子排列图63相关接线图相关接线图64谢谢！谢谢！65