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1、作成 刘豪 日期 2014 11 27 伺服基础知识培训 伺服的语源 伺服的语源是由拉丁语中的Servus 奴隶 而来的 1934年由H L Hazen所命名 Service或 伺服的定义 正确的称呼是 伺服机构或伺服装置 是自动控制系统的一个分支 在JIS标准里 被定义为 以物体的位置 方位 姿势等作为控制量 可追随目标 值任意变化而构成的控制系统 伺服 伺服机构 Servo 伺服控制系统 都是同一个 意思 伺服系统的构成 伺服机构的构成 伺服机构将输入 目标值信号 与输出 实际机械的动作 经常作比较 控制其差值为零 为了做出比较需将输出返回到输入端 由输出返回到输入端是与输入 输出的信号流
2、向相反的所 以将其称为反馈 Feedback 向后供给的意思 控制 反馈 目標値 编码器 伺服放大器伺服电机 機構 装置 速度 位置 出力 一般情况下传感器是使用装在电机的负载轴 的另一侧的被称为编码器 后述 的东西 伺服放大器 伺服电机 编码器一起作为整 体被称呼时使用伺服驱动器这个用语 伺服放大器 被称为上位控制器的作为目标值信号 发生的装置 传感器 编码器 伺服机构的构成 伺服控制过程原理图 一 伺服系统介绍 伺服图片 伺服电机 伺服电机驱动器 日本三菱 松下日本三菱 松下及及安川 德国的西门子等安川 德国的西门子等 产品 产品外形有 外形有 松下交流伺服电机及驱动器 伺服电动机典型生产
3、厂家伺服电动机典型生产厂家 一 伺服系统介绍 伺服马达分类 普通的伺服电机有SM 同步 型AC伺服电机 IM 感应 型AC伺服电机和DC伺服 电机3种 与自动化相关的伺服电机一般指SM型AC伺服电机 原因为DC伺服的 整流电刷需要进行维护 检查 DC伺服电机会产生粉未 不能在有洁净要求的环 境使用 槽 伺服马达结构 11 DC伺服电机与AC伺服电机的比较 转子 AC伺服电机 定子 整流 特長 缺点 DC伺服电机 绕组 永久磁钢 由电刷和换向器组 成的机械整流 伺服驱动器简单 电刷必须定期检查更换 永久磁钢 UVW 相绕组 根据磁极检出控制 相绕组通所的电流来实现 没有机械磨损部分 所以无需维护
4、 伺服驱动器复杂 伺服电机按照构造分类 1 旋转形伺服马达 2 线性伺服马达 13 线性电机的结构是将旋转电机 的定子和转子如图示向直线方 向展开而成 原先转子的切线 方向的电磁转矩变为直线方向 的推力 特長 由于是负载直接驱动 可以有 宽广的调速范围和很高的定位 精度 电机本身是刚性体 直接驱动 负载可提高机构整体的刚性 运行噪音低 2 9 构造 电机由动子 线圈 和定子 永磁板 所构 成 动子没有铁芯 用树脂将线圈准确固定而成 定子是在定子板上将板状的永磁体准确固定 由上下2块相向放置而构成 无铁芯型 也有 有铁芯型 特長 由于没有磁吸力以及啮合力 施加在 轴部的压力和速度差非常小 没有吸
5、力的缘故 可使噪音降低并延 长导轨的使用寿命 没有了啮合力 使得推力的波动非常 小 永磁体 线圈 伺服器的工作模式 伺服驱动器铭牌含义 伺服驱动器铭牌含义 编码器 编码器 圆盘上刻有相位相差90度的A相 B相的槽 由此可检测出旋转量和旋转方向 增量型编码器的原理 旋转方向判定的原理 例 由B相作为基准 B相为On时如果A相有上升沿 定义为正传 B相为O 时如果A相有上升沿 定义为反转 增量型编码器的原理 圆盘上的形状 直接计数脉冲数1个脉冲计数2次 2倍频 1组脉冲计数4次 4倍频 倍频的原理 绝对值编码器方式 本公司的绝对值编码器采用配置有电池 在伺服放大器电源关断时也能记忆当前位置情报 的
6、方式 伺服放大器电源打开后伺服放大器将电机轴距离原点的圈数及脉冲数所反映的当前位置情 报向上位控制器传送 右回転時 左回転時 A相 B相 A相 B相 绝对值编码器的基本原理 可以检测出对于基准点的绝对位置 旋转角度 的编码器 根据所需要的分辨率增加道数 左图所示的6个道 旋转 圈的 分辨率为 分之一 旋转1圈需要 分之一 的分辨率的话需要11个道 但实际上也有办法减少道数 在分辨率的范围内输出波形 是不重复的 根据读取的输出波形可以得到 绝对位置的信息 另外还配备了有电池作断电 备份的计数器以判断出当前所 转到的圈数位置 驱动伺服电机的装置称为伺服增幅器 或伺服放大器 伺服放大器在安川电机 产
7、品里的称呼为伺服PACK 伺服放大器的功能框图如下图所示 动力部分 反馈 电机 编码器 整流部分逆变部分 动力部分的构成 动力部分是承担了产生驱动电机所需的电流并提供给电机这部分功能 如下图所示的 将工频电压整流为直流的整流部分以及产生随电机的旋转角所需 电流的逆变部分 电电流演算部 电流演算部的功能是确定流入各相的电流的大小 将在后面作介绍的控制部里的转矩由控制部 的指令与电机当前的旋转角度位置 称为磁极 信息计算出流入各相所需的电流大小 电机旋 转时磁极时刻都在变化 因此流入各相的电流的大小也要时刻变化 25 控制部的构成 控制部可称为伺服驱动根本的管理部分 换句话说 将指令值与当前值进行
8、差值运算 并控 制该差值为零运行 伺服器的控制模式分类 伺服器的控制模式分类 伺服器的控制模式分类 伺服器的工作模式 1 扭矩控制模式 2 速度控制模式 3 位置控制模式 1 电流环 2 速度环 3 位置环 工作模式三环控制 伺服器的工作模式 伺服器的工作模式 速度制模式 伺服器的工作模式 位置控制模式 转距控制模式 伺服器的工作模式 伺服器内部电路系统框图 伺服的相关术语 伺服的相关术语 伺服的相关术语 伺服的相关术语 电子齿轮的作用 伺服电机应用举例 伺服电机应用举例 恒张张力控制 伺服系统的配置 知识点总结 1 扭矩控制模式 2 速度控制模式 3 位置控制模式 工作模式 1 电流环 2
9、速度环 3 位置环 三环控制 1 开环控制方式 2 半闭环控制方式 3 全闭环控制方式 控制方式 1 DC直流伺服电机 2 AC交流同步伺服电机 伺服电机的分类 1 增量形编码器 要原点复位 2 绝对值形编码器 不需要原点复位 3 旋转变压器 要原点复位 编码的分类 伺服器故障现象 显示出现码 并伴随无规 律闪烁 X轴 1驱动 器 常见故障判定处理 安川伺服电池电压低 例 无电 故障代码 A 83 A 93 电池的更换电池的电压下降至大约2 7V以下时 伺服单元会发出 绝对值编码器电池警报 A 83 但该警报仅 在伺服单元的电源ON时输出因此如果伺服单元 在电源ON时电池电压过低则伺服单元不会发出 警报 通过设定用户参数可变更为电池电压过低警告 电池的更换步骤 1 请在保持伺服单元控制电源ON的状态下更换 电池 2 更换电池后 请将伺服单元的电源置为OFF以 解除 绝对值编码器电池警报 A 83 3 重新起动伺服单元的电源 如没有异常动作则 表明电池更换结束 常见故障判定处理 Thank you
