《伺服电机教程》PPT课件

《《伺服电机教程》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《伺服电机教程》PPT课件（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、.,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,.,2,主要内容,伺服放大器基本原理（主回路和控制回路） 伺服的作用 三菱伺服介绍（ 包括产品分类及软件的使用 ） AC 伺服在传送带上的应用速度控制 AC 伺服在收放卷设备上的应用转矩控制 AC伺服在机床设备上的应用位置控制 伺服产品的安装维护及相关报警 绝对位置控制系统原理简介,.,3,1.1 AC伺服原理,构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（AC放大器），驱动电机（AC伺服驱动电机）和检测器组成。,.,4,1.2.1 伺服放大器主回路,.,5,a 整流回路： 将交流转变成直流，可分为单相和三相

2、整流桥。 平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。 c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， 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。,1.2.1 伺服放大器主回路,.,6,按照再生制动回路的种类，可以分为： （1）小容量（0.4kw以下）电容再生方式 （2) 中容量（0.4kw至11kw）电阻再生制动方式 其中又可分为：内置电阻方式 外接电阻方式 外接制动单元方式 （3）大容量（11kw以上）电源再生方式 d 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。 逆变模块采用IGBT开关元件。 e 动态制动器： 具有在基

3、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。,1.2.1 伺服放大器主回路,.,7,1.2.2 伺服电机,转矩特性,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 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？,连续运转区域,瞬时运转区域,.,8,1.2.2 伺服电机,编码器种类和结构,.,9,1.3.1 伺服放大器控制回路,伺服控制回路,位置环,速度环,电流环,.,10,位置控制处理流程,1.3.1 伺服放大器控制回路,假设脉冲指令为1个脉冲，输入时动作为： 偏差计数器成为+1 转变为1个脉冲对应的电压进入放

4、大器 放大器产生SPWM波驱动马达旋转 编码器也相应旋转，发出1脉冲的震荡 1脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器 中，从原来的指令+1减去1脉冲的震 荡，计数器值成为0 结果使DA转换输出0V到放大器， 放大器使马达停止 完成1脉冲的定位,.,11,速度控制处理流程, 模拟量形式的速度指令进入速度 运算器，使电机开始运行 电机运行后使用编码器旋转，发出 脉冲反馈 脉冲反馈经过FV转化为相应的模拟 量进入伺服驱动器 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 差值改为零,1.3.1 伺服放大器控制回路,.,12,伺服放大器三种控制方式 1 转矩控制： 通过外部模拟量的输入或直接

5、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 矩的场合。 电流环控制 2 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。 速度环控制 3 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 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,所以一般应用于定位装置 。 三环控制 思考：三环中哪个环的响应性最快？,1.3.1 伺服放大器控制回路,.,13,1.3.1 伺服放大器控制回路,变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：,由变频器变更为伺服时，需考虑： （1） 机械的刚性 （2）换算到电机轴的负载惯量 （3）电机轴的

6、振动 （4）减速机构的打滑,.,14,按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 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，该停留于固定位置的功能，称为伺服锁定。 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 伺服的作用,.,15,3.1 三菱伺服产品介绍,MR-J3交流伺服系统 丰富的产品线,.,16,3.1 三菱伺服产品介绍,MR-J3系列放大器型号构成,MR-J3-,.,17,3.1 三菱伺服产品介绍,MR-J3系列伺服电机型号构成,.,

7、18,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， EMC滤波器，抗干扰产品。,3.2 选件,.,19,伺服放大器各部分构造,.,20,伺服放大器输入电源电路,.,21,显示和操作,.,22,实验,试运行点动 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 操作方法：,按住up和down键可使伺服电机旋转 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。,.,23,3.3 伺服设置软件介绍,软件系统,.,24,3.3 伺服设置软件介绍,设置软件 MR-Configurator setup221E,通讯连接,.,25,相关操作： 通讯设置 读写保存参数 报

8、警监控 状态监控 趋势图采集,3.3 伺服设置软件介绍,.,26,3.3 伺服设置软件介绍,机械分析器,更精确的机械性能,频率范围 10HZ1KHz 3HZ4.5KHz 检测能力得到很大提高, ,.,27,3.3 伺服设置软件介绍,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/滞留脉冲/力矩 曲线图,整定/机械特性确认,采集数据 : 0.4ms x 30000点=12sec (J2S : 0.8ms x 1024点),.,28,3.3 伺服设置软件介绍,速度 / 力矩曲线数据监控 在操作模式中可以确认力矩余量,速度 力矩 曲线监控功能,連続運転領域,短時間運転領域

9、,实际运行曲线,.,29,3.4 容量选型软件介绍,选型软件MOTSZ111E,.,30,3.4 容量选型软件介绍,.,31,3.4 容量选型软件介绍,机械构成图,机械参数,如选用MR-J3系列伺服，电机容量应选择多少？,.,32,4.1 AC伺服在传送带上的应用,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 度高精度地平稳的运行。 精细 速度范围宽 速度波动小,.,33,4.1 AC伺服在传送带上的应用,.,34,4.3 速度控制使用时的接线,.,35,4.4 实验一: 多段速,相关参数：PA01 控制模式（必需设定） PC01 加速时间常数（根据需要设

10、定） PC02 减速时间常数（根据需要设定） PC03 S型加减速时间常数（根据需要设定） PC05PC11 内部速度指令，设定内部7段速（必须设定） PC37 模拟量速度指令偏置 PC12 模拟速度指令最大转动速度,问题： 1. 使用软件的趋势图功能监控速度与转矩曲线 2.外部模拟量和多段速同时有效时，哪个优先? 3.如果需要设置三段以上的速度，如何定义SP3端子？ 4. 外部电压0v输入时，监测仍存在50mv的电压， 应如何设置参数使电机保持停止？ 5. 要求10v电压对应电机转速为2000r/min，参数如何设置？,多段速端子与速度关系表,.,36,4.4 实验二: 速度模式下的转矩限制

11、,作用：限制电机在运转时的最大转矩,相关参数： PA11正转转矩限制， 设定最大转矩限制=100% PA12反转转矩限制， 设定最大转矩限制=100%,方法一：内部参数设定,方法二：外部模拟量给定,问题：1.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？ 2.当外部模拟量转矩限制和PA11/PA12 都有给定时，哪种方式有效？,.,37,5.1 AC 伺服在收放卷设备上的应用,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 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 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 收卷机构：为

12、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 F=T/R 其中F为张力，T为电机输出扭矩 R为卷径。,.,38,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 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。 伺服系统中转矩控制主要由电流控制环完成。 产生转矩T为 T=K1* Ia 符号说明：T：转矩 K1 ：常数 ：磁通 Ia：电流 伺服系统在张力控制中的应用： 张力控制时，电机扭矩的选定是根据连续运转扭矩，而非短时间最大扭矩。 在收卷和放卷中，最大卷径时需要较

13、大扭矩，而在最小卷径时则高速旋转，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。,5.1 AC 伺服在收放卷设备上的应用,.,39,5.2 AC 伺服的选型,注： 扭矩及转速的允许使用范围因各机种而 不同，一般按照最低扭矩为额定扭矩1% 以上，最低转速为额定转速1/100以上 选取,.,40,5.3 使用时的接线,.,41,5.41 实验一：缺省参数下转矩模式实验,要求： 电机输出扭矩为0.032NM，使用外部模拟量控制电机输出转矩，并监控电机 当前转矩和速度曲线 。 电压与转矩关系图如下 正转启动RS1和反转启动RS2决定的 转矩输出与方向关系如下：,相关参数： PA01：

14、 控制模式 PC01： 加速时间常数 PC02： 减速时间常数,.,42,5.42 实验二：转矩模式下速度限制的应用,第一种方式： 内部速度指令进行速度限制 相关参数：PC05（内部速度1），PC06（内部速度2），PC07（内部速度3） 观察并记录SP1和SP2的不同通断下组合下电机的转速。 第二种方式： 外部模拟量进行速度限制,.,43,5.43 实验三：转矩指令偏置和增益设置实验,增益调整：模拟转矩指令最大输出 相关参数：PC13（TLC） 要求模拟量信号8v对应为最大输出转矩的50%时，应如何设定参数？ 偏置调整： 相关指令：PC38（TPO）模拟转矩指令偏置 如TC上施加0v电压的状

15、态下，有0.03v的电压，PC38的值应设置为正值还是 负值，设为多少？,.,44,6.1 AC 伺服在机床设备上的应用,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 机构，以及执行部件等。 工作过程：,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。,.,45,6.2 AC伺服选型,选型条件： 伺服电机在选型时需满足以下： 电机最大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 电机的额定扭力连续负载工作扭力 电机最大输出扭力系统所需最大扭力（指加速时扭力） 选型所需计算数据 惯量匹配计算（JL/JM） 运行速度计算 电机转速N=fp*（CMX/CDV）*60/Pt 其中fp为指令脉冲频率，CMX/CDV为电子齿轮比，Pt为编码器分辨率 负载扭矩计算,.,46,6.3 使用时的接线,输入输出接线,.,47,6.3 使用时的接线,输入脉冲串选择（参数PA13） 三种输入波