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1、台湾永宏.上海范堤.厦门永陞 产品处,伺服培训,培训大纲,伺服概述A3伺服产品伺服选型,第一章：伺服概述 FATEK-值得您信赖的品牌,第一章：伺服概述,1.1 伺服Servo:,伺服来源于希腊语的Servus (英语为Slave:奴隶)。 奴隶的作用是忠实地遵从主人的命令从事劳力工作（服从/服务）。 特点目标指令，能够高精度、灵敏、迅速、自动作出动作反应的装置。,遵命!主人,实物,第一章：伺服概述,1.2 伺服定义,伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出，能够跟随输入量（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统。 在自动控制系统中，能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统，亦称伺
2、服系统。 伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。,第一章：伺服概述,1.3 自动控制应用举例:,生活中自动控制的例子,水量（少、一半、7成程度、 全满）需要时间（需要点時間；快点；慢慢地）,这个时候的人行动 扭开关 监视水龙头的水流 调节开关的大小 监视杯子里的水流 当目标水量接近时 关闭开关,人根据杯子的水量、无意识地思考需要时间。,指示：手（肌肉）指挥,第一章：伺服概述,从系统组成元件的性质来看:有电气伺服系统、液压伺服系统和电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等 从系统输出量的物理性质来看:有速度或加速度
3、伺服系统和位置伺服系统等 从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看:有模拟式伺服系统和数字式伺服系统 从系统的结构特点来看:有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。,1.4 伺服系统分类:,第一章：伺服概述,A、开环-即无位置反馈的系统 其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达。 它的结构简单、易于控制，但缺点是精度差，低速不平稳，扭矩小。 一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。,B、闭环-误差控制随动随动系统 数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差值。 主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。,第一章：伺服概述
4、,半闭环伺服系统 半闭环伺服系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。,第一章：伺服概述,1.4伺服系统的架构,負荷 （球等）,感应器数据(位置,状態）,驱动器 （伺服放大器）,马达 （伺服马达）,指令信号 （位置、速度、力矩）,反馈信号 （位置、完成信号、状態信号）,反馈器（感应器）,控制器 （PLC等）,第一章：伺服概述,1.4伺服系统的架构,位 置 控制器,外部速度,外部扭矩,位置脉冲,数字輸入,数字輸出,模拟量輸出监控,ABZ輸出,I/O及控制电缆,速 度 控制器,电 流 控制器,GATE DRIVER,数据
5、线,串列通訊,编码器电缆,ENCODER SIGNAL,CURRENT SENSOR,伺服同步 參数調整 介面处理,编 码 器 信号处理,电 流 信号处理,RS-232 RS-485,第一章：伺服概述,1.5伺服驱动器的构成,伺服放大器的构成伺服放大器的构成,伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器。属于伺服系统的一部分。 一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。,位置,电流,速度,电流 变换,伺服电机,位置环,速度环,电流环,速度 感应器,位置 感应器,伺服系统
6、放大器基本构成图,负载,第一章：伺服概述,1.5伺服电机的构成,伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中驱动控制对象运转的发动机，可把接收到的电压信号转化为转矩和转速（以角速度或角位移方式）来驱动控制对象，使控制速度，位置精度非常准确。,Unicon A3 采用三相永磁同步电机为驱动电机。电机分为定子和转子,定子是由铁心,内装成星形或者三角形的三相交流绕组构成,它是电机的电枢绕组,用以产生同步旋转磁场;转子是由高磁性材料组成例如稀土制成的永磁式转子.转子位置感应器主要是我们常用的编码器或者旋转变压器等组成.,第一章：伺服概述,1.5伺服电机的结构,马达轴,转子（永久磁石）,定子（线
7、圈）,刹车（可选）,感应器,转子,转子,转子,感应器,轴承,动力线 接口,编码器 线接口,第一章：伺服概述,1.6 伺服电机的编码器,作用：速度控制或位置控制系统的检测元件. 类别：数字传感器 分类：增量型和绝对型。,增量式编码器 将位移转换成周期性的电信号， 再把电信号转变成计数脉冲，用 脉冲的个数表示位移的大小。,绝对式编码器 每一个位置对应一个确定的数字码 因此它的示值只与测量的起始和终止 位置有关，而与测量的中间过程无关,码盘刻线的差别,第一章：伺服概述,2.1 伺服与变频的区别, 变频电机特长优点： 1.维护容易。 2.耐环境性佳。 3.高速时，转矩特性佳。 4.可制做大容量，效率佳
8、。 5.构造坚固。 6.低价。,变频电机缺点： 1. 无法作高动态加减速 2. 低转速, 控速难平稳 3. 小容量机种，效率差。 4 . 停电时，无法动态剎车。,变频电机适用场合： 1. 控速变化较不激烈的产业 2. 大容量驱动功率需求。,第一章：伺服概述,2.2 伺服与步进的区别,第一章：伺服概述,2.3 DC 直流伺服马达,特长优点： 1.伺服驱动器构造简单。 2.停电时可发电剎车。 3.体积小、价格低。 4.效率佳。,缺点： 1.整流子外围需定期保养。 2.碳刷磨耗产生(碳粉)，无法应用于要求凊絜的场所。 3.因整流器碳刷的问题，高速时转矩差。 4.永久磁石有消磁的可能。,第一章：伺服概
9、述,2.4 伺服控制模式,P(位置)控制S(速度)控制T(扭矩)控制,第一章：伺服概述,3.1 一个好伺服必须具备的,高一致性、适应性,当整个机构来回运动时,面对实时变化的摩擦力及工件的更换, 保持一致的性能是很重要的. 每一次的速度变化曲线是否一致 每一次的位置变化曲线是否一致,第一章：伺服概述,3.1 一个好伺服必须具备的,与负载对应的响应频宽 (JL + 1)*频宽(Hz) = 500,比如 JL = 9 , 頻宽 = 45HzJL = 4 , 頻宽 = 90Hz,实际转动角度不能过多超越角度命令,在位置模式, 一般要求不能有明显的超越量, 至于超越量大小的容許与应用场合相关. 在速度模
10、式, 比较可以容許较大超越量,第一章结束,第二章：A3伺服产品 FATEK-值得您信赖的品牌,一、产品特色,一、 大幅降低电机脉冲转矩,10极电机转子、12极电机定子 （5对极）设计- 降低65%电机脉冲转矩- 提高20%的效率- 低损失，超轻小型化，低振动场合,定子,转子,n=60f/p=3000/p 其中 n: 电机转速 f: 我国电网采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分； 2对极对数电机转速：3000/2=1500转/分 4对极对数电机转速：3000/4=750转/分,电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭距就越大；,一、产品特色,二、 优化的马达电磁
11、结构设计,伺服电机的定子采用全新的叠压和拼接技术- 降低电机温升， - 改善电机电磁特性- 提高效率和可靠性。,产品特色,三、 伺服电机高、大、上的硬件配置,高、大、上的硬件配置 - 100W 7.5KW 功率段范围，机种齐全- 搭配2500PPR(亨士乐）/17Bit （多摩川）编码器- 10003000RPM 不同转速可选（可定制转速）- 小、中、大惯量可选- 带制动/不带制动；油封/不带油封可选- 高精致外观、低噪音、低震动的设计 ,四、优越的响应性能,快速定位与高响应优异的性能 - 整定时间1ms为0.84ms - 速度响应频宽为500 Hz - 空载从-3000rpm 3000rpm
12、加速时间为7ms,产品特色,五、其他性能,机能多元性- 具备位置、速度、转矩3种控制模可自如切换，可搭配各 种控制系统，达成最佳化的应用组合 主回路/控制回路电源分离-保护协调性佳，点检容易 内建回生刹车晶体- 400W驱动器标准内置- 外接制动电阻时，需要将内置电阻去掉，不可同时使用 保护机制完善-多种异常警报 专用上位机软件调试参数，灵活方便- RS232/485接口-软件简单易用,一、产品特色,100W7.5KW 2KW 单三相220VAC 3KW 三相380VAC,伺服驱动器 二、命名规则,USD A3 01 2 0 A B00 B,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7
13、),(8),400-2KW有型号区分，其他型号的标配有,伺服电机 二、命名规则,USM A3 01 S 10 R 40 A,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),型号与规格表 二、命名规则,型号与规格表（续一） 二、命名规则,型号与规格表（续二） 二、命名规则,型号与规格表（续三） 二、命名规则,型号与规格表（续四） 二、命名规则,动力线命名规则 二、命名规则,USM A3 PL 03M 1.0 LB,(1),(2),(3),(4),(5),(6),动力线,1KW动力线,750W动力线,动力线型号与规格表 二、命名规则,1KW外型,750W外型,动力线型号与规
14、格表(续） 二、命名规则,编码器线命名规则 二、命名规则,USM A3 CN3 03M L,(1),(2),(3),(4),(5),编码器线,举例,1KW编码器线,750W编码器线,I.O控制插头命名 二、命名规则,USM A3 CN2 50PIN,(1),(2),(3),(4),IO控制插头,举例：,其他可选购配件列表 二、命名规则,产品配线示意 三、产品配线,特殊型号订购流程 四、其他,四、其他,最佳销售奖,第三章：伺服选型 FATEK-值得您信赖的品牌,Step 1. 电机选型Step 2. 配线Step 3. 调机,试机事项,试机事项,1.1 电机选型 (电机的马力数是否足够或负载惯量
15、是否太大)1.1.1 取代现行使用者(1) 检查电机瓦特数= 小瓦特数扭矩输出较小，相同额定转速的750W电机相较400W电机的扭矩输出为750/400 约1.87倍(2) 检查电机额定转速 (1000, 2000, 3000RPM) = 例如:现行客户使用电机为相同瓦特数 750W但额定转速是 2000RPM则扭矩为3000/2000=1.5倍 也就是其可输出最大扭矩大约是1.5倍 = 750W*1.5 = 1125W 约1KW 额定转速3000RPM。 (3) 检查电机惯量= 现行市场有低、中、高惯量等不同的电机，选择低或中高惯量的电机视使用者的需求而定，一般而言中高惯量的电机通常其额定转速较低为1500,2000RPM，也就意味其输出扭矩较相同瓦特数额定转速3000RPM的电机为高。,
