9__交流伺服驱动器原理及调试

1、伺服驱动器孙海亮主要内容一、伺服驱动器的种类及结构二、伺服驱动器发展趋势三、伺服驱动器电气原理： 五、伺月艮驱动器的接口:伺服驱动器的控制原理:六、与伺服调节有关的参数七、进给伺服常见报警 八、进给伺服驱动系统常见故障及处理一、伺服驱动器的种类及结构(b)分离式(a)集成式进给驱动装置电源与控制模块的关系图3 1 SINSODRIVE base line 系统概述系统概述SIMODRIVE 611 U町以山以下几部分组成如下紹所示.snuxmiK 802C base line电徐役块坊华榄块功比栈块图3 1 SINSODRIVE base line 系统概述图3 1 SINSODRIVE ba

2、se line 系统概述収轴拧;I儿极图32双轴柠联板，Resolver収轴拧;I儿极XX尅I悴制板.Resolvei选件安装梏 按n 端子 开关存储囲模块 周件 用八数拥 显水和柠制曲板使能按口(3驱动设备总线、注恵x所白螺钉必须累I乩 域人拉知为0«Xm图32双轴柠联板，Resolver肛轴控制板单轴轮制板带Ruso IvorX这叹按【对 m轴版本來说 没休功能用于选件皿:Ifts接11册开关回念倚爲模块13件用rw也示和控制曲板脉冲使能E昭动设备总线注意:所仃嚟仃必须緊固（屏蔽连按处）.赧犬扭矩为伺服驱动器发展趋势伺 服进给系统的 要求1. 调速范围宽Yn Tl min/ Tl

3、 max定位精度高3.有足够的传动刚性和高的速度稳定性 4.快速响应，无超调为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高 的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性， 即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统 在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩 短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。5. 低速大转矩，过载能力强一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚 至半小时内15倍以上的过载能力，在短时间 内可以过载46倍而不损坏。6. 可靠性高要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、 工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振 动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。对电机的要求1、从最低速到最高速电机都能平稳运

4、转，转矩波动要 小，尤其在低速如O.lr/min或更低速时，仍有平稳的 速度而无爬行现象。2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速 大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内 过载46倍而不损坏。3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯 量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和 启动电压。4、电机应能承受频繁启、制动和反转。三. 伺服驱动器的电气控制原理1 外部控制电路结构2.内部电路结构控制电路结构 功率电路结构非熔断丝交流电源1断路器;_2灭弧器IL1L2L3PE注6；I；低通滤波器;DC24V开关电源注1交流电源接地排接 触 器注3 It器離电抗器进给驱动装置电源供

5、电示意图交流伺月艮系统结构图'IR.二软起Psr相动及IPM整泵生N逆变器T.流控制器电路逆变器ia X.HSV-20P电源模块自流公共母线三相380V电源霍尔元件ISPINDLE (SERVO) MOTORibJ220V|控制_i电源开关电源RS232串行口开关电源MPU故障检测电路FPGA一 A42MX09AT89S8252键盘及显示控制第二编码器输入接口脉冲输 入接口门极驱动电路DSPADMC401模拟量接口编码器输出接口PGHSV-20P电源模块结构图T1软启动电阻保险XT1胃流电抗器三相整流桥晶闸管STPERRSTPOWOKDCRDY24V24V-GND输入输出PWR0K1P

6、WR0K2其它监测信号光电隔离微 控 制 器XT1内部制动电阻NBK2BK1制动控制卜|母线电压监测状态显75XT2220A220B控制电源控制电路结构编码器 输入接口功率电路结构IPMi i i二 +AAA四、伺服驱动器的运行控制原理位置环电流环速度环HC控制部分位还控制环連度控制环伺廉增益环PARAM 1825PARAM W20汽30Q移晌指令扭矩控制环landB指令f播补f加减速-+CMR二 OTf比例o-*Hand /LVadi到位宽度PARAM 1816J827GRID信弓歩走计散器II XI IAPC荣侵逬拾变比PARAM 2W2O85DMR2s*J/n/ mMnzPARAM 18

7、16RT法1-+*脉冲 帝值 调整-b臂-*电流控制环转子位测賈检测逸度反馈ISA审行脉冲集码器(EHEHDREQ *REO SD*SD停止中误差:过大 PARAM 1829伺服烛大器S VMClpca -TLTLTLr*pca Ln_njLMctnd Vomd TSACWDMR帆和訥疳4 (Move Camand)連度指令(Velocity CaTmanrf)速度反谨：Tacho. Signal)描令倍率:Cmand Multiply Ratio) 检测倍!Hht«Tting Multiply Ratio) 绝时位芟检测3! Absolute Pulse Coder)C4C8oa电

8、角度的i亍阖腳（电动机1/4转pcb ruum联 B5jrn_r360°五、伺月艮驱动器的接线:1主回路接线:1）驱动器R. S、T电源线的连接；2）驱动器与电动机电源线之间的接线;2.控制电源类接线：1）r . t控制电源接线；2）I/O接口控制电源接线;3信号指令线1）指令接口2）I/O接口3）左?馈農测类接线主回路的接线电呼幾1孙接再生竝电扈册也厲內帧応狀马阳IS1B.便用外楼电辺MB与B2牙l«；P1也对仲復甲阳J伺服系统主回路的接线图CH "P庞厦披制接绝用VDC丄12-24VTL=内邸遽度抽令迅捋33 一内卸理度対分逛择30、一 何服PN29军還和位(

9、PrOS 262桂聃力大谨樟 32二前穀曾清除31CCW鄆动隼止 9二 SV M M 挣 iL 8何腰准备好小 35制JR抿蜜卫%臺机K制动卅竝 C 11 转矩帳利中| c I 40 (Roii-零連復桂出(PrO* )碍1 41伦对编兮嶽用电池爭息对此码农用电池安搭在暫制戏輿氏50COM* |INHCL 1SRV-ON|GAIN 1DIV 1翻飙|CWWEACl.R 1CCWL 1CWLSDYiS-RDY-ALM+ALM-COIN.COIN-BRKOFF*J -TLCZSPCOM-BAT"BATT-FGi- CNSIC(t5W)* CNS!C(t；b.WJ:A23WZI9册冲开策电

10、扱检出OA- ob7 OB 6z7 oFWTOGNDErTGNDCWTUF.1K>-<>-K 1K t>-PULS1PULS2sIgnTSIGN2GND*om"GND22J;$酿A 4&:$2二：24J:5a?2S1 i1 t t41 t561321R相肘冲输岀 Z相肚冲输出CZSPMIM览1 :17空42j:(0-±10VJccw件拒瑕僦«AH10V)cw林帥段制输入(-1O-OV) »速些觇输出 4总矩立桃教出松下伺服驱动器I/F速度控制接线图VDC丄12-24VT了.r肘令林冲紬入皐此33 萨丁 什舉沟平aoWK-0

11、B29P远彳"第皿业迟丼27梱牛M片分亀询择2826柠力戎址掙刃用£ :卜险 烹CC®功站止 9CM»M禁 1E35位豐到达58札幅社於聲放零速康檢出悒升峻码昌胡电沦出电对兀务耳IB堀电泡虫啜4牲制為制时50CQWINHCLsrv-on|GAINDIVC-MODEA-CLRCCWLCWLS-RDY&-RDY-AMALM-CO1N+COIN-BRKOFF*BK<FF-TLCZSPCOM-BATT*BATT-FG更幽-ZES3PULS1PULS2SIGN1凶GN2GNDOA*OA-OB*06-OZ4-ozGNDcz、齐卡GNDm：r：Mnoiw

12、UCWTLSPMIM区c !: 疔 !左A*很相弘冲絵出to 方”右用GN VFONsic<lfs.W)CH Sic f«6.»J忖zg赫冲丹囊电tt输出14.£CCW#童Rl解 ,«IA (OIOV)榆入(-iom>vj亠朗比視粕出“絶牡視枪出松下伺服驱动器I/F位置控制接线图XS30XS336519213、OLTA胖蔽歧pC,M):;SGCNIAA-BR-A+A-B±HNC-21111：CiNDZ十Z-21203XS30.XSH输入开关竝812伺服蜩器SANYOPZ0A03OAlBlP0a伺服强电伺服电源吃IVDC24V 21Y

13、 地便能继电器外部报警何服报猝23244936373043444546+24V24V地ALM1ALM2ALM3ALM4-伺服准备好ERDY2RDY1XT三洋伺服系统与数控系统连接恪AC 3P380/200伺服变压器AC220V編码器反馈电机电源伺服电机SANYOP10B13100BXS六、伺服参数伺服控制是一个比较复杂的过程，参数的使用也相对 比较复杂，一般伺服参数个数少的也有几十个，多的有七.八百个，修改起来比较麻烦。但是总的来说，伺服参数可以分成三类。1.控制类参数2、控制运动功能相关的参数3、逻辑接口相关的一些参数在参数的调节时，我们主要调节与控制功能相关的一些参 数，其他参数只与设计和

14、硬件相关。基本上伺服系统确定以 后，参数也就确定下来，不需要我们调试人员去修改。控制 功能的参数不多，常用的有几个.控制类参数可以选择输入/输出信号定义，内部控制功能选择等。例如：位置指令脉冲方向或速度指令输入取反；是否允许反馈断线报警是否允许CCW极限开关输入；是否允许由系统内部启动S VR-ON控制伺服运动特性调节有关的参数位置比例增益IIIill 设定位置环调节器的比例增益。 设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉 冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。位置前馈增益Ill叢设定位置环的前馈增益。杀设定值越大时，表示在

15、任何频率的指令脉冲下，位 置滞后量越小 位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要彳艮高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0 100%棗设定速度调节器的比例增益。漲设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值 根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。 一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。聚在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的 值。棗设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的 伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负 载惯量越大，设定值越大。棗在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。字轴型各椿

16、的伺巫稀增益敕据单世1进宦各矩旳位置控制坏的増亞.逍行直统与圜窕竽插补（切削加X）时-诸将所冇轴设建相囘 的怡机床貝就定位旳，备轴可改定不同凶忻。环貉増亞舷丸胆位总控制杓响屁妓快.狙如慢成大伺駅聚统 金总定* 僅置偏芜礼 < 辺孟商（I器内就和的IH：冲曲和进蛙連熨的艾區 如下：位W偏埜IT：=进皓述度灿p x艸路増益 单f*i检¥t怕嗟量iUUi litch或："e进iw J± JiL nnv'nln Inch/lihN deg./ai i 11I速度反馈滤波因子I 设定速度反馈低通滤波器特性。 数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。 如果负

17、载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大, 造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如 果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。与位置控制有关的参数I位置超差检测范围I幕设置位置超差报警检测范围。聚在位置控制方式下，当位置偏差计数器的计数值超过本参数值时，伺服驱动器给出位置超差报 警。电子齿轮杀设置位置指令脉冲的分倍频 棗在位置控制方式下，通过对参数设置，可以很方便地与各种脉冲源相匹配，以达到用户理想的控制分 辨率（即角度/脉冲）P x g=N x c x 4P：输入指令的脉冲数G:电子齿轮比N：电机旋转圈数；C：光电编码器线数W现方法一般有两种，通过硬件或通

18、过软件的方式位置指令脉冲输入方式祭设置位置指令脉冲的输入形式。棗通过参数设定为3种输入方式之一；1：两相正交脉冲输入；2：脉冲+方向；3： CCW脉冲/CW脉冲杀CCW是从伺服电机的轴向观察，反时针方向旋转, 定义为正向。聚CW是从伺服电机的轴向观察，顺时针方向旋转， 定义为反向。控制方式选择用于选择伺服驱动器的控制方式。杀0：位置控制方式，接收位置脉冲输入指令; 祭1:模拟速度控制方式，接收模拟速度指令;杀2：模拟转矩控制方式，接收模拟转矩指令;奈3：其他（内部速度控制方式）与速度/转矩控制有关的参数速度指令输入增益祭设置模拟速度指令的电压值与转速的关系。设定值为电压对应的转速值杀只在模拟速

19、度输入方式下有效。棗在模拟速度控制方式下，利用本参数可以调节 模拟速度指令输入的零漂。调整方法如下: 棗将模拟控制输入端与信号地短接。设置参数值,至电机不转。杀电位器转矩指令输入增釦祭设置模拟转矩指令的电压值与转矩的关系。设置值为指令最高电压对应 的转矩值兼只在模拟转矩输入方式下有效最高速度限制兼设置伺服电机的最高限速值。兼与旋转方向无关。杀如果设置值超过额定转速，则实际最高限速为额定转速。其他常用参数杀设置伺服电机的内部转矩限制值。祭任何时候，这个限制都有效主轴定向偏移角度I定位完成范围I棗设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。聚，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于 本参数设定值时，驱动

20、器认为定位已完成.盗在位置控制方式时，输出位置定位完成信号.【戟捋懸式 【败堀单宦检测单位0-32767过底丼招的洒菽戦淮 机谦拔賓与扬令位賈的弟（位器倔筮/汹牺对伍）比到位吃度小时机床卿运指令位出 即认为到拉了“I到达速度范围I棗设置到达速度 祭在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为0N，否则为OFF。棗在位置控制方式下，不用此参数。杀与旋转方向无关。I编码器分辨率I棗设定伺服电机的光电编码器线数;I伺服电机的磁极对数I棗设定伺服电机的磁极对数;位置指令脉冲反馈输入计数空载下调试实验接通伺服驱动器的电源，先进入测试调整模 式,测试调整模式可以执行伺服驱动器的测试操

21、作, 自整定，报警复位和编辑清除.电源模块控制模块和功率模块外佈接找 信号皴点: 就第信弓PLC输人公艾生2呼FLC谕人点 _ 信号M点, 代济g抽挖FLC辂入点脉冲便定.7473273.17253至5?63d>驱动服使能19來自41机氏徒<X421X431复位按钮:外部UVX电旳 只b史用GO.测A片PLC綸出戊侑另敝点, 启动禁止SPPEXT45亘J01515V911248TiT21113ms7NS2ASTAS224V苓考地P24 -P16 JN15N24MM 复位AS1AS2F24M2496631975A16A76B16B15模拟借号礬考地测试门'E3別阱係纟馅3 5

22、6.B14.B24 B20B65.B9IO.B11 BI2.BI3.BMEA-.BB*.BB-.RRuBR-.BCOEO1 BO2B03 BXYA严I X471 I56.A14. A24 A20A65.A9I0.A11 AI2.AI3.AA*-.AA-.A B*.AR-.AR>.AR-.AODA01 A02A03A数字址轲入A X來口数控系统忙X7救7虽範cHAz匚Z驱动器A (1FK7)§5Y故障 摸块使能U)C mkil/KM5C0P5C0"WTUF2V11V1IwT1W1RS232 搖|0o白淹母线P6000OOI00M6000A1I U1 I V1 I W1

23、I PElIx?JX4112| V2|W2| | PE| 止| 庄| | U2| V2|W开V驱动弼B (1FK7)图3 1拎制权辻陆小克图'U厅顾槌块)663蒲»诽體£75.A 6A75.B6B15S3X421M24sP243S As/ AS2M DAUDAU2 AX32X45X461B56. B4B24. B20B65B9OBn.B_2B一3BAB AB BB BIB RB RIR OO.B 01B 02B O3BX411/X412X421X431X441电机编码器，驱动器A /驱动器B：电机编码器连接.驱动器A；电机编码器连接，驱动器B 或者进接何按测吐条统：

24、旋转变压器极瞑频率为432Hz信号端子：!2芯的连接条,最大导线截面2. 5 mma :接触负载1A（250V AC） /2A（30 VDC）;ASli信号触点启动禁止:AS2：端子663的检査信号;电源和脉冲使能端电5芯插头；最大导线截面：l5mmP24：数字输出用外部电源（+24V）；电压范|亂10-30VM24：外部电源基准点;9使能电压（+24V）：基准点：T19：最大电流强度t 500ml663：脉冲使能（+24V）:电压范毎I： 2T30V： <11流消耗:25mA, 24V时19：基准（用于所有的数字输入端）；模拟量输出：5芯插头：对于细芯纟交介线或者实心线，最大导线截面为

25、：0. 5 mm2： 电乐范闱：-10 '+10V；最人电流：3mA；分辨率：8位；75.A：模拟量输出驱动器A；16. A：模拟量输出2,驱动器A：75.B：模拟量输出1，驱动器Ai16. B：模拟屋输岀2,驱动器A；15：菇准（电F地）；进给伺服驱动FANUC 0系统进给轴的驱动使用交流同步 电动机，目前为a系列。根据其负载特性和快a（标准型） aM（高加速特性） aC（经济型） aL（低惯量型）。最大力矩为400 N.mo 0C配置a型;0D配置aC型。 aM加速特性好，从0至最高转速的启动过程为24 ms, 故用于高速加工。X451X461端子,驱动器A：10芯插头，对于细芯绞

26、合线或者实心线，最大导线截而为：05 mm2:56. A：模拟量输入1；14. A：基准h24山模拟星输入2：20. A：基准2：65. A：駆动器专用的控制辭使能:9：使能电压(+24V)；10. A：数字输入0.快速输入:11. A：数字就输入h12. A：字蜃输入2：13. A：数字屋输入3；駅动器专用端子，駆动器A：_10芯插头；对于细芯绞合线或打实心线，最大导线截1加为：0. 5 mm% A+.A：信号A+：A-. A：情号 A-；B+. A：信号 B+；B-. A； fH 号 B；R+. A：信号 R+；R. A：信号 R-：00. A：数字输出0；01. A：数字输出1；02. A：数字输出2；03. A：数字输出3：X452X462X351X471X34端子|駆动器B： 参见X451.驱动器克用端了,駆动器 参见X462.设备总线： 变频器总线。串行接口;用于"SimoCom U”的;讨接口：测试管脚:DAU1：测试管脚1；DAU2I测试營卿2；M：菇准。电源复位（集成LED）复位键.用于打廿电源°红色LED （集成复位键）电源复位（集成LED）