36、单轴机械手定位控制系统的安装与调试；37、伺服电机；38、V90伺服驱动器

单轴机械手定位控制系统的安装与调试《变频及伺服应用技术（西门子）》CONTENTS目录任务导入01任务实施02学习目标①掌握单轴机械手控制的硬件接线图；②能够使用运动控制指令编写机械手控制程序；③能够使用博途软件调试程序；④养成“6S管理”的职业素养。.

5.一、任务导入机械手控制示意图

如图所示，三相步进电机拖动机械手在丝杠上左右滑行，步进电机旋转一周需要1

000个脉冲，每旋转一周行走5.0mm。丝杠上设置3个限位开关，分别是原点开关SQ1、左限（即上限）开关SQ2和右限（即下限）开关SQ3。通过博途软件上的位存储器控制机械手使能、左右点动、绝对定位、相对定位、复位、暂停和回原点，轴的移动距离及速度通过博途软件设置，并将轴的当前位置和速度显示在PLC中。二、任务实施【训练设备和工具】CPU1215CDC/DC/DC步进驱动器安装有博途软件的电脑

西门子CPU1215CDC/DC/DC的PLC1台、3ND583步进驱动器1个、三相步进电机1台、安装有TIAPortalV15软件的计算机1台、网线1根、行程开关或光电开关、电阻若干、《S7-1200可编程控制器系统手册》、通用电工工具1套。步进电机1.硬件电路单轴机械手控制系统接线图1.硬件电路细分设置表2.程序设计观看视频伺服电机《变频及伺服应用技术（西门子）》CONTENTS目录课堂导入01伺服电机的分类02伺服电机的内部结构及工作原理04伺服电机的铭牌和外部结构03课堂小结05学习目标①能说出伺服电机的外部结构和内部结构；②能说出伺服电机的分类；③了解伺服电机的工作原理。④培养知识迁移能力。

伺服电机是将输入的电压信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出，以驱动控制对象，改变控制电压可以改变伺服电机的转向和转速。在自动控制系统中，伺服电机用作执行元件，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机通常用于速度控制和位置控制中。1、课堂导入2、伺服电机的分类按使用的电源性质直流伺服电机交流伺服电机有刷直流电机无刷直流电机按工作原理交流感应异步电机交流永磁同步电机3、伺服电机的铭牌和外部结构低惯量伺服电机（200V）

高惯量伺服电机（400V）西门子SIMOTICSS-1FL6伺服电机是交流永磁同步电机。它分为低惯量伺服电机（200V）和高惯量伺服电机（400V）两种类型。3、伺服电机的铭牌和外部结构伺服电机的铭牌3、伺服电机的铭牌和外部结构低惯量电机低惯量电机更高动态性能•8个功率级别•紧凑设计，更小的安装空间•高动态性能，更快的加减速，更短的周期时间•最大速度高达5000rpm•编码器类型:•增量编码器TTL2500ppr•21位单圈绝对值编码器3、伺服电机的铭牌和外部结构高惯量电机高惯量电机更平稳运行性能•11个功率级别•可靠性设计，可适合恶劣环境•更高的转矩精度和极低的速度波动•最大速度高达4000rpm•编码器类型:•增量编码器TTL2500ppr•20位+4096圈绝对值编码器3、伺服电机的铭牌和外部结构编码器编码器电缆电机抱闸电缆电机动力电缆

SIMOTICSS-1FL6伺服电机可选用增量式编码器和绝对值编码器。编码器

安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。3、伺服电机的铭牌和外部结构增量式编码器不具有断电保持功能，每次驱动器上电后都需要重新回原点。

绝对值编码器由轴的机械位置确定编码，掉电可保持位置（无需电池。绝对值编码器只需要进行一次编码器校准即可，以后断电再上电时不需要重新回原点。定子转子4、伺服电机的内部结构及工作原理编码器前端盖后端盖后轴承前轴承电机动力电缆编码器电缆根据永磁体磁极在转轴中的位置不同，伺服电机可以分为表贴式和内置式两种结构形式。伺服电机的结构4、伺服电机的内部结构及工作原理rrggbbNS⊙⊙⊙⊕⊕ACBZYX⊕伺服电机内部结构示意图伺服电机工作原理示意图永磁同步伺服电机的转速可用下式表示：改变转子的磁极对数或定子绕组的电源频率，均可改变电动机的转速。永磁同步伺服电动机是通过改变定子绕组的电源频率来调节转速的。4、伺服电机的内部结构及工作原理（1）高性能的伺服系统大多采用交流永磁同步伺服电机。（2）西门子伺服电机分为200V的低惯量伺服电机和400V的高惯量伺服电机两种类型。（3）伺服电机的尾部都带有编码器，主要测量电机的实际位置和速度。5、课堂小结伺服驱动器《变频及伺服应用技术（西门子）》CONTENTS目录课堂导入01伺服驱动器的控制方式02V90伺服驱动器的外部结构04V90伺服驱动器的分类03V90伺服驱动系统连接05课堂小结06学习目标①能说出V90伺服驱动器的分类；②知道V90伺服驱动器的外部结构；③会连接V90伺服驱动系统；④培养创新思维能力。

以物体的位置、速度、转矩等作为控制量，以跟踪输入给定信号的任意变化为目的而构建的自动闭环负反馈控制系统，称为伺服控制系统（Servo-ControlSystem）。1、课堂导入伺服控制系统组成原理图

伺服驱动器又称伺服功率放大器。其作用是把控制器送来的信号进行功率放大，用于驱动电机运转，根据控制命令和反馈信号对电机进行连续位置、速度或转矩控制。1、课堂导入伺服控制系统组成原理图27十月20232、伺服驱动器的控制方式

伺服驱动器主要有3种控制方式，分别是位置控制方式、速度控制方式和转矩控制方式。伺服驱动器的工作原理示意图◆性能优异：一键优化及实时优化；支持不同的编码器类型。◆高性价比集成多种控制模式；全功率驱动内置制动电阻；集成抱闸继电器（400V型）。◆易于使用与控制系统的连接简单；易用的V-Assistant调试软件；通用SD卡参数复制。◆运行可靠支持220V/400V两种供电方式；电机防护等级IP65；集成STO安全功能。3、V90伺服驱动器的分类3、V90伺服驱动器的分类

根据控制方式的不同，SINAMICSV90伺服驱动器分为脉冲序列（PTI，PulseTrainInput）和PROFINET通信（PN）两个版本，适用于不同的应用场合。脉冲序列版本（PTI）PROFINET版本（PN）控制接口：•脉冲输入（PTI）•模拟量输入输出•编码器脉冲输出（PTO）•10个数字量输入/6个数字量输出•电机抱闸信号（仅限200V）I/O接口：•--•--•--•4个数字量输入/2个数字量输出•电机抱闸信号（仅限200V）RS485接口：用于通过ModbusRTU/USS与PLC通信两个RJ45连接器：用于与PLC进行PROFINET通信脉冲序列版本（PTI）PROFINET版本（PN）3、V90伺服驱动器的分类3、V90伺服驱动器的分类

根据工作电源的不同，SINAMICSV90伺服驱动器可分为200V伺服驱动器和400V伺服驱动器两种。SINAMICSV90伺服系统1/3AC200…240V低惯量（LI）更加高动态应用3、V90伺服驱动器的分类SINAMICSV90伺服系统3AC380…480V高惯量（HI）更加平稳运行应用3、V90伺服驱动器的分类4、V90伺服驱动器的外部结构脉冲序列版本（PTI）•RS485接口，用于通过MODBUSRTU/USS与PLC通信PROFINET版本（PN）•2个RJ45连接器，用于与PLC进行PROFINET通信状态指示灯•RDY指示驱动就绪/报警

•COM指示通信状态操作面板

•6位7段显示屏

•5个操作按钮电源和电机连接器

•L1、L2、L3接电源•U、V、W接电机制动电阻连接器

•在DCP和R1之间连接一个外部的制动电阻屏蔽板

•更好的EMC防护，更好的电缆固定X4：迷你USB接口•用于连接安装了配置工具的计算机SD卡插槽•复制参数X6：24V电源/STO连接器X7：电机抱闸

连接器（仅用于V90

400V驱动）X8：控制/状态接口脉冲序列版本•50芯•脉冲输入•编码器仿真脉冲输出•DI/DO，AI/AO•电机抱闸

(仅用于V90200V驱动)PROFINET版本•20芯•DI/DO•电机抱闸

(仅用于V90

200V驱动）X9：编码器接口5、V90伺服驱动系统连接⑨迷你USB电缆⑱抱闸电缆①SINAMICSV90伺服驱动器

②熔断器/E型组合电机控制器③

滤波器（选件）④24V直流电源（选件）⑤外部制动电阻⑥外部抱闸继电器（第三方设备）⑦SIMOTICSS-1FL6伺服电机⑧串行电缆（RS485）⑩微型SD卡⑪上位机⑫I/O电缆（50针，1m）

⑬带终端适配器的I/O

电缆（50针，0.5m）⑭编码器