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伺服驱动器的问与答
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WXbasco
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发表于:2007-07-05 21:22:00
楼主
[color=#0000FF][b]关与交流伺服驱动器问答伺服电机问答;别名,伺服驱动器 伺服电机驱动器 伺服马达驱动器 全数字交流伺服驱动器 Servo drive Servo motor。伺服产品可靠性?伺服驱动伺服电机价格=?还有性价比?相关产品?还有什么想要知道值得关注期待的呢,,,业内众多网友,宝贵经验,与您互动,精彩分享,下面内容有详细介绍。。。 [/b][/color]
关与交流伺服驱动器的问与答,下面内容有些是原创,也有些是摘录。权当是对业界同仁抛砖引玉。。。。。。
[b]关于伺服的应用。[/b]有很多方面,连一个小小的电磁调压阀,也可以算上一个伺服系统。其他伺服应用如火炮或雷达,用作随动,要求实时性好,动态响应快,超调小,精度在其次。如果是机床,则经常用作恒速,位置高精度,实时性要求不高。
首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上,则控制部分硬件可以设计得相对简单一些,成本也相应低些。如果用于军工,则内部固件设计时控制算法应该更灵活,比如提供位置环滤波、速度环滤波、非线性、最优化或智能化算法。当然不需要在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类型的产品。
交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、包装机、弹簧机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备有广阔的应用。
[b]关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。[/b]步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。
虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。如:1、制精度不同;2、低频特性不同 3、矩频特性不同 4、过载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应性能不同。
交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
[b]有关伺服零点开关的问题。[/b]找零的方法有很多种,可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以伺服电机自身完成(有些品牌伺服电机有完整的回原点功能),也可通过上位机配合伺服完成,但回原点的原理基本上常见的有以下几种。
一、伺服电机寻找原点时,当碰到原点开关时,马上减速停止,以此点为原点。
二、回原点时直接寻找编码器的Z相信号,当有Z相信号时,马上减速停止。这种回原方法一般只应用在旋转轴,且回原速度不高,精度也不高。
[b]同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。[/b]这个情况,得知道伺服是不是调得很软?常见伺服是用脉冲控制的,那么,位置环的比例增益,速度环比例增益、积分时间常数分别是多少?
位置环比例增益:21rad/s
速度环比例增益:105rad/s
速度环积分时间常数:84ms
[b]关于伺服的三种控制方式,[/b]一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的?
速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求,满足何种运动功能来选择。
如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高,或者,基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率(比如大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。
换一种说法是:
1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制: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,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。
[b]怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别?[/b]
看驱动器上的错误、报警号,然后查手册。如果连报警都没有了,那自然就是驱动器故障,当然,还有可能是根本伺服就没有故障,而是控制信号错误导致伺服没有动作。
除了看驱动器上的错误、报警号,然后查手册外,有时最直接判断方法是更换,如X与Z轴伺服换(型号相同才可以)。或修改参数,如把X轴锁住,不让系统检测X轴
但应注意:X轴与Z轴互换,即使型号相同,进口设备也可能因为负载不同、参数不同而产生问题。当然,如果是国产设备,通常不会针对使用情况调整伺服参数,一般不会有问题。但应注意X轴与Z轴电机功率转矩是否相同、电机丝杆是否直联以及电子齿轮减速比方面事宜。(更多内容网址http://www.basco.com.cn欢迎光临)
[b] 关于交流伺服电机的几个问题:[/b]
[b]问(A):交流同步伺服、交流异步伺服的额定转速与极数是否有关?n1=60f/2p?额定转速以下输出恒转矩,额定转速以上恒功率,那么额定转速的界定是由电机本身的机械决定还是驱动器来决定?[/b]
有关,同步转速n1=60f/2p,异步机还有滑差s,n=(1-s)n1,同步机n=n1,2p为极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。
额定转速可以由几个方面决定:同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允许的驱动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等,最主要还是反电势;异步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。
额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。
[b]问(B):交、直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形式?但直流无刷伺服的电流方向也变化?是否可以理解为交流?交流伺服是否是以直流无刷伺服的原理为基础演变的?[/b]
答:交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服,无刷驱动相当于整流子数为6(7)的有刷直流电机的控制精度,一般低速特性较差。商业上也有称他为交流伺服,仅因为他甩掉了电刷,但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的调速比无刷电机绝难达到。
直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种,不过是矩形波供电,而通常说的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机”,主要考虑到无刷马达的控制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器,实现“电子换向”,从直流母线侧看相当于直流电机。
直流伺服用于直流电机,不是直流无刷电机;直流无刷电机与交流伺服电机其实是一回事,就是交流同步电机(交流永磁同步伺服电机)。
[b]问(C):电机的极对数?[/b]
答:n1=60*f/2p
p一般表示电机的极对数数,2p是极数。
1对极包括N极和S极,极数当然是极对数的两倍。
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发表于:2007-09-26 10:19:00
181楼
to basco 先進:
文章寫的真好,小弟欽佩.感謝你.
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发表于:2007-09-26 10:27:00
182楼
To 陳瑞昆,过奖了,不客气,同样谢谢您的支持。
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发表于:2007-09-27 04:21:00
183楼
好贴收藏了又学了不少知识呀
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发表于:2007-09-27 14:47:00
184楼
好贴!已收藏!
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发表于:2007-09-29 21:01:00
185楼
好文章!
顶下!
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发表于:2007-10-03 20:54:00
186楼
精彩!
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发表于:2007-10-04 10:13:00
187楼
问个问题:
有一数控车床,国庆节休息时,打扫了一下电气箱里的卫生,用气泵吹的。
今天上班就出了故障:414
一交流伺服单元的液晶显示屏上显示“-”,我看说明是:NOT READY
另一交流伺服单元的液晶示屏上显示“8.”,好你也不正常。
测量了一下输入电压,3相220V,正常。
请问是什么原因,拜托各位大侠,车间等着工作呢。
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发表于:2007-10-04 11:05:00
188楼
好贴,感谢
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firstrazor
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发表于:2007-10-04 11:28:00
189楼
两台同时出故障,内部问题的可能性很低,找外部原因吧?可能是门没关好等等?
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发表于:2007-10-06 10:29:00
190楼
别人的经验教训(引用,变频器的清洁除尘):
请不要用压缩空气吹变频器:今天东莞一家塑料厂送一台F540-110KW变频器来维修,原因是电工用压缩空气给变频器吹尘,压缩空气一般含有水气,加上变频器尘比较多,开机后变频器没显示,经检查电路板有短路而损坏电源!给变频器吹尘最好用电吹风!
。。。。
今天又见到有人用压缩空气给变频器清尘时,把变频器主板弄坏了,可能是把脏东西吹到主板上引起短路而搞坏的,压缩空气通常带有水份,而且风力太大,最好用电吹风,没有经验的就不要去清理电路板,只清理风扇及散热铝片的尘就可以了。
伺服驱动器的清尘清洁工作和变频器的要求较为类似。提醒一下,尤其是逢到较长的节假日,工厂往往要搞车间现场整理,机床保洁时要注意,脏东西尤其害怕如:细小铁丝、铁屑、金属粉尘什么的。
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发表于:2007-10-06 17:41:00
191楼
不错的引用经验!不过楼主的ID似乎又犯规了,呵呵!
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T22
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发表于:2007-10-06 20:13:00
192楼
绝对编码器标定“0”后,掉电后这个“0”是否还有效?
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发表于:2007-10-07 09:30:00
193楼
呵呵,笔误,那就改一下。。。
既然朋友们有需求,就继续[color=#0000FF]介绍点伺服装置日常维护保养方面的一般要求[/color]:
*** 保养与维护
伺服驱动器在保修期间按如下规定:
保修期间出厂后18个月内或交给最终用户1年内
*** 注意事项
电源接通/切断操作应当由操作人员自己动手;
电源切断后有一段时间内电路保持着高电压充电状态,检查工作应当在电源切断后面板上的LED灯熄灭后约5分钟开始进行;
不要进行绝缘电阻测量这样将损坏驱动器;
*** 日常检查
在系统正常动作的状态请确认如下项目
1 环境温度湿度是否正常是否有尘粒异物等
2 电机有否异常声音及振动
3 有否异常发热或有异味
4 周围温度是否过高
5 面板是否清洁
6 是否有松脱的连接或不正确的引脚位置
7 输出电流监视表示是否与通常值相差很大
8 伺服驱动器侧/下部安装的冷却风扇是否正常运转
*** 定期检查
定期保养时请确认以下项目:
1 是否存在松开的螺丝
2 是否存在过热迹象
3 是否存在灼伤的端子
*** 部件替换指南
注意 为了检查或修理零部件的拆卸工作,应有生产制造公司或销售代理来实施,零件替换周期取决于实际运行条件和设备的使用情况;失效的零件应立即调换和修理。
设备 零件 标准替换周期 备注
滤波电容器 约5年
冷却风扇 约3年
驱动器印制板上的铝电解电容器 约3年
电机轴承 3-5年
油封 5000小时
电机编码器 3-5年
这里所提示的替换周期仅供参考,不管标准替换周期如何,任何零件一经发现失效应,立即替换或维修。
(是一般的要求,基本上适用于大部分伺服驱动器伺服电机,不管是进口的还是国产的,当然也包括无锡百科伺服了)
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发表于:2007-10-07 09:55:00
194楼
To T22:绝对编码器标定“0”后,掉电后这个“0”是否还有效?
按物理刻划的绝对式编码器的工作原理,掉电后这个“0”应是有效的,重新上电若机床自身无机械移位,应仍是“0”。
“伪绝对编码器”掉电后“0”是否也是如此,不是很清楚,未试过。
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波恩
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发表于:2007-10-07 10:55:00
195楼
日系靠电池维系的伪绝对,系统掉电后,估计移动量超过一圈也照样会丢。
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发表于:2007-10-09 09:44:00
196楼
[color=#0000FF]2007中国国际缝制设备展伺服装置掠影[/color]
中国国际缝制设备展览会(2007)共为期4天,于2007年9月26日——9月29日在上海新国际博览中心举行。
本次展会共有9个场馆,展出面积突破十万平方米,有来自美国、德国、意大利、日本、韩国、中国台湾、香港等19个国家和地区206家海外企业,我国境内1071家缝制机械生产企业参展,有上工、申贝、飞跃、标准、中捷、杰克、宝石、通宇等等国内知名缝制设备整机提供商悉数上阵。
在本次展会上明显感受到伺服装置作为缝制类设备运动控制的一个发展趋势。(缝制类设备总的发展方向,无油直驱、自动化、智能化、集成化、高效节能、环保等发展方向,代表着当今世界缝制机械发展方向和最高水平,限于篇幅一笔带过),缝制类设备运动控制的发展趋势从下面几个小点可看出:
1)工业缝纫机中已主推无油直驱式,电脑平缝机(伺服驱动),电脑直驱平缝打扣机,逐步替代原来老式机械式离合器电机的动力方式。如:大一些的工业缝纫机整机提供商,其展出新式无油直驱式和老式机械驱动式,从展出面积台数规格基本上新式老式平分秋色,各占50%,而新式无油直驱式往往在醒目位置,也是各家宣传的重点。
对整机用户来说,无油直驱式(伺服)优点在于:直驱无油结构,极低线张力,令线迹更加完美,节电约40%,省人工降成本,提高工效,尤其在嗓音振动、节省空间上,更加合理。
只是工业无油直驱缝纫机所用的伺服属专用伺服,伺服电机的反馈编码器分辩率也不高(360ppr,1024ppr),但对缝纫机来说已够用了;工业缝纫机的伺服驱动器,已将缝纫机的一些缝制工艺针迹花色集成到伺服里去了;从技术角度看,目前有些产品种类已基本上和国际同步。
2)直驱高速电脑包缝机(产品已推出,如杰克),符合工业缝纫机机电一体化发展的大方向,目前在国内乃至国际上属先进之列。
3)电脑锈花机普遍采用伺服驱动装置。其控制系统中可将图案(图片)通过软件转换为可执行格式;绣出的产品(作品),装裱在镜框中可以当作画来出售(如山水,油画,书法,人物肖像等等)。
(展会后,算是更加明白,前次买的几件刺绣作品是怎么出来的了,看来苏州刺绣的市场是免不了要受到影响了。。。)
4)衍缝机。就是用来缝每个人家里被子的机器,大型超市家纺区常会有这样被子卖的,如七孔春秋凉被等等。目前正由步进驱动方式向伺服装置驱动方式过渡。
5)电脑横机。就是用来织羊毛衫的机器(估计冬天我们每个人都穿过的),由步进改用伺服装置驱动方式,已得到比较多的应用。
6)服装自动裁切机器。如展会上见到激光无接触切割打样机,高速多层布重载型自动裁切机,已普遍采用伺服装置作为进给驱动了。
无锡百科作为伺服功能部件制造商在本次展会上参展。
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发表于:2007-10-09 09:52:00
197楼
楼主不错,还是从善如流的。作论坛也是好贴不断,好人。
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WXbasco
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198楼
谢谢敏行,大家都一样,好人好梦,只是讷于言而敏于行,好人会有好报。我相信好人一生平安!
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刘建新
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199楼
我刚入门,我想请问一下,
1: 对于一般的驱动器,如果不接编码器输入信号,能不能使驱动器输出电压驱动电机,还是说必需接编码器驱动器才会输出电压驱动电机.
2: 驱动器的编码器输入端一定要接电机上的吗,如果接装在导轨上的光栅尺信号是不是也可以.
3: 松下的电机,编码器有增量式5线的,绝对式的7线的,这中间传输是不是有什么协议,因为我看到有些电机的编码器要输出a+,a-,B+,B-,Z+,Z-等,这样就不只5跟线了.
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black
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发表于:2007-10-09 13:28:00
200楼
很长的文章。
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