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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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201楼
看了一页,先顶了再说.
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202楼
不错
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发表于:2007-10-09 19:03:00
203楼
To 刘建新,你好 引用 加为好友 发送留言 2007-10-9 13:02:00
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根线了。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1)对于一般的伺服驱动器,必须接伺服电机的反馈编码器,伺服驱动器+伺服电机=1套伺服装置,自身形成一个小闭环,才能正常工作。若不接伺服电机的反馈编码器,则伺服驱动器提示报警,不能工作。
2)驱动器的编码器输入端一定要接伺服电机上吗?是的。如果接装在导轨上的光栅尺信号是不是也可以?不可以。
控制系统CNC+伺服驱动器+伺服电机,构成半闭环控制。
控制系统CNC+伺服驱动器+伺服电机+导轨上的光栅尺,构成全闭环控制。导轨上光栅尺的信号是直接反馈到控制系统CNC进行处理的。
3)松下的电机,编码器有增量式5线的,据称是省线式的,若采用A、B、Z、U、V、W,Vcc、0V信号方案,并用5线联接,推测是有串行口通讯协议。
但不确认,未仔细研究过,最好问其代理。或许会有业内同行同仁来补充。
绝对式的编码器7线的,中间传输一定是有通讯协议的。
国内主流伺服电机的反馈的编码器,通常是14线的,即A+、A-,B+、B+,Z+、Z-,U+、U-,V+、V-,W+、W-,Vcc、0V,信号对称差分输入以提高抗干扰能力。(无锡百科的就是如此,点击网址http://www.basco.com.cn内有不少基础知识可以看看,欢迎光临)
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发表于:2007-10-09 20:55:00
204楼
楼主辛苦了!
我收下了!
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风越
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205楼
学习学习再学习
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发表于:2007-10-09 22:40:00
206楼
收获不少,谢谢各位了!!
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linas
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发表于:2007-10-10 10:02:00
207楼
刚开始学习伺服,好帖子 ,跟各位学习了。
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发表于:2007-10-10 11:00:00
208楼
呵呵,[color=#0000FF]看来把业界各路高手都吸引过来了[/color]
在这个市场上,很多产品不是说做不出来,而是一个企业首先考虑的是是市场、是利润,是生存。但是在这个竞争激烈的市场如果需要生存,必须是走差异化的路线,在一些别人无法或暂时无法模仿的东西,就是你的生命点。我相信这也就是在针缝领域,有些伺服厂家做的很成功的真正原因。
所以有些人在无法得到这个差异点的时候,就一定要把这个差异点抹杀或者是抹黑。
从人类的发展史来讲,任何的学习、仿造都是值得尊重的,不然到现在还只有遂人可以用火烧熟食吃,其他人只能吃生肉。中国的火药也不会传到欧州去,西方的蒸气机(瓦特发明)也不会到中国来;我看大家上下班还是步行或坐四个人抬的轿子吧(那是中国发明的),火车、汽车、飞机通通停运(因为那是西方发明的),您说,可能么???
大家有时间的话,有个片子叫《大国崛起》,建议找来看一看,感受一下,什么叫忧国忧民,怎么样让民族复兴、强国之梦。。。
当然,对社会的短时间发展来讲,仿造是有缺陷的,有几个原因:一、仿造的成本会低,所以人会等别人做好再去仿造;2、仿造的质量会有所降低,因为仿造的人无法理解或使用原始设计者的相同理念的配件。其实五十年代的日本,六十年代的台湾,七十年代的韩国都是仿造大户。但是仓廪实而知礼节,在经济发展到一定地步,就会引起量变到质变的地步。
如果我们再进一步,从仿造到进一步的改进,再到进一步的创新,那就是另外一片天空了。在日本起步的时候原始的开发很少,可以说基本没有,但是他们从其他国家得到技术和产品后不是简单的仿造,而是在这个基础上面进一步开发。
从这个贴子贴出起,从跟贴上看,总体是是受到大家欢迎的,我也不是一个十全十美的人,更不是天下之事无所不知,也只是抛砖引玉。跟贴的就有不少是做进口伺服的朋友(如西门子、伦茨、三菱的。。。),至少在技术普及上是有合作也有竞争。良性竞争,是正常的也是需要的,没有竞争就没有活力,就会固步自封。
做伺服百科不是一个全新的引导者(请问一下,世界范围谁是?),但百科是一个专业的制造商,在做积极的市场应用普及和推广。而且我的发言也是负责任的,尽可能以专业客观的角度进行介绍,还有我也强调一下,谁也无法保证所说的每一句话都是真理,包括我自己。
但有一点,在伺服技术普及应用上,至少在普及的理念方法上可以不谦虚地讲,我是一个引导者至少是有一个好的创意方法,愿意与大家分享经验。至少目前在伺服技术普及这一块,还未发现有谁受到如此礼遇,贴子从加精再到置顶,当然也非常非常感谢斑竹的鼎力支持。
请问楼上路过的朋友,您认为伺服产品应用技术应该如何普及?国产伺服和进口伺服应该如何参与竞争?国产伺服生产厂家如何在激烈的市场竞争生存下来?
可您的发言,总有种吃不到葡萄就说葡萄酸,相煎何太急的感觉。
还有感谢也欢迎您的参与,钢铁是怎样炼成的?需要高温炉火+波澜壮阔胸怀的大海的海水(淬火)来炼成。
呵呵,还得强调一下,提倡礼貌待人,文明发贴。尊重别人就是尊重自己,反之亦成立。
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发表于:2007-10-10 13:19:00
209楼
学习了,强烈支持楼主技术普及,BS说风凉话的人,建议你另开一个帖子
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付晓
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发表于:2007-10-10 20:37:00
210楼
支持一下!!
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发表于:2007-10-11 11:16:00
211楼
还有,
我对将伺服技术从国外引入国内,对所有参与研发的工程师表示无限理解和尊敬,因为他们付出了那么多的心血和努力。
但是我也有疑问,国家花了两个五年计划的时间,投了那么多纳税人的钱,(我也是纳税人之一,因为经济的无限分解,所以国家每投入的钱,也就是某某分之一的每一个纳税人钱的总和),现在国内市场怎么样?
如果自认为是老大,或自认为是元老,那就应该做做老大的样子,扯起民族产业的大旗,多学学海尔的张瑞敏,迟早有一天将民族的产品推到国外去,去赚老外的钱,那是企业界人士学习的榜样。
(如果不认为是老大,是个前进中的兄弟,那就需要向很多人虚心学习,需要不断努力,也只有这样才会不断进步。。。,百科需要学习需要进步)
不要每每提起工控的不同领域,到处充斥着进口牌子的产品,让好多的业内人士面露羞色。。。。。。
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发表于:2007-10-11 12:58:00
212楼
好
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213楼
支持一下斑竹
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214楼
本人希望学习伺服控制器和伺服电机方面的知识,因为我的工作将从事伺服控制系统和伺服电机的调试,希望各位给我点建议,我该看什么书,从何入手,本人是自动化专业毕业的,但是并无实际工作经验,谢谢给位了.
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215楼
同意楼上的,抵制日货!
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发表于:2007-10-11 20:28:00
216楼
抵制日货,要靠产业界的真功夫,家电市场就是先例,由低端开进,到普及型,再拼中高端。
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发表于:2007-10-12 10:01:00
217楼
我相信,生活需要张弛有度,生命更需要执着,风雨无阻,永不言弃。
这个贴子是我发起的,我也是楼主。现在我也想知道,这种互动的、有众多业内网友参与、共同分享经验的方式,是否还要继续?是否还受到大家的支持?
因为有人提出了疑异,向我发出了挑战,是否我发表的演讲太多了?
如果您认为还需要将这种方式继续下去,那么请您站出来,讲一声,支持一下,也给我一个信心。
如果没有人支持,那么,我在这个贴子里将从此闭嘴,不再发表任何言论。
认为这种分享经验、相互学习、共同进步、交流互动的方式,应该继续下去的朋友,请站出来,说一声。请给我支持,也给我信心!
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路过说两句
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218楼
我觉的现在的国人都有这种思想,不管做什么东西都要求降成本,偷工减料,只要能用就好,就是价格因素,就简单的来说,一个接触器来好了,标的同样大小的电流的触头你跟进口的比一下,差得远了,还有机床方面,最主要的就是导轨,你像进口的人家80年代的产品,到现在基本上他的磨损很少,精度还达的到,像国产的你新的买过来用个一两年,他就磨损的很厉害了,就达不到要求了,要大修了,不是说我媚外,就同样的东西你进口的买过来10W,而国产的只要9W就够了,你用了两年之后,你把这两台东西卖掉的话,进口的假如说能卖个6W,而国产的就只能卖个4W了,这个是现实的,当然国产也有好东西,不是全盘否定,假如说你是投资者,你会选择哪能一样呢??????就国产的伺服电机的编码器,你的只有2500线,而且要接上十几根线才能用,而进口的有好几W线,只要区区四根线说好用了,你说会用哪一种,国产伺服啊,你不要老是模仿,你要走创新,牌子倒是多,可东西呢,还不是只有一个,汤换药不换有什么用?????说起来到是好听,我公司也会做伺服了,!·!!!!!??什么全新啊,全系列化啊???真晕??我宁愿晚几年来投放市场,也要拿好产品,新技术出来?你要想把话讲响,就不要说什么我仿别人是为了降成本啊,减少开发成本啊??????
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linas
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发表于:2007-10-12 11:21:00
219楼
路要一步步走,不能一口吃个胖子,我们应该谅解!
我们大都还是应用人员,不是研发人员,开发新产品研发人员应该好好努力。
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linas
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发表于:2007-10-12 11:26:00
220楼
问个问题:到现在还没有见过直流伺服电机,是不 是直流电机和直
流伺服电机就是一回事啊??
见过直流调速器,西门子的6RA70系列的,这个直流调速是不是就是
直流伺服驱动啊???
一直迷惑,请高手指点指点!
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