Copley驅(qū)動(dòng)器用戶指南--精選文檔

1、Copley驅(qū)動(dòng)器總結(jié)一、 驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)介Xenus提供三種版本的驅(qū)動(dòng)器版本支持的反饋類型標(biāo)準(zhǔn)版本正交編碼器-S版模擬正弦/余弦編碼器-R版無刷解析器-S和-R版本可以從模擬正弦/余弦編碼器和無刷解析器中模擬出正交編碼器的輸出信號(hào)，我們的驅(qū)動(dòng)器是XTL-230-40，輸入標(biāo)準(zhǔn)版本，支持正交編碼器。驅(qū)動(dòng)器可以以以下幾種方式進(jìn)行操作：1. 作為一個(gè)傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接受外部控制器發(fā)出的電流，速度和位置信號(hào)。在電流和速度模式下，可以接受正負(fù)10V的模擬信號(hào)；占空比50%的PWM波，或者PWM/極性輸入。在位置模式下，輸入可以是從步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)出的位置增量命令(以脈沖方向格式或者遞增遞減計(jì)數(shù)格式)或者是

2、從主編碼器輸出的A/B正交指令。2. 作為CANopen網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)。3. 作為DeviceNET網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)。4. 作為一個(gè)獨(dú)立的控制器運(yùn)行虛擬機(jī)上的程序，或者通過RS232串口運(yùn)行ASCII碼格式的指令。電源：型號(hào)編碼器類型持續(xù)電流峰值電流電壓XTL-230-40正交編碼器20A40A100-240V交流電頻率47-63HZ另外還需要一個(gè)獨(dú)立的+24V電源給內(nèi)部控制電路供電，這個(gè)電源跟主電源隔離開來。這個(gè)設(shè)計(jì)保證了主電源斷開，+24v電源不斷開的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)器能保留位置信息和通信。CME2CME2是對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行配置和調(diào)試的軟件，通過RS232串口連接電腦和驅(qū)動(dòng)器。所有的配置驅(qū)動(dòng)器的操作都

3、可以通過這個(gè)軟件完成。電機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為.CCM文件，驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為.CCX文件。二、 驅(qū)動(dòng)器操作供電和接地圖電源交流電壓經(jīng)過整流濾波輸出直流驅(qū)動(dòng)PWM逆變器。+24V電源經(jīng)過一個(gè)DC/DC變換器，產(chǎn)生控制電路所需的電壓和一個(gè)+5V電源給HALL電路和編碼器供電。操作模式控制環(huán)的嵌套和模式驅(qū)動(dòng)器可以使用最多三個(gè)嵌套的控制環(huán)，電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)在三種相關(guān)聯(lián)的模式下控制電機(jī)控制環(huán)圖解在位置模式下，驅(qū)動(dòng)器用到了三個(gè)環(huán)。如上圖所示，位置環(huán)驅(qū)動(dòng)速度環(huán)，速度環(huán)驅(qū)動(dòng)電流環(huán)。在速度模式下，速度環(huán)驅(qū)動(dòng)電流環(huán)，在電流模式下，電流環(huán)直接由外部或內(nèi)部的電流指令驅(qū)動(dòng)。環(huán)路基本屬性這些環(huán)路和一般的伺服控制環(huán)路有一些相同

4、的屬性環(huán)路屬性描述命令輸入每個(gè)環(huán)路給定一個(gè)需要達(dá)到的值。例如，速度環(huán)接受一個(gè)速度指令，它是期望的電動(dòng)機(jī)速度限制每個(gè)環(huán)路上都有限制，以保護(hù)電機(jī)或者機(jī)械系統(tǒng)反饋伺服控制環(huán)接受反饋。如位置環(huán)把電機(jī)的實(shí)際位置作為反饋。增益這些是伺服環(huán)路的數(shù)學(xué)方程中的常數(shù)值，通過這些值可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)器，提高驅(qū)動(dòng)器的性能。調(diào)整這些值被稱為環(huán)路整定。輸出環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以被用作命令信號(hào)輸入到另一控制回路或輸入到功率放大器中。電流模式和電流環(huán)電流環(huán)的前端是一個(gè)限制模塊，限制模塊接收一個(gè)電流指令，然后輸出一個(gè)受到限制的電流，這個(gè)電流減去實(shí)際的電流，得到一個(gè)偏差信號(hào)，經(jīng)過P,I調(diào)節(jié)得到一個(gè)指令，這個(gè)指令然后施加到驅(qū)動(dòng)

5、器的功率級(jí)。電流環(huán)的輸入1. 驅(qū)動(dòng)器的模擬輸入或者PWM輸入2. CANopen, DeviceNet, or RS-232 Serial輸入3. Copley虛擬運(yùn)動(dòng)控制程序4. 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的函數(shù)發(fā)生器偏移在速度或者位置模式下，電流指令是由速度環(huán)產(chǎn)生的。在某些應(yīng)用中，會(huì)有一個(gè)持續(xù)的力作用于電機(jī)，最典型的是一個(gè)豎直的軸，受到一個(gè)恒定的重力作用，這個(gè)時(shí)候需要在電流指令中加一個(gè)偏移量。限制電流指令受到以下參數(shù)限制(可由用戶設(shè)置)限制描述峰值電流限制驅(qū)動(dòng)器在短時(shí)間內(nèi)能產(chǎn)生的最大電流，這個(gè)值不能超過驅(qū)動(dòng)器的額定峰值電流值(即40A)持續(xù)電流限制驅(qū)動(dòng)器能產(chǎn)生的最大的持續(xù)電流I2T時(shí)間限制電機(jī)以最大電流運(yùn)

6、行的最大時(shí)間，超過此值必須減小電流到持續(xù)電流值，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤Ramp電流指令的變化率電流環(huán)輸出電流環(huán)的輸出是一個(gè)指令，改變驅(qū)動(dòng)器PWM輸出級(jí)的占空比。自動(dòng)整定CME2提供一個(gè)電流環(huán)的自動(dòng)整定功能，能夠自動(dòng)調(diào)整P和I的值。速度模式和速度環(huán)速度環(huán)路圖速度環(huán)的限制模塊接收一個(gè)速度指令，經(jīng)過輸入濾波器，輸出一個(gè)經(jīng)過限制的速度指令，這個(gè)指令減去實(shí)際的速度，得到偏差信號(hào)，經(jīng)過，調(diào)節(jié)，在經(jīng)過一個(gè)數(shù)字濾波器，得到一個(gè)電流指令，輸入到電流環(huán)當(dāng)中。輸入速度模式下，速度指令輸入可以是： 驅(qū)動(dòng)器的模擬輸入或者PWM輸入 CANopen, DeviceNet, or RS-232 Serial. Copley虛擬運(yùn)動(dòng)

7、控制程序 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部函數(shù)發(fā)生器在位置模式下，速度指令是由位置環(huán)產(chǎn)生的。速度環(huán)限制為了保護(hù)電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)，速度指令受到以下幾個(gè)參數(shù)限制限制描述速度限制設(shè)置輸入到速度環(huán)的最大速度指令值加速度限制設(shè)置最大加速度減速度限制設(shè)置最大減速度Fast Stop Ramp當(dāng)硬件禁用的時(shí)候指定速度環(huán)的減速度(軟件禁用的時(shí)候，這個(gè)參數(shù)不使用)如果設(shè)置了制動(dòng)延時(shí)，那么電機(jī)在制動(dòng)之前按照這個(gè)減速度減速。這個(gè)參數(shù)僅用在速度模式當(dāng)中，在位置模式，軌跡生成器控制電機(jī)的受控停止。*關(guān)于Fast stop ramp參數(shù)，有一個(gè)例外，如果發(fā)生一個(gè)non-latched error,那么驅(qū)動(dòng)器切換到速度模式。上圖顯示了幾個(gè)參數(shù)對(duì)速

8、度指令的影響。速度環(huán)增益也是兩個(gè)，P和I 速度環(huán)指令和輸出濾波器速度環(huán)有兩個(gè)數(shù)字濾波器，輸入濾波器減小噪聲信號(hào)，輸出濾波器減少共振。兩個(gè)數(shù)字濾波器可以配置為：低通濾波器和用戶自定義濾波器。速度環(huán)輸出速度環(huán)的輸出是電流指令，作為電流環(huán)的輸入位置模式和位置環(huán)驅(qū)動(dòng)器從CAN接口、串行總線或者虛擬運(yùn)動(dòng)控制程序接受位置指令。當(dāng)使用數(shù)字或模擬輸入時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部軌跡生成器按照限制參數(shù)計(jì)算一個(gè)梯形軌跡出來。當(dāng)使用CAN總線，串行總線，或虛擬控制程序的時(shí)候，可以生成梯形曲線或者S型曲線。軌跡生成器接受位置指令，實(shí)時(shí)更新運(yùn)動(dòng)曲線。軌跡生成器的輸出是一個(gè)瞬時(shí)的位置指令。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡的速度和加速度，這些信號(hào)經(jīng)

9、過位置環(huán)處理，得到一個(gè)速度指令，作為速度環(huán)的輸入。*如果把最大加速度設(shè)置為0的話，就可以把軌跡生成器旁路掉。軌跡限制在位置模式，軌跡發(fā)生器應(yīng)用以下幾個(gè)參數(shù)，生成運(yùn)動(dòng)軌跡限制描述最大速度運(yùn)動(dòng)軌跡的最大速度最大加速度運(yùn)動(dòng)軌跡的最大加速度最大減速度運(yùn)動(dòng)軌跡的最大減速度位置環(huán)輸入輸入描述軌跡速度輪廓的瞬時(shí)速度值，用來計(jì)算速度前饋值軌跡加速度輪廓的瞬時(shí)加/減速度值，用來計(jì)算加速度前饋值位置限制輪廓的瞬時(shí)指令位置，減去實(shí)際的位置值，得到一個(gè)偏差位置環(huán)增益增益描述Pp位置環(huán)比例Vff速度前饋Aff加速度前饋增益倍數(shù)位置環(huán)的輸出乘以此值，然后輸入到速度環(huán)位置環(huán)反饋單傳感器：位置反饋來自電機(jī)上的編碼器雙傳感器：

10、位置反饋來自負(fù)載上的編碼器*不管哪種情況，速度環(huán)的反饋都來自電機(jī)上的編碼器位置環(huán)輸出位置環(huán)的輸出是一個(gè)速度指令，作為速度環(huán)的輸入模擬輸入驅(qū)動(dòng)器可以由模擬電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在不同的模式下，驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，速度和位置指令。模擬輸入信號(hào)通過縮放(scaling)、死區(qū)調(diào)節(jié)(dead)和偏移(offset)三個(gè)參數(shù)來調(diào)節(jié)1. 縮放(scaling)由輸入電壓產(chǎn)生的命令信號(hào)的幅度與輸入電壓大小成正比，縮放控制輸入到命令的比值。舉例來說，在電流模式下，缺省設(shè)置是，+10V的電壓對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器峰值電流，+5V對(duì)應(yīng)峰值電流的1/2。舉例來說，如果信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)是0-10V，但是指令范圍只需要+7.5V的輸入

11、，那么，如果在電流模式下，可以使+7.5V對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的峰值電流；在速度模式下，+7.5V對(duì)應(yīng)最大速度。2. 死區(qū)驅(qū)動(dòng)器有一個(gè)可編程的死區(qū)功能，調(diào)整指令的輸出。在死區(qū)范圍內(nèi)，不管輸入是多少，輸出都為0。如上圖，死區(qū)設(shè)置為100mv,那么在輸入為-100mv到100mv之間，輸出均為0。3. 偏移量為了去除控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的電壓差，為了去除控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的電壓偏移(電壓差)，CME2提供一個(gè)OFFSET參數(shù)和一個(gè)測(cè)量功能，測(cè)量功能在一個(gè)周期(大約200MS)內(nèi)讀數(shù)10次，然后取平均值，OFFSET參數(shù)允許用戶輸入一個(gè)偏移量給輸入電壓。OFFSET功能也可以將單級(jí)輸入電壓作為雙向操作使用，假如

12、要用0-10V的輸入電壓實(shí)現(xiàn)逆時(shí)針1000rpm到順時(shí)針1000rpm的控制，但是現(xiàn)在輸入信號(hào)是10V時(shí)對(duì)應(yīng)2000rpm，那么把OFFSET設(shè)置為-5V，這樣0V輸入變成-5V，對(duì)應(yīng)逆時(shí)針1000轉(zhuǎn)每分，10V輸入對(duì)應(yīng)5V輸入，對(duì)應(yīng)順時(shí)針1000轉(zhuǎn)每分。模擬輸入電壓可以在CME2的控制面板和示波器上檢測(cè)到，檢測(cè)到的電壓是應(yīng)用了死區(qū)和OFFSET之后的。位置模式中的模擬指令驅(qū)動(dòng)器的模擬位置指令是一個(gè)相對(duì)位置指令，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器被啟用后，輸入電壓被測(cè)量到，然后電壓的任何變化會(huì)將軸移動(dòng)一個(gè)相對(duì)距離，移動(dòng)前后的距離變化與電壓的變化相對(duì)應(yīng)。PWM輸入驅(qū)動(dòng)器可以接受PWM輸入，在電流模式下，產(chǎn)生一個(gè)電流指令，

13、在速度模式下，產(chǎn)生速度指令。PWM輸入有兩種格式，一種是50%占空比的PWM波(單線)；另外一種是100%的占空比(雙線)1.50%占空比的PWM波輸入的PWM波頻率一定，占空比變化，占空比為50%時(shí)，輸出為0；占空比增大，輸出增大，占空比減小，輸出減小。當(dāng)然也可以反過來，占空比減小，輸出增大；占空比增大，輸出減小。2.100%占空比的PWM波占空比為0，輸出為0；占空比為100%，如果方向?yàn)檎?，則輸出為最大值；如果方向?yàn)樨?fù)，則輸出為最小值。數(shù)字輸入在位置模式下，驅(qū)動(dòng)器可以通過兩個(gè)數(shù)字輸入口接收三種格式的位置指令。三種格式為：脈沖和方向，增減計(jì)數(shù)，正交指令。在位置模式下，驅(qū)動(dòng)器的軌跡發(fā)生器確保

14、運(yùn)動(dòng)是平滑的，及時(shí)沒有設(shè)置加速度和減速度。當(dāng)使用模擬或者數(shù)字輸入的時(shí)候，把最大加速度設(shè)置為0可以禁用軌跡發(fā)生器。脈沖和方向格式一個(gè)數(shù)字輸入口接受一系列脈沖，另一個(gè)數(shù)字輸入口接受高電平或低電平作為方向指令。驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)置為在上升沿觸發(fā)或者在下降沿觸發(fā)。增減計(jì)數(shù)格式在增減計(jì)數(shù)格式里面，一個(gè)輸入作為正方向脈沖，另一個(gè)輸入作為負(fù)方向脈沖。正交格式兩個(gè)輸入提供速度和方向指令限位開關(guān)數(shù)字輸入口2-12都可以作為限位開關(guān)的輸入模式限位開關(guān)被激活時(shí)電流驅(qū)動(dòng)器禁止正向(或反向)的運(yùn)動(dòng)，另外一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)沒有限制驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)指示燈變綠，快速閃爍CME2的控制面板上顯示警告，限制指示燈變紅速度位置驅(qū)動(dòng)器不再響應(yīng)位置指

15、令，除非驅(qū)動(dòng)器被禁用再重新啟用或者錯(cuò)誤被清除驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)指示燈變綠，快速閃爍CME2的控制面板上顯示警告，限制指示燈變紅默認(rèn)操作：如果重新啟用驅(qū)動(dòng)器后，限位開關(guān)還處于激活狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)器只允許另外一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)位置保持：如果“當(dāng)限位開關(guān)被激活時(shí)，保持位置”選項(xiàng)被選中，那么驅(qū)動(dòng)器禁止任何方向的運(yùn)動(dòng)注意：如果驅(qū)動(dòng)器切換到了電流或速度模式，該功能無效*除了上面的反應(yīng)之外，還有一些自定義的設(shè)置，當(dāng)限位開關(guān)激活時(shí)，可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的某一個(gè)或幾個(gè)數(shù)字輸出口置高或者置低。制動(dòng)操作通過硬件或軟件禁用驅(qū)動(dòng)器會(huì)啟動(dòng)以下事件(電流模式下，這些事件不發(fā)生)l 電機(jī)開始減速，位置模式下采用Abort Deceleration

16、rate(終止減速率)減速，速度模式下，采用Fast Stop Ramp(快停減速)減速。同時(shí)，制動(dòng)停止延時(shí)計(jì)數(shù)開始。電機(jī)在制動(dòng)之前就開始減速l 當(dāng)電機(jī)減速到制動(dòng)激活速度或者延時(shí)時(shí)間結(jié)束，制動(dòng)激活，PWM延時(shí)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間計(jì)時(shí)開始。在電流模式下，驅(qū)動(dòng)器一收到禁用信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器輸出立馬關(guān)閉，制動(dòng)輸出馬上激活。狀態(tài)指示燈驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)指示燈是一個(gè)雙色的LED，在驅(qū)動(dòng)器的前面板上，CAN接口的狀態(tài)指示燈是一個(gè)雙色的LED驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)指示燈指示燈含義不亮沒接+24V電源呈綠色驅(qū)動(dòng)器啟用，可操作呈綠色緩慢閃爍驅(qū)動(dòng)器禁用，沒有錯(cuò)誤和警告呈綠色快速閃爍一個(gè)限位開關(guān)被激活。呈紅色非鎖定錯(cuò)誤(A non-latched

17、 fault has occurred.)呈紅色閃爍鎖定錯(cuò)誤(A latched fault has occurred.)驅(qū)動(dòng)器的輸入輸出驅(qū)動(dòng)器有12個(gè)數(shù)字輸入，有11個(gè)在“控制”連接器J7上，IN5在“反饋”連接器J8上。驅(qū)動(dòng)器上用到了兩種濾波器，通用濾波器和高速濾波器，某些功能，比如脈沖/方向、pulse up/pulse down和正交功能都連接到了具有高速濾波器的輸入接口，具有通用濾波器的輸入接口被用作通用個(gè)能，限位開關(guān)和電機(jī)溫度傳感器。驅(qū)動(dòng)器有四個(gè)可編程的數(shù)字輸出，其中的三個(gè)是通用輸出口(OUT1-OUT3)，OUT4是專為制動(dòng)輸出設(shè)計(jì)的，但是也可以通過編程作為其他的功能使用。布線1

18、. 電源(J1)引腳信號(hào)1交流電源L12L23接地4L3*如果輸入單相電，則由L1，L2輸入。2.電機(jī)(J2)引腳信號(hào)1接地2接電機(jī)W3接電機(jī)V4接電機(jī)U*如果接直流電機(jī)，則由3和4輸入3. Regen Resistor(J3)(可選的，可接可不接)引腳信號(hào)1Regen+2不接3Regen-4不接5接地4. 串口通訊(J5)引腳信號(hào)1不接2RXD，從計(jì)算接接收數(shù)據(jù)3電源地4電源地5TXD，向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)6不接5. 控制(J7)引腳信號(hào)1接地2模擬輸入(-)3模擬輸入(+)4IN1(使能)5IN26IN37IN48IN119IN1210IN611IN712IN813IN914IN1015輸入輸出的信號(hào)地16OUT117OUT218OUT319+5V的信號(hào)地20+5V輸出21多模式端口X22多模式端口X23