步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)

1、7.3.1 認(rèn)知步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移的一種特殊執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，它的運(yùn)動(dòng)形式是步進(jìn)式的，所以稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理下面以一臺(tái)最簡(jiǎn)單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)的工作原理。圖7-10是一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理圖。定子鐵心為凸極式，共有三對(duì)（六個(gè)）磁極，每?jī)蓚€(gè)空間相對(duì)的磁極上繞有一相控制繞組。轉(zhuǎn)子用軟磁性材料中制成,也是凸極結(jié)構(gòu)，只有四個(gè)齒，齒寬等于定子的極寬。圖7-10 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理圖當(dāng)A相控制繞組通電，其余兩相均不通電，電機(jī)內(nèi)建立以定子A相極

2、為軸線的磁場(chǎng)。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子A相極軸線對(duì)齊，如圖7-10（a）所示。若A相控制繞組斷電、B相控制繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與定子B相極軸線對(duì)齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖7-10（b）所示。若在斷開B相，使C相控制繞組通電，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向又轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子C相極軸線對(duì)齊，如圖7-10（c）所示。如此按ABCA的順序輪流通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)一步一步地按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序。若按ACBA的順序通電，

3、則電動(dòng)機(jī)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。上述通電方式稱為三相單三拍。“三相”是指三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；“單三拍”是指每次只有一相控制繞組通電；控制繞組每改變一次通電狀態(tài)稱為一拍，“三拍”是指改變?nèi)瓮姞顟B(tài)為一個(gè)循環(huán)。把每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。三相單三拍運(yùn)行時(shí)，步距角為30°。顯然，這個(gè)角度太大，不能付諸實(shí)用。如果把控制繞組的通電方式改為AABBBCCCAA，即一相通電接著二相通電間隔地輪流進(jìn)行，完成一個(gè)循環(huán)需要經(jīng)過六次改變通電狀態(tài)，稱為三相單、雙六拍通電方式。當(dāng)A、B兩相繞組同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時(shí)考慮到兩對(duì)定子極的作用，只有A相極和B相極對(duì)轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡的中間位置，才是轉(zhuǎn)子

4、的平衡位置。這樣，單、雙六拍通電方式下轉(zhuǎn)子平衡位置增加了一倍，步距角為15°。進(jìn)一步減少步距角的措施是采用定子磁極帶有小齒，轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多的結(jié)構(gòu)，分析表明，這樣結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距角可以做得很小。一般地說，實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品，都采用這種方法實(shí)現(xiàn)步距角的細(xì)分。例如輸送單元所選用的Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056，它的步距角是在整步方式下為1.8°，半步方式下為0.9°。除了步距角外，步進(jìn)電機(jī)還有例如保持轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩等技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)的物理意義請(qǐng)參閱有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的專門資料。3S57Q-04056部分技術(shù)參數(shù)如表7-1所示。表7-13S57Q-0405

5、6部分技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱步距角相電流（A）保持扭矩阻尼扭矩電機(jī)慣量參數(shù)值1.8°5.8A1.0Nm0.04Nm（2）步進(jìn)電機(jī)的使用，一是要注意正確的安裝，二是正確的接線。安裝步進(jìn)電機(jī)，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明的要求進(jìn)行。步進(jìn)電機(jī)是一精密裝置，安裝時(shí)注意不要敲打它的軸端，更千萬不要拆卸電機(jī)。不同的步進(jìn)電機(jī)的接線有所不同，3S57Q-04056接線圖如圖7-11所示，三個(gè)相繞組的六根引出線，必須按頭尾相連的原則連接成三角形。改變繞組的通電順序就能改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。圖7-11 3S57Q-04056的接線2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要專門的驅(qū)動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)器）供電，驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

6、是一個(gè)有機(jī)的整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器二者配合所反映的綜合效果。圖7-12 Kinco 3M458外觀一般來說，每一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)大都有其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，例如，Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056與之配套的驅(qū)動(dòng)器是Kinco 3M458三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。圖7-12和圖7-13分別是它的外觀圖和典型接線圖。圖中，驅(qū)動(dòng)器可采用直流24V40V電源供電。YL-335B中，該電源由輸送單元專用的開關(guān)穩(wěn)壓電源（DC24V 8A）供給。輸出電流和輸入信號(hào)規(guī)格為： 輸出相電流為3.0A5.8A，輸出相電流通過撥動(dòng)開關(guān)設(shè)定；驅(qū)動(dòng)器采用自然風(fēng)冷的冷卻方式； 控制信號(hào)輸入電流為620mA，控

7、制信號(hào)的輸入電路采用光耦隔離。輸送單元PLC輸出公共端Vcc使用的是DC24V電壓，所使用的限流電阻R1為2K。圖7-13 Kinco 3M458的典型接線圖由圖可見，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功能是接收來自控制器（PLC）的一定數(shù)量和頻率脈沖信號(hào)以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出三相功率脈沖信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組成包括脈沖分配器和脈沖放大器兩部分，主要解決向步進(jìn)電機(jī)的各相繞組分配輸出脈沖和功率放大兩個(gè)問題。脈沖分配器是一個(gè)數(shù)字邏輯單元，它接收來自控制器的脈沖信號(hào)和轉(zhuǎn)向信號(hào)，把脈沖信號(hào)按一定的邏輯關(guān)系分配到每一相脈沖放大器上，使步進(jìn)電機(jī)按選定的運(yùn)行方式工作。由于步進(jìn)電機(jī)各相繞組是按一定的通電順序

8、并不斷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)功能的，因此脈沖分配器也稱為環(huán)形分配器。實(shí)現(xiàn)這種分配功能的方法有多種，例如，可以由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和門電路組成，也可由可編程邏輯器件組成。脈沖放大器是進(jìn)行脈沖功率放大。因?yàn)閺拿}沖分配器能夠輸出的電流很?。ê涟布?jí)），而步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)需要的電流較大，因此需要進(jìn)行功率放大。此外，輸出的脈沖波形、幅度、波形前沿陡度等因素對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響。3M458驅(qū)動(dòng)器采取如下一些措施，大大改善了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能： 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)直流電壓達(dá)40V，能提供更好的高速性能。 具有電機(jī)靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的自動(dòng)半流功能，可大大降低電機(jī)的發(fā)熱。而為調(diào)試方便，驅(qū)動(dòng)器還有一對(duì)脫機(jī)信號(hào)輸入線FREE+和FREE-

9、（見圖7-12），當(dāng)這一信號(hào)為ON時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將斷開輸入到步進(jìn)電機(jī)的電源回路。YL-335B沒有使用這一信號(hào)，目的是使步進(jìn)電機(jī)在上電后，即使靜止時(shí)也保持自動(dòng)半流的鎖緊狀態(tài)。3M458驅(qū)動(dòng)器采用交流伺服驅(qū)動(dòng)原理，把直流電壓通過脈寬調(diào)制技術(shù)變?yōu)槿冯A梯式正弦波形電流，如圖7-14所示。圖7-14 相位差120°的三相階梯式正弦電流階梯式正弦波形電流按固定時(shí)序分別流過三路繞組，其每個(gè)階梯對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。通過改變驅(qū)動(dòng)器輸出正弦電流的頻率來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，而輸出的階梯數(shù)確定了每步轉(zhuǎn)過的角度，當(dāng)角度越小的時(shí)候，那么其階梯數(shù)就越多，即細(xì)分就越大，從理論上說此角度可以設(shè)得足夠的小，所以細(xì)分?jǐn)?shù)可以是很大

10、。3M458最高可達(dá)10000步/轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)細(xì)分功能，細(xì)分可以通過撥動(dòng)開關(guān)設(shè)定。細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式不僅可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高分辨率，而且可以減少或消除低頻振動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)均勻。在3M458驅(qū)動(dòng)器的側(cè)面連接端子中間有一個(gè)紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的工作方式和工作參數(shù)，包括細(xì)分設(shè)置、靜態(tài)電流設(shè)置和運(yùn)行電流設(shè)置。圖7-14是該DIP開關(guān)功能劃分說明，表7-2 (a)和(b)分別為細(xì)分設(shè)置表和電流設(shè)定表。圖7-143M458 DIP開關(guān)功能劃分說明表7-2(a) 細(xì)分設(shè)置表DIP1DIP2DIP3細(xì)分ONONON400步/轉(zhuǎn)ONONOFF500步/轉(zhuǎn)ONOFFON600步

11、/轉(zhuǎn)ONOFFOFF1000步/轉(zhuǎn)OFFONON2000步/轉(zhuǎn)OFFONOFF4000步/轉(zhuǎn)OFFOFFON5000步/轉(zhuǎn)OFFOFFOFF10000步/轉(zhuǎn)表7-2(b) 輸出電流設(shè)置表DIP5DIP6DIP7DIP8輸出電流OFFOFFOFFOFF3.0AOFFOFFOFFON4.0AOFFOFFONON4.6AOFFONONON5.2AONONONON5.8A步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)如下：3S57Q-04056步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8度，即在無細(xì)分的條件下200個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈（通過驅(qū)動(dòng)器設(shè)置細(xì)分精度最高可以達(dá)到10000個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈）。對(duì)于采用步進(jìn)電機(jī)作動(dòng)力源的YL335-B系統(tǒng)

12、，出廠時(shí)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn)。如前所述，直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，旋轉(zhuǎn)一周搬運(yùn)機(jī)械手位移60mm。即每步機(jī)械手位移0.006mm；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流設(shè)為5.2A；靜態(tài)鎖定方式為靜態(tài)半流。3、使用步進(jìn)電機(jī)應(yīng)注意的問題控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意考慮在防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中失步的問題。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步包括丟步和越步。丟步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)小于脈沖數(shù)，越步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)多于脈沖數(shù)。丟步嚴(yán)重時(shí)，將使轉(zhuǎn)子停留在一個(gè)位置上或圍繞一個(gè)位置振動(dòng)；越步嚴(yán)重時(shí)，設(shè)備將發(fā)生過沖。使機(jī)械手返回原點(diǎn)的操作，常常會(huì)出現(xiàn)越步情況。當(dāng)機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)時(shí)，原點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作，使指令輸入OFF。但如果到達(dá)原點(diǎn)

13、前速度過高，慣性轉(zhuǎn)矩將大于步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩而使步進(jìn)電機(jī)越步。因此回原點(diǎn)的操作應(yīng)確保足夠低速為宜；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝配高速運(yùn)行時(shí)緊急停止，出現(xiàn)越步情況不可避免，因此急停復(fù)位后應(yīng)采取先低速返回原點(diǎn)重新校準(zhǔn)，再恢復(fù)原有操作的方法。（注：所謂保持扭矩是指電機(jī)各相繞組通額定電流，且處于靜態(tài)鎖定狀態(tài)時(shí)，電機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)距，它是步進(jìn)電機(jī)最主要參數(shù)之一）由于電機(jī)繞組本身是感性負(fù)載，輸入頻率越高，勵(lì)磁電流就越小。頻率高，磁通量變化加劇，渦流損失加大。因此，輸入頻率增高，輸出力矩降低。最高工作頻率的輸出力矩只能達(dá)到低頻轉(zhuǎn)矩的4050%。進(jìn)行高速定位控制時(shí)，如果指定頻率過高，會(huì)出現(xiàn)丟步現(xiàn)象。此外，如果機(jī)械

14、部件調(diào)整不當(dāng)，會(huì)使機(jī)械負(fù)載增大。步進(jìn)電機(jī)不能過負(fù)載運(yùn)行，哪怕是瞬間，都會(huì)造成失步，嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)振動(dòng)。7.3.2 認(rèn)知伺服電機(jī)及伺服放大器7.3.2.1 永磁交流伺服系統(tǒng)概述現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)，大多數(shù)采用永磁交流伺服系統(tǒng)其中包括永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)和全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器兩部分。1、交流伺服電機(jī)的工作原理：伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器主要有伺服控制單元、

15、功率驅(qū)動(dòng)單元、通訊接口單元、伺服電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的反饋檢測(cè)器件組成，其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。結(jié)構(gòu)組成如圖7-15所示。圖7-15  系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。再通過三相正

16、弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。    逆變部分（DC-AC）采用功率器件集成驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和功率開關(guān)于一體的智能功率模塊（IPM），主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采用了三相橋式電路，原理圖見圖7-16。利用了脈寬調(diào)制技術(shù)即PWM，（Pulse Width Modulation）通過改變功率晶體管交替導(dǎo)通的時(shí)間來改變逆變器輸出波形的頻率,改變每半周期內(nèi)晶體管的通斷時(shí)間比,也就是說通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓副值的大小以達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的。圖7-16 三相逆變電路2、交流伺服系統(tǒng)的位置控制模式圖7-16和圖7-15

17、說明如下兩點(diǎn)： 伺服驅(qū)動(dòng)器輸出到伺服電機(jī)的三相電壓波形基本是正弦波（高次諧波被繞組電感濾除），而不是象步進(jìn)電機(jī)那樣是三相脈沖序列，即使從位置控制器輸入的是脈沖信號(hào)。伺服系統(tǒng)用作定位控制時(shí)，位置指令輸入到位置控制器，速度控制器輸入端前面的電子開關(guān)切換到位置控制器輸出端，同樣，電流控制器輸入端前面的電子開關(guān)切換到速度控制器輸出端。因此，位置控制模式下的伺服系統(tǒng)是一個(gè)三閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個(gè)內(nèi)環(huán)分別是電流環(huán)和速度環(huán)。由自動(dòng)控制理論可知，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。在足夠高的開環(huán)增益下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差接近為零。這就是說，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，伺服電機(jī)以指令脈沖和反饋脈沖近似相等時(shí)的速度運(yùn)行。

18、反之，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)前，系統(tǒng)將在偏差信號(hào)作用下驅(qū)動(dòng)電機(jī)加速或減速。若指令脈沖突然消失（例如緊急停車時(shí)，PLC立即停止向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖），伺服電機(jī)仍會(huì)運(yùn)行到反饋脈沖數(shù)等于指令脈沖消失前的脈沖數(shù)才停止。3、位置控制模式下電子齒輪的概念位置控制模式下，等效的單閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖7-17所示。圖7-17 等效的單閉環(huán)位置控制系統(tǒng)方框圖圖中，指令脈沖信號(hào)和電機(jī)編碼器反饋脈沖信號(hào)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器后，均通過電子齒輪變換才進(jìn)行偏差計(jì)算。電子齒輪實(shí)際是一個(gè)分-倍頻器，合理搭配它們的分-倍頻值，可以靈活地設(shè)置指令脈沖的行程。例如YL-335B所使用的松下MINAS A4系列AC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)編碼器反饋脈沖為

19、2500 pulse/rev。缺省情況下，驅(qū)動(dòng)器反饋脈沖電子齒輪分-倍頻值為4倍頻。如果希望指令脈沖為6000 pulse/rev，那末就應(yīng)把指令脈沖電子齒輪的分-倍頻值設(shè)置為10000/6000。從而實(shí)現(xiàn)PLC每輸出6000個(gè)脈沖，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手恰好移動(dòng)60mm的整數(shù)倍關(guān)系。具體設(shè)置方法將在下一節(jié)說明。7.3.2.2 松下MINAS A4系列AC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在YL-335B的輸送單元上中，采用了松下MHMD022P1U永磁同步交流伺服電機(jī)，及MADDT1207003全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)裝置作為運(yùn)輸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制裝置。圖7-18 伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)概圖MHMD022P1U的含

20、義：MHMD表示電機(jī)類型為大慣量，02表示電機(jī)的額定功率為200W，2表示電壓規(guī)格為200V，P表示編碼器為增量式編碼器，脈沖數(shù)為2500p/r，分辨率10000，輸出信號(hào)線數(shù)為5根線。MADDT1207003的含義：MADDT表示松下A4系列A型驅(qū)動(dòng)器，T1表示最大瞬時(shí)輸出電流為10A，2表示電源電壓規(guī)格為單相200V，07表示電流監(jiān)測(cè)器額定電流為7.5A，003表示脈沖控制專用。驅(qū)動(dòng)器的外觀和面板如圖7-19所示。圖7-19 伺服驅(qū)動(dòng)器的面板圖2、接線：MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器面板上有多個(gè)接線端口，其中：X1：電源輸入接口，AC220V電源連接到L1、L3主電源端子，同時(shí)連接到控

21、制電源端子L1C、L2C上。X2：電機(jī)接口和外置再生放電電阻器接口。U、V、W端子用于連接電機(jī)。必須注意，電源電壓務(wù)必按照驅(qū)動(dòng)器銘牌上的指示，電機(jī)接線端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不象感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以通過交換三相相序來改變，必須保證驅(qū)動(dòng)器上的U、V、W、E接線端子與電機(jī)主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對(duì)應(yīng)，否則可能造成驅(qū)動(dòng)器的損壞。電機(jī)的接線端子和驅(qū)動(dòng)器的接地端子以及濾波器的接地端子必須保證可靠的連接到同一個(gè)接地點(diǎn)上。機(jī)身也必須接地。RB1、RB2、RB3端子是外接放電電阻，MADDT1207003的規(guī)格為100/10W，YL-335B沒有使用外接放電電阻。X6：連接到

22、電機(jī)編碼器信號(hào)接口，連接電纜應(yīng)選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應(yīng)接到電機(jī)側(cè)的接地端子上，并且應(yīng)確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。X5：I/O控制信號(hào)端口，其部分引腳信號(hào)定義與選擇的控制模式有關(guān)，不同模式下的接線請(qǐng)參考松下A 系列伺服電機(jī)手冊(cè)。YL-335B輸送單元中，伺服電機(jī)用于定位控制，選用位置控制模式。所采用的是簡(jiǎn)化接線方式，如圖7-20所示。圖7-20 伺服驅(qū)動(dòng)器電氣接線圖3、伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整松下的伺服驅(qū)動(dòng)器有七種控制運(yùn)行方式，即位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制。位置方式就是輸入脈沖串來使電機(jī)定位運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈

23、沖串頻率相關(guān)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與脈沖個(gè)數(shù)相關(guān)；速度方式有兩種，一是通過輸入直流-10V至+10V指令電壓調(diào)速，二是選用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)設(shè)置的內(nèi)部速度來調(diào)速；轉(zhuǎn)矩方式是通過輸入直流-10V至+10V指令電壓調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，這種方式下運(yùn)行必須要進(jìn)行速度限制，有如下兩種方法：1）設(shè)置驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的參數(shù)來限制，2）輸入模擬量電壓限速。3、參數(shù)設(shè)置方式操作說明MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)共有128個(gè)，Pr00-Pr7F，可以通過與PC連接后在專門的調(diào)試軟件上進(jìn)行設(shè)置，也可以在驅(qū)動(dòng)器上的面板上進(jìn)行設(shè)置。在PC上安裝，通過與伺服驅(qū)動(dòng)器建立起通信，就可將伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)狀態(tài)讀出或?qū)懭?，非常方便，見圖7-21

24、。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，或修改少量參數(shù)時(shí)，也可通過驅(qū)動(dòng)器上操作面板來完成。操作面板如下圖7-22所示。各個(gè)按鈕的說明如表7-3。轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)端子轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)端子軸地址選擇開關(guān)顯示單元圖7-21 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置軟件Panaterm 圖7-22 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板表7-3 伺服驅(qū)動(dòng)器面板按鈕的說明按鍵說明激活條件功能在模式顯示時(shí)有效在以下5種模式之間切換：1）監(jiān)視器模式；2)參數(shù)設(shè)置模式；3）EEPROM寫入模式；4）自動(dòng)調(diào)整模式；5）輔助功能模式。一直有效用來在模式顯示和執(zhí)行顯示之間切換僅對(duì)小數(shù)點(diǎn)閃爍的哪一位數(shù)據(jù)位有效改變個(gè)模式里的顯示內(nèi)容、更改參數(shù)、選擇參數(shù)或執(zhí)行選中的操作把移動(dòng)的小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)到更高位數(shù)面板

25、操作說明：1參數(shù)設(shè)置，先按“Set”鍵，再按“Mode”鍵選擇到“Pr00”后，按向上、下或向左的方向鍵選擇通用參數(shù)的項(xiàng)目，按“Set”鍵進(jìn)入。然后按向上、下或向左的方向鍵調(diào)整參數(shù)，調(diào)整完后，按“S”鍵返回。選擇其它項(xiàng)再調(diào)整。2參數(shù)保存，按“M”鍵選擇到“EE-SET”后按“Set”鍵確認(rèn)，出現(xiàn)“EEP -”，然后按向上鍵3秒鐘，出現(xiàn)“FINISH”或“reset”，然后重新上電即保存。3手動(dòng)JOG運(yùn)行，按“Mode”鍵選擇到“AF-ACL”，然后按向上、下鍵選擇到“AF-JOG”按“Set”鍵一次，顯示“JOG -”，然后按向上鍵3秒顯示“ready”，再按向左鍵3秒出現(xiàn)“sur-on”鎖緊

26、軸，按向上、下鍵，點(diǎn)擊正反轉(zhuǎn)。注意先將S-ON斷開。4、部分參數(shù)說明在YL-335B上，伺服驅(qū)動(dòng)裝置工作于位置控制模式，F(xiàn)X2N-48MT的Y000輸出脈沖作為伺服驅(qū)動(dòng)器的位置指令，脈沖的數(shù)量決定伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)位移，即機(jī)械手的直線位移，脈沖的頻率決定了伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，即機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度，S7-226的Q0.1輸出脈沖作為伺服驅(qū)動(dòng)器的方向指令。對(duì)于控制要求較為簡(jiǎn)單，伺服驅(qū)動(dòng)器可采用自動(dòng)增益調(diào)整模式。根據(jù)上述要求，伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置如下表7-4。表7-4 伺服參數(shù)設(shè)置表格序號(hào)參數(shù)設(shè)置數(shù)值功能和含義參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱1Pr01LED初始狀態(tài)1顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速2Pr02控制模式0位置控制（相關(guān)代碼P）3

27、Pr04行程限位禁止輸入無效設(shè)置2當(dāng)左或右限位動(dòng)作，則會(huì)發(fā)生Err38行程限位禁止輸入信號(hào)出錯(cuò)報(bào)警。設(shè)置此參數(shù)值必須在控制電源斷電重啟之后才能修改、寫入成功。4Pr20慣量比1678該值自動(dòng)調(diào)整得到，具體請(qǐng)參AC5Pr21實(shí)時(shí)自動(dòng)增益設(shè)置1實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整為常規(guī)模式，運(yùn)行時(shí)負(fù)載慣量的變化情況很小。6Pr22實(shí)時(shí)自動(dòng)增益的機(jī)械剛性選擇1此參數(shù)值設(shè)得很大，響應(yīng)越快。7Pr41指令脈沖旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置1指令脈沖 + 指令方向。設(shè)置此參數(shù)值必須在控制電源斷電重啟之后才能修改、寫入成功。8Pr42指令脈沖輸入方式39Pr48指令脈沖分倍頻第1分子10000現(xiàn)編碼器分辨率為10000（2500p/r4），參數(shù)設(shè)置

28、如表，則，10Pr49指令脈沖分倍頻第2分子011Pr4A指令脈沖分倍頻分子倍率012Pr4B指令脈沖分倍頻分母6000注：其它參數(shù)的說明及設(shè)置請(qǐng)參看松下Ninas A4系列伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器使用說明書。7.3.3 FX1N的脈沖輸出功能及位控編程晶體管輸出的FX1N 系列PLCCPU單元支持高速脈沖輸出功能，但僅限于Y000和Y001點(diǎn)。輸出脈沖的頻率最高可達(dá)100KHZ。對(duì)輸送單元步進(jìn)電機(jī)的控制主要是返回原點(diǎn)和定位控制?？梢允褂肍X1N的脈沖輸出指令FNC57（PLSY）、帶加減速的脈沖輸出指令FNC59（PLSR）、可變速脈沖輸出指令FNC157（PLSV）、原點(diǎn)回歸指令FNC156（ZR

29、N）、相對(duì)位置控制指令FNC158(DRVI)、絕對(duì)位置控制指令FNC158(DRVA)來實(shí)現(xiàn)。這里只介紹后面三條指令，其它指令請(qǐng)參考編程手冊(cè)。1、原點(diǎn)回歸指令FNC156（ZRN）當(dāng)可編程控制器斷電時(shí)會(huì)消失，因此上電時(shí)和初始運(yùn)行時(shí)，必須執(zhí)行原點(diǎn)回歸將機(jī)械動(dòng)作的原點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)事先寫入。原點(diǎn)回歸指令格式如圖7-23。圖7-23ZRN的指令格式 原點(diǎn)回歸指令格式說明圖中：:原點(diǎn)回歸速度 指定原點(diǎn)回歸開始的速度。 16位指令：1032,767(HZ) 32位指令：10100(KHZ) :爬行速度 指定近點(diǎn)信號(hào)（DOG）變?yōu)镺N后的低速部分的速度。：近點(diǎn)信號(hào)指定近點(diǎn)信號(hào)輸入。當(dāng)指令輸入繼電器（X）以外

30、的元件時(shí)，由于會(huì)受到可以編程控制器運(yùn)算周期的影響，會(huì)引起原點(diǎn)位置的偏移增大。 指定有脈沖輸出的Y編號(hào)（僅限于Y000或Y001）。 原點(diǎn)回歸動(dòng)作順序原點(diǎn)回歸動(dòng)作按照下述順序進(jìn)行。 驅(qū)動(dòng)指令后，以原點(diǎn)回歸速度開始移動(dòng)。 當(dāng)在原點(diǎn)回歸過程中，指令驅(qū)動(dòng)接點(diǎn)變OFF狀態(tài)時(shí)，將不減速而停止。 指令驅(qū)動(dòng)接點(diǎn)變?yōu)镺FF后，在脈沖輸出中監(jiān)控（Y000：M8147，Y001：M8148）處于ON時(shí)，將不接受指令的再次驅(qū)動(dòng)。 當(dāng)近點(diǎn)信號(hào)（DOG）由OFF變?yōu)镺N時(shí)，減速至爬運(yùn)速度。 當(dāng)近點(diǎn)信號(hào)（DOG）由ON變?yōu)镺FF時(shí)，在停止脈沖輸出的同時(shí)，向當(dāng)前值寄存器（Y000：D8141，D8140，Y001：D8143

31、，D8142）中寫入0。另外，M8140（清零信號(hào)輸出功能）ON時(shí)，同時(shí)輸出清零信號(hào)。隨后，當(dāng)執(zhí)行完成標(biāo)志（M8029）動(dòng)作的同時(shí)，脈沖輸出中監(jiān)控變?yōu)镺FF圖7-24原點(diǎn)歸零示意圖2、相對(duì)位置控制指令FNC158(DRVI)以相對(duì)驅(qū)動(dòng)方式執(zhí)行單速位置控制的指令，指令格式圖7-25圖7-25 DRVI的指令格式指令格式說明：輸出脈沖數(shù)（相對(duì)指定）16位指令：-32,768+32,76732位指令：-999,999+999,999:輸出脈沖數(shù)16位指令：1032,767(HZ) 32位指令：10100(KHZ)：脈沖輸出起始地址 僅能指令Y000、Y001。：旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)輸出起始地 根據(jù)的正負(fù)，按照以下方式動(dòng)作 +（正） ON -（負(fù)） OFF 輸出脈沖數(shù)指定，以對(duì)應(yīng)下面的當(dāng)前值寄存器作為相對(duì)位置。 向Y000輸出時(shí)D8141（高位），D8140（低位）（使用32位） 向Y001輸出時(shí)D8143（高位），D8142（低位）（使用32位） 反轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)前值寄存器的數(shù)值減小。 旋轉(zhuǎn)方向通過輸出脈沖數(shù)的正負(fù)符號(hào)指令。 在指令執(zhí)