伺服定位控制技術(shù)

1、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一：步進(jìn)控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的：練習(xí)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用，學(xué)會(huì)應(yīng)用PLC去控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)：利用PLC作為上位機(jī)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按一定的角度旋轉(zhuǎn)。控制要求：利用PLC控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)2周，停5秒，逆時(shí)針轉(zhuǎn)1 周，停2秒，如此循環(huán)進(jìn)行，按下停止按鈕，電機(jī)馬上停止。三、相關(guān)知識(shí)：了解步進(jìn)電機(jī)的原理。了解步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的原理。四、實(shí)訓(xùn)設(shè)備：kinco（2M530）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器2套，步進(jìn)電機(jī) 2 臺(tái)，F(xiàn)X2N-60MT PLC1 個(gè)，萬(wàn)用表、DC24V電源。PLC編程軟件，計(jì)算機(jī)。螺絲刀，導(dǎo)線。五、實(shí)訓(xùn)過(guò)程：1、畫(huà)出PLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)之間的接線圖，并安圖接線。圖1-

2、1步進(jìn)控制系統(tǒng)的接線原理圖340歐姆+圖1-2控制信號(hào)輸入電路注意：如果控制信號(hào)電源電壓為24V,那么要串聯(lián)2KQ的限流電阻。2、設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)。在本實(shí)訓(xùn)中我們?cè)O(shè)置4細(xì)分。圖1-3 DIP開(kāi)關(guān)分布圖在驅(qū)動(dòng)器的頂部有一個(gè)紅色的八位DIP功能設(shè)定開(kāi)關(guān)，可用來(lái)設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的 工作方式和工作參數(shù)，使用前請(qǐng)務(wù)必注意。表1-1 DIP開(kāi)關(guān)的功能開(kāi)關(guān)序號(hào)ON功能OFF功能特別說(shuō)明DIP1DIP4細(xì)分設(shè)置用細(xì)分設(shè)置用DIP5靜態(tài)電流半流靜態(tài)電流全流DIP6DIP8 置輸出電流設(shè)輸出電流設(shè)用置細(xì)分設(shè)定表如下:表1-2細(xì)分設(shè)置表DIPDIP為為ONOFFDIP2DIP3DIP4細(xì)分細(xì)分ONONONN/A2OF

3、FONON44ONOFFON85OFFOFFON1610ONONOFF3225OFFONOFF6450ONOFFOFF128100OFFOFFOFF2562003、設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的輸出電流。輸出相電流如表所示。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器可以輸出多種電流等級(jí)，我們必須設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的額定電流大約等于步進(jìn)電機(jī)的額定電流。在本次實(shí)訓(xùn)中設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的輸出的電流為2A。表1-3 驅(qū)動(dòng)器輸出電流設(shè)置表DIP6DIP7DIP8輸出電 流ONONON1.2AONONOFF1.5AONOFFON1.8AONOFFOFF2.0AOFFONON2.5AOFFONOFF2.8AOFFOFFON3.0AOFFOFFOFF3.5A4、寫(xiě)出PLC

4、控制步進(jìn)電機(jī)的控制程序。控制要求：按下啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)2周，停5秒，然后逆時(shí)針轉(zhuǎn)1周， 停5秒，循環(huán)進(jìn)行，按下停止按鈕，電機(jī)馬上停止。寫(xiě)出控制程序并進(jìn)行調(diào)試。 程序調(diào)試，觀察步進(jìn)電機(jī)是否按所設(shè)定的角度運(yùn)行。六、注意事項(xiàng)：1、由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備不夠，要分組進(jìn)行，所以第一組接好線后，后面的不要重 新接線，只是檢查線是否接對(duì)，但控制程序可以更改。2、由于沒(méi)有成套設(shè)備，要現(xiàn)場(chǎng)接線，所以每組進(jìn)行時(shí)要注意用電安全。七、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。序號(hào)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分扣分說(shuō)明1能正確按圖連接系統(tǒng)的電路。如有接線錯(cuò)誤，每處扣5分?？弁隇橹?。202能按要求正確設(shè)置步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)。正確設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的輸出電流。每錯(cuò)一處扣10203分。

5、能正確編寫(xiě)PLC的控制程序，且傳送到PLC中進(jìn)行調(diào)試。如不能正確運(yùn)行，進(jìn)行相應(yīng)扣K 么匕：二，二。八 /204分。/完全，不能運(yùn)行川20分。整個(gè)系統(tǒng)能調(diào)試正常運(yùn)行，步進(jìn)由和臺(tái)匕正常運(yùn)轉(zhuǎn)205進(jìn)電4兒日山正|常運(yùn)轉(zhuǎn)。能夠修改步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度和運(yùn)轉(zhuǎn)的角度。不能修改每M 八20處扣10分。最后得分八、思考題:1、如電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，如產(chǎn)生誤差，因如何消除?伺服定位控制技術(shù)（程子華編）第 5頁(yè)2、按下停止按鈕時(shí)，要求運(yùn)行完一周才停止，應(yīng)如何修改控制程序？3、運(yùn)行完一周，中間沒(méi)有停止時(shí)間，馬上就反轉(zhuǎn)，循環(huán)運(yùn)行，看控制精度 是否發(fā)生變化？3、除了 plc可以作為控制步進(jìn)電機(jī)的上位機(jī)，還有那些設(shè)備可以作

6、為上位 機(jī)進(jìn)行控制？舉例說(shuō)明。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二伺服系統(tǒng)的速度控制模式運(yùn)行一、實(shí)訓(xùn)目的：伺服控制系統(tǒng)的功能很廣，有速度控制模式，轉(zhuǎn)矩控制模式，位置控制模式 以及這三種模式的組合模式，本項(xiàng)目練習(xí)速度控制模式，通過(guò)實(shí)訓(xùn)理解速度控制 模式下的伺服電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)。二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)。在速度控制模式下，能完成7段調(diào)速以及電位器調(diào)速。三、相關(guān)知識(shí)。1、理解伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的控制原理。2、理解伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置要求，和每調(diào)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響。3、速度控制模式的使用場(chǎng)合。以及速度控制模式的特點(diǎn)。四、實(shí)訓(xùn)設(shè)備。由伺服驅(qū)動(dòng)器MR-J2S-10A、伺服電機(jī)HC-MFS13B、DC24V電源、接觸器、 中間繼電器、按鈕

7、等組成的實(shí)訓(xùn)板。萬(wàn)用表、螺絲刀等。五、實(shí)訓(xùn)步驟。1、畫(huà)出控制系統(tǒng)的原理圖并接線。（1）系統(tǒng)控制主電路（如圖2-1）。（2）系統(tǒng)控制回路（如圖2-2）.設(shè)置參數(shù).首先將設(shè)置參數(shù)NO.19=000E，然后再設(shè)置下表2-1中的參數(shù)，設(shè)置完畢后， 把系統(tǒng)斷電，重新啟動(dòng)，則參數(shù)有效。表2-1速度控制模式要設(shè)置的參數(shù)參數(shù)名稱(chēng)出廠值設(shè)定值說(shuō) 明NO.0控制模式選擇00000002設(shè)置成速度控制模式NO.2自動(dòng)調(diào)整01050105設(shè)置為自動(dòng)調(diào)整NO.8內(nèi)部速度110010001000r/minNO.9內(nèi)部速度2500800800r/minNO.10內(nèi)部速度3100015001500r/minNO.11加速時(shí)間

8、常數(shù)010001000msNO.12減速時(shí)間常數(shù)010001000ms應(yīng)動(dòng)NO.25 指令模擬量速度04000模擬量輸入為10V時(shí)對(duì)J速度是4000r/minNO.41SON、最大速度用于設(shè)定LSP、LSN的自動(dòng)置0000:0111SON、LSP、LSN 內(nèi)部自 置ON.NO.43ON輸入信號(hào)選擇201110AA1在速度模式、轉(zhuǎn)矩模式下把CN1B-5改成SP32002000速度是2000r/minNO.72內(nèi)部速度43003000速度是3000r/minNO.73內(nèi)部速度55002500速度是2500r/minNO.74內(nèi)部速度68001800速度是1800r/min緊急停止伺服開(kāi)啟注）或單相

9、 AC230V惆服開(kāi)啟僧號(hào)OFF 立掙楮澄生時(shí)耕升圖2-2速度控制模式下控制回路3、開(kāi)始運(yùn)行。通過(guò)控制SP1、SP2、SP3、或者電位器VC的電壓調(diào)整電機(jī)運(yùn)行的速度如表 2-2所示。ST1、ST2控制電機(jī)運(yùn)行的方向及啟動(dòng)和停止。運(yùn)行方向如表2-3所示。表2-2電機(jī)運(yùn)行速度表注）外部輸入信號(hào)速度的指令值SP3SP2SP1000-模機(jī)域速度涉今（VC） _C0i內(nèi)浴速度指令】爹數(shù)W8）Q10內(nèi)部速度指令？ （參數(shù)阮,9）0Ji內(nèi)部速度指令3 參數(shù)NGJ0）-一100內(nèi)【部逐度指令4 （數(shù)No.72）10內(nèi)部蚤鹿輻令5（券數(shù)N。.73）130內(nèi)藏瀟耳6 （纓數(shù)血74）iE一內(nèi)薰藍(lán)鹿招谷亍（W痣盡3廠

10、”注.0： OFF罔SG斷開(kāi)）1： 0N【和拓接通表2-3電機(jī)運(yùn)行方向（注】外部輸入信號(hào)旋轉(zhuǎn)方向ST2ST1槿擬量速度指金g內(nèi)部速度指等正0V敏0()停EH司服鎖定）停止 H司服仙定）誨伺服鎖定）停止r伺眼覦定）01逆時(shí)骨福止（何盛鎖定）服時(shí)針羸倔1)通時(shí)針順時(shí)常11停止一（國(guó)服戡定彼止（伺服鎖建）停止伺服頓定）停止伺服鎖定）注,0； DFF （和弱斷開(kāi)】1： ON和孔接通）六、注意事項(xiàng)：1、由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備不夠，要分組進(jìn)行，所以第一組接好線后，后面的不要重 新接線，只是檢查線是否接對(duì)，但運(yùn)行速度可以改變。2、由于沒(méi)有成套設(shè)備，要現(xiàn)場(chǎng)接線，因此可能線比較亂，所以每組進(jìn)行時(shí) 要注意用電安全。3、在運(yùn)

11、行過(guò)程中，如聽(tīng)到電機(jī)有異常聲音，要極時(shí)停機(jī)檢查原因。對(duì)于 些備用參數(shù)不允許設(shè)置。七、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分扣分說(shuō)明1能正確按圖連接系統(tǒng)的電路。如有接線錯(cuò)誤，每處扣5分?？弁隇橹埂?02能按要求正確設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)。每錯(cuò)一處扣4分。 扣完為止。203能正確操作伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn) 運(yùn)行，能利用外部開(kāi)關(guān)、電位 器進(jìn)行7段調(diào)速和連續(xù)調(diào)速。 并能監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行的速度是 否和設(shè)置的速度一置。如不能 正確運(yùn)行，進(jìn)行相應(yīng)扣分。完 全不能運(yùn)行扣20分。204整個(gè)系統(tǒng)能調(diào)試正常運(yùn)行，伺 服電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并能監(jiān)控 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)。205能夠分析伺服電機(jī)在速度運(yùn) 行模式下速度和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。20最后得分八、

12、思考題。有一控制現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)接收到一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，要求電機(jī)以盡量高的速度旋轉(zhuǎn)， 但只能轉(zhuǎn)一周，而且都停在一個(gè)固定位置上。電機(jī)停止時(shí)，又會(huì)自動(dòng)接收到啟動(dòng) 信號(hào)，如此重復(fù)運(yùn)行。大概1分鐘要求啟停150次左右。設(shè)計(jì)這一控制系統(tǒng)并調(diào) 試。觀察電機(jī)運(yùn)行的最高速度能達(dá)到多少。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制模式運(yùn)行一、實(shí)訓(xùn)目的：伺服控制系統(tǒng)的功能很廣，有速度控制模式，轉(zhuǎn)矩控制模式，位置控制模式 以及這三種模式的組合模式，本項(xiàng)目練習(xí)轉(zhuǎn)矩控制模式，通過(guò)實(shí)訓(xùn)理解轉(zhuǎn)矩控制 模式下的伺服電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)。二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)。在轉(zhuǎn)矩控制模式下，能完成7段調(diào)速以及電位器調(diào)速。三、相關(guān)知識(shí)。1、理解伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的控制原理。2、理

13、解伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置要求，和每調(diào)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響。3、轉(zhuǎn)矩控制模式的使用場(chǎng)合。以及轉(zhuǎn)矩控制模式的特點(diǎn)。四、實(shí)訓(xùn)設(shè)備。由伺服驅(qū)動(dòng)器MR-J2S-10A、伺服電機(jī)HC-MFS13B、DC24V電源、接觸器、 中間繼電器、按鈕等組成的實(shí)訓(xùn)板。萬(wàn)用表、螺絲刀等。五、實(shí)訓(xùn)步驟。1、畫(huà)出控制系統(tǒng)的原理圖并接線。（1）系統(tǒng)控制主電路（如圖3-1）。（2）系統(tǒng)控制回路（如圖3-2）.設(shè)置參數(shù).首先將設(shè)置參數(shù)NO.19=000E，然后再設(shè)置下表3-1中的參數(shù)，設(shè)置完畢后， 把系統(tǒng)斷電，重新啟動(dòng)，則參數(shù)有效。表3-1速度控制模式要設(shè)置的參數(shù)參數(shù)名稱(chēng)出廠值設(shè)定值說(shuō) 明NO.0控制模式選擇00000004設(shè)

14、置成轉(zhuǎn)矩控制模式NO.2自動(dòng)調(diào)整01050105設(shè)置為自動(dòng)調(diào)整NO.8內(nèi)部速度限制110010001000r/minNO.9內(nèi)部速度限制2500800800r/minNO.10內(nèi)部速度限制3100015001500r/minNO.11加速時(shí)間常數(shù)010001000msNO.12減速時(shí)間常數(shù)010001000ms限動(dòng)NO.25 限制模擬量速度04000模擬量輸入為10V時(shí)所|制的最高速度4000r/minNO.41SON、最大速度用于設(shè)定LSP、LSN的自動(dòng)置0000:0111SON、LSP、LSN 內(nèi)部自 置ON.NO.43ON輸入信號(hào)選擇201110AA1在速度模式、轉(zhuǎn)矩模式下把CN1B-5

15、改成SP32002000速度是2000r/minNO.72內(nèi)部速度限制43003000速度是3000r/minNO.73內(nèi)部速度限制55002500速度是2500r/minNO.74內(nèi)部速度限制68001800速度是1800r/min緊急停止伺服開(kāi)啟注）或單相 AC230V惆服開(kāi)啟僧號(hào)OFF 立掙楮澄生時(shí)耕升圖3-2轉(zhuǎn)矩控制模式下控制回路3、開(kāi)始運(yùn)行。通過(guò)控制SP1、SP2、SP3、調(diào)整電機(jī)運(yùn)行的最高速度如表3-2所示。RS1、RS2 控制電機(jī)運(yùn)行的方向及啟動(dòng)和停止。運(yùn)行方向如表3-3所示。表3-2電機(jī)運(yùn)行速度表注）外部輸入信號(hào)速度的指令值SP3SP2SP1000模擬坡速度殖暨（yc）C01口

16、內(nèi)部速度指令1No.8） jQ10內(nèi)部速度指令？ （參數(shù)阮,9）0ji內(nèi)邪速度指令3 參數(shù)NGJ0）,一1 0內(nèi)部速度指冬4您數(shù)1內(nèi)罪速度指令9 參敖代。.彳3）1一0內(nèi)可晦弟暮含6 （參數(shù)No,74）iE內(nèi)弟近度指谷亍節(jié)注.0： OFF （和SG斷開(kāi)）表3-3電機(jī)運(yùn)行方向控制表注）外部輸入信號(hào)旋轉(zhuǎn)方向RS2HS1模楸速度指令（TC）正E0V00無(wú)轉(zhuǎn)拒無(wú)轉(zhuǎn)矩Q正轉(zhuǎn)屯動(dòng)-礎(chǔ)例腳而:.E常電凱區(qū)轉(zhuǎn)珥生削弱IDM轉(zhuǎn)走動(dòng)-反轉(zhuǎn)再生制或蹄皆!正耕電動(dòng)，反轉(zhuǎn)再生旬動(dòng)11無(wú)轉(zhuǎn)矩注.0： OFF （和般斷開(kāi)）1； 0N 和SG援通】六、注意事項(xiàng)：1、由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備不夠，要分組進(jìn)行，所以第一組接好線后，后面的不要

17、重 新接線，只是檢查線是否接對(duì)，但運(yùn)行速度可以改變。2、由于沒(méi)有成套設(shè)備，要現(xiàn)場(chǎng)接線，因此可能線比較亂，所以每組進(jìn)行時(shí) 要注意用電安全。3、在運(yùn)行過(guò)程中，如聽(tīng)到電機(jī)有異常聲音，要極時(shí)停機(jī)檢查原因。對(duì)于 些備用參數(shù)不允許設(shè)置。七、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分扣分說(shuō)明1能正確按圖連接系統(tǒng)的電路。如有接線錯(cuò)誤，每處扣5分。扣完為止。202能按要求正確設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng) 器的參數(shù)。每錯(cuò)一處扣4分?？弁隇橹埂?03能正確操作伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn) 運(yùn)行，能利用外部開(kāi)關(guān)、電位 器進(jìn)行7段調(diào)速和連續(xù)調(diào)速。 并能監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行的速度是 否和設(shè)置的速度一置。如不能20正確運(yùn)行，進(jìn)行相應(yīng)扣分。完全不能運(yùn)行扣20分。4整個(gè)系統(tǒng)能調(diào)

18、試正常運(yùn)行，伺 服電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并能監(jiān)控 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)。205能夠分析伺服電機(jī)在轉(zhuǎn)矩運(yùn) 行模式下速度和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。20最后得分七、思考題。有一收卷系統(tǒng)，如卷紙，要求在收卷時(shí)紙張所受到的張力保持不變，當(dāng)收卷 到A點(diǎn)時(shí)（如圖3-3），電機(jī)停止。設(shè)計(jì)這一控制系統(tǒng)。圖3-3收卷系統(tǒng)工作示意圖實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目四伺服系統(tǒng)的位置控制模式一、實(shí)訓(xùn)目的。伺服系統(tǒng)是現(xiàn)在定位控制中使用非常廣泛的一個(gè)系統(tǒng)，和步進(jìn)系統(tǒng)比較具 有控制精度高，轉(zhuǎn)速快，帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，當(dāng)然價(jià)錢(qián)也比步進(jìn)系統(tǒng)要貴的多。 伺服系統(tǒng)在定位控制中應(yīng)包含三個(gè)方面的設(shè)備，一是伺服電機(jī)，二是伺服驅(qū)動(dòng)器， 三是控制的上位機(jī)，控制的上位機(jī)可以是PLC，單

19、片機(jī)，還可以是專(zhuān)用的定位控 制單元或模塊，如FX2N-1PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM 等。在我們這個(gè)實(shí)習(xí)中， 采用PLC作為控制器，重點(diǎn)是學(xué)習(xí)伺服驅(qū)動(dòng)器的用法，如系統(tǒng)的接線、參數(shù)設(shè) 置、程序調(diào)試等。二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)。以PLC作為上位機(jī)進(jìn)行控制?？刂埔笕鐖D4-1所示，按下啟動(dòng)按鈕，電機(jī) 旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)從A點(diǎn)開(kāi)始向右行駛30mm，停2秒，然后向左行駛返回A點(diǎn)， 再停2秒，如此循環(huán)運(yùn)行，按下停止按鈕，工作臺(tái)行駛一周后返回A點(diǎn)。畫(huà)出控 制原理圖，設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，寫(xiě)出控制程序并進(jìn)行調(diào)試。要求工作臺(tái)移動(dòng)的速度要 達(dá)到10mm/s。絲桿的螺距為5mm。電源接頭圖4-1控制工作臺(tái)示意圖三、相關(guān)知

20、識(shí)。1、了解伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)的工作原理。2、了解伺服驅(qū)動(dòng)器在位置控制模式中參數(shù)的設(shè)置和影響控制精度的因素。3、了解伺服驅(qū)動(dòng)器“電子齒輪”的概念和計(jì)算方法。四、實(shí)訓(xùn)設(shè)備。由伺服驅(qū)動(dòng)器MR-J2S-10A、 伺服電機(jī)HC-MFS13B、DC24V電源、接觸器、 中間繼電器、按鈕等組成的實(shí)訓(xùn)板。FX2N-64MT的PLC萬(wàn)用表、螺絲刀等。五、實(shí)訓(xùn)步驟。1、畫(huà)出控制系統(tǒng)的原理圖并接線。（1）系統(tǒng)控制主電路（如圖4-2）。圖4 2系統(tǒng)控制主電路（2）系統(tǒng)控制回路（如圖4-3）.圖4-3系統(tǒng)控制回路2.設(shè)置參數(shù).首先將設(shè)置參數(shù)NO.19=000E，然后再設(shè)置下表4-1中的參數(shù)，設(shè)置完畢后， 把系統(tǒng)斷電，重新啟動(dòng)，則參數(shù)有效。參數(shù)名稱(chēng)出廠值設(shè)定值說(shuō) 明NO.0控制模式選擇00000000設(shè)置成轉(zhuǎn)矩控