伺服運(yùn)動(dòng)控制-實(shí)驗(yàn)2+實(shí)驗(yàn)4指導(dǎo)書

1、 實(shí)驗(yàn)二步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆帐褂貌竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；熟悉步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的用法；掌握基于步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)電機(jī)單軸控制方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.計(jì)算機(jī)；2臺(tái)達(dá)EH系列可編程序控制器；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器WD3-007;三相步進(jìn)電機(jī)VRDM3910/50LWA。實(shí)驗(yàn)原理及線路1德國(guó)百格拉步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器WD3007如圖1所示，驅(qū)動(dòng)器面板說(shuō)明如下：信號(hào)接口：PULSE+電機(jī)輸入控制脈沖信號(hào)；DIR+電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)；RESET+復(fù)位信號(hào)，用于封鎖輸入信號(hào)；READY+報(bào)警信號(hào)；PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接公共地；狀態(tài)指示：RDY燈亮表示驅(qū)動(dòng)器正常工作；TEM

2、P燈亮表示驅(qū)動(dòng)器超溫；FLT燈亮表示驅(qū)動(dòng)器故障；功能選擇：MOT.CURR設(shè)置電機(jī)相電流；STEP1、STEP2設(shè)置電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)；CURR.RED設(shè)定半流功能PULSE.SYS可設(shè)置成“脈沖和方向”控制方式;也可以設(shè)置成“正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)”控制方式；PULSE+/CW+PULSE-/CW-DIR+/CCW+DIR-/CCW-RESET+RESET-READY+READYTEMPFLTMOT.CURRstepiSTEP2CURR.REDPULES.SYSDC+DC-UvWPELNPE圖1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器口口口口口1=1;口二口=.-.IN=_一=e=功率接口：DC+和DC-接制動(dòng)電容;U、V、W接電機(jī)

3、動(dòng)力線，PE是地；L、N、PE接驅(qū)動(dòng)器電源，電源電壓是220VAC輸入時(shí)，最大電流是3A。電源線橫截面1.5平方毫米，盡量短。驅(qū)動(dòng)器的L端和N端接供電電源，同時(shí)要串接一個(gè)6.3A保險(xiǎn)絲；PE為接地。信號(hào)說(shuō)明：(1)PULSE：脈沖信號(hào)輸入端，每一個(gè)脈沖的上升沿使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。DIR：方向信號(hào)輸入端，如“DIR”為低電平，電機(jī)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；“DIR”為高電平電機(jī)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。CW:正轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。)CCW：反轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。)RESET：復(fù)位信號(hào)，如復(fù)位信號(hào)為低電平時(shí),輸入脈沖信號(hào)起作用，如果復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)就禁止任何有效的脈沖，輸入信號(hào)無(wú)效，

4、電機(jī)無(wú)保持扭矩。)READY：輸入報(bào)警信號(hào)：READY是繼電器開關(guān)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)繼電器閉合，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器工作異常時(shí)繼電器斷開。繼電器允許最高輸入電壓和電流是：35VDC，10mAI步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器/步進(jìn)電機(jī)PULSE.SYS控制方式高電平有效接線低電平有效接線ON正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)(雙脈沖方式CW+接正轉(zhuǎn)信號(hào)CCW+接反轉(zhuǎn)信號(hào)CW-與CCW-短接為信號(hào)地CW-接正轉(zhuǎn)信號(hào)CCW-接反轉(zhuǎn)信號(hào)CW+與CCW+短接為公共端OFF脈沖和方向(單脈沖方式)PULSE+接脈沖信號(hào)DIR+接方向信號(hào)PULSE-與DIR-短接為信號(hào)地PULSE-接脈沖信號(hào)DIR-接方向信號(hào)PULSE+與DIR+短接為公共端2.硬件系統(tǒng)的設(shè)

5、計(jì)：硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(1)脈沖+方向控制模式(PULSE+DIR)(單脈沖模式)硬件接線和控制操作流程如圖3所示。其中x0,x1,x2分別是啟動(dòng)(正轉(zhuǎn))、反轉(zhuǎn)和停止按鈕。AC24G+24VU步進(jìn)電機(jī)s/sxOx1x2N臺(tái)達(dá)PLCY4Y5C2Y6P+D+D_啟動(dòng)/按下X。正轉(zhuǎn)圖3步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)脈沖+方向控制模式接線圖和控制操作流程（2）單軸兩相脈沖控制（雙脈沖）模式下硬件接線圖和控制操作流程如圖4所示。啟動(dòng)1涸X0XI1x21臺(tái)達(dá)PLC二反轉(zhuǎn)切換?-二;N按下xO正轉(zhuǎn)AC24GI24VY4Y5C2Y6Y7C3cw+cw-|CCW+.ccw-2K*2K步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器D

6、C24V按下x2Y:步進(jìn)電機(jī)220v反轉(zhuǎn)X1予按下x2停止停止圖4步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)兩相脈沖控制模式接線圖和控制操作流程注：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器輸入端所串電阻的選擇:控制器輸出5V電壓，輸出信號(hào)可直接與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器相連;控制器輸出12V電壓，輸出信號(hào)需串680歐電阻再與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器相連;控制器輸出24V電壓，輸出信號(hào)需串1.8千歐電阻再與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器相連。PLC程序如下：（1）單脈沖方式注:(2)D6、D4可設(shè)2000、3000等。編碼器電機(jī)的轉(zhuǎn)速可用編碼器進(jìn)行測(cè)量，這里選用8位格雷碼位置編碼器，型號(hào)為EC6P-AG5C,其主要參數(shù)如下：電源電壓:DC12V-10%24V+15%;消耗電流：70mA以下；分辨率

7、：8位;輸出方式：二進(jìn)制;輸出形式：集電極開路。有10條接線，其中2條電源線，8條信號(hào)線，具體接線如圖5所示。+5-12V;16inA以下i黒DC2SV(+12-24V)輸出福、相、黃綠藍(lán)、素、慶、白丿0V圖5編碼器及其接線圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)圖3接線，通過(guò)PLC編程，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)“脈沖+方向”(PULSE+DIR)控制模式下的單軸控制。2根據(jù)圖4接線，通過(guò)PLC編程，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)“兩相脈沖”控制模式下的單軸控制。實(shí)驗(yàn)步驟熟悉各個(gè)硬件模塊；2根據(jù)圖3和圖4的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行接線；3.完成PLC程序的編寫；4進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，并分析調(diào)試結(jié)果。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告上必須畫出硬件電路結(jié)構(gòu)圖和硬件電路接線圖；2寫出

8、PLC程序；3.分析系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果。實(shí)驗(yàn)四交流伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨涣魉欧刂破骰驹?、參?shù)設(shè)置、基本工作方式；掌握交流伺服電機(jī)控制方法及交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：臺(tái)達(dá)ASD-A0421-AB系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)ECMA-C30604ES臺(tái)達(dá)DVP40ES00T2系列PLCDOP-AE觸摸屏實(shí)驗(yàn)原理及線路臺(tái)達(dá)ASD-A0421-AB系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器主要有三種工作模式：速度模式、轉(zhuǎn)矩模式和位置模式。本實(shí)驗(yàn)采用速度控制模式實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的控制。速度命令的來(lái)源分為兩類，一為外部輸入的模擬電壓，另一為內(nèi)部參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中采用內(nèi)部參數(shù)命令輸入，命令選擇的方式是根據(jù)

9、CN1的DI信號(hào)來(lái)決定。通過(guò)SPD0和SPD1的不同組合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的多段速控制。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1通過(guò)學(xué)習(xí)產(chǎn)品手冊(cè)，了解伺服控制器的應(yīng)用，總結(jié)伺服控制器的基本控制方式、相互之間的異同點(diǎn)等。掌握參數(shù)設(shè)置方法。2熟悉控制電路，掌握控制方式、硬件接線圖、控制信號(hào)定義等。以臺(tái)達(dá)ASD-A0421-AB系列伺服驅(qū)動(dòng)器和ECMA-C30604ES伺服電機(jī)為核心元件，通過(guò)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)定出伺服電機(jī)所需的各項(xiàng)參量，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)空載模式下的多段速控制，同時(shí)在試驗(yàn)臺(tái)上利用DOP-AE系列人機(jī)界面進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)硬件接線圖如下所示。DOP-AE觸摸屏SRDY（指示燈）ALRM（指示燈）實(shí)驗(yàn)步驟作空載速度測(cè)試前，

10、盡可能將電機(jī)基座固定，以防止電機(jī)轉(zhuǎn)速變化所產(chǎn)生反作用力造成危險(xiǎn)。設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的控制模式。將驅(qū)動(dòng)器的控制模式設(shè)定為速度模式，即調(diào)整參數(shù)P1-01，將控制模式設(shè)定為2，即為速度模式，更改后須重新上電開機(jī)才會(huì)更新操作模式。速度控制模式下，數(shù)字輸入DI初始設(shè)定如下表。數(shù)字輸入?yún)?shù)設(shè)定值Zr/r口符號(hào)功能定義說(shuō)明CN1PinNo.DI1P2-10=101SON伺服啟動(dòng)DI1-=9DI2P2-11=114SPD0速度命令選擇0DI2-=10DI3P2-12=115SPD1速度命令選擇1DI3-=34DI4P2-13=102ARST異常復(fù)位DI4-=8DI6P2-15=0Disabled此DI功能無(wú)效DI7P

11、2-16=0Disabled此DI功能無(wú)效DI8P2-17=0Disabled此DI功能無(wú)效上表將原出廠設(shè)定值逆向運(yùn)轉(zhuǎn)禁止極限（DI6）與正向運(yùn)轉(zhuǎn)禁止極限（DI7）及緊急停止（DI8）的功能取消，因此將參數(shù)P2-1517設(shè)為0（Disabled）。臺(tái)達(dá)伺服的數(shù)字輸入為可由使用者自由規(guī)劃，因此使用者規(guī)劃數(shù)字輸入（DI）時(shí)，需參考DI碼的定義。數(shù)字輸入DI參數(shù)設(shè)定完成后，若驅(qū)動(dòng)器有異常信號(hào)出現(xiàn)，如ALE14（因出廠設(shè)定值有反向運(yùn)轉(zhuǎn)禁止極限D(zhuǎn)I6與正向運(yùn)轉(zhuǎn)禁止極限D(zhuǎn)I7及緊急停止DI8的功能，因此將參數(shù)P2-1517設(shè)為0），須重新上電或?qū)惓?fù)位DI4引腳導(dǎo)通，用來(lái)清除異常狀態(tài)。通過(guò)SPD0、SP

12、D1的不同開關(guān)組合選擇出不同的速度命令（注：外部模擬命令沒(méi)接）。速度命令編號(hào)CN1的DI信號(hào)命令來(lái)源內(nèi)容范圍SPD1SPD0S100外部模擬命令V-REF，GND之間電壓差+/-10VS201內(nèi)部寄存器參數(shù)P1-0905000r/minS310P1-1005000r/minS411P1-1105000r/min0:表示開關(guān)狀態(tài)為開路(OFF)1表示開關(guān)狀態(tài)為導(dǎo)通(ON)4.不同速度的設(shè)定(速度內(nèi)部寄存器的命令設(shè)定)Pl-09、Pl-10、P1-11分別設(shè)定三個(gè)不同的速度，其中正負(fù)號(hào)表示速度的正反轉(zhuǎn):參數(shù)P1-09設(shè)定為3000輸入數(shù)值命令旋轉(zhuǎn)方向參數(shù)P1-10設(shè)定為100+CW參數(shù)P1-11設(shè)定為-3000CCW運(yùn)行系統(tǒng)將數(shù)字輸入DI1導(dǎo)通，伺服啟動(dòng)(Servoon)。數(shù)字輸入DI2(SPD0)與DI3(SPD1)速度命令開關(guān)開路，代表S1命令，此時(shí)電機(jī)根據(jù)模擬電壓命令運(yùn)轉(zhuǎn)。只導(dǎo)通數(shù)字輸入DI2(SPD0)，代表S2命令3000r/min被承認(rèn)，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。只導(dǎo)通數(shù)字輸入DI3(SPD1)，代表S33命令100r/min被承認(rèn)，此