三菱泛用AC伺服系統(tǒng)基本及應(yīng)用培訓(xùn)課件.ppt

1、三菱伺服系統(tǒng)教育訓(xùn)練講義,課程名稱：三菱泛用AC伺服系統(tǒng)基本及應(yīng)用,何 謂 伺 服,SERVO語源自拉丁語，原意為奴隸的意思， 取原意稱“依指令確實(shí)執(zhí)行動(dòng)作之驅(qū)動(dòng)裝置； 能夠高精度的靈敏動(dòng)作表現(xiàn)，自我動(dòng)作狀態(tài) 常時(shí)確認(rèn)。 日本工業(yè)規(guī)格JIS定義：伺服機(jī)構(gòu)是監(jiān)控物體的位置、方位、姿勢(shì)等，追隨目標(biāo)的任意變化量的控制系統(tǒng),伺 服 機(jī) 構(gòu) 系 統(tǒng),伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，大致上可分為下例幾項(xiàng)： 1. 指令部：動(dòng)作指命信號(hào)的輸出裝置。 2. 控制部：接收控制指令，并驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的裝置。 3.驅(qū)動(dòng)、檢出部：驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象、并檢出狀態(tài)的裝置。,伺 服 馬 達(dá) 的 種 類,伺服馬達(dá)的種類，大致可區(qū)分成： 1.同步形：采用永磁

2、式同步馬達(dá)，停電時(shí)發(fā)電效應(yīng)，因此 煞車容易， 但因制程材料上的問題，馬達(dá)容量 受限制?；剞D(zhuǎn)子：永久磁鐵；固定子：線圈 2.感應(yīng)形：感應(yīng)形馬達(dá)與泛用馬達(dá)構(gòu)造相似，構(gòu)造堅(jiān)固、 高速時(shí)轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)良好，但馬達(dá)較易發(fā)熱，容量 (7.5KW以上)大多為此形式。 回轉(zhuǎn)子、固定子皆為線圈 3.直流形：直流伺服馬達(dá)，有碳刷運(yùn)轉(zhuǎn)磨耗所產(chǎn)生粉塵的問 題，于無塵要求的場(chǎng)所就不宜使用，以小容量為 主。 回轉(zhuǎn)子：線圈；固定子：永久磁鐵；整流子： 磁刷,SM 同 步 伺 服 馬 達(dá),特長優(yōu)點(diǎn)： 1.免維護(hù)。 2.耐環(huán)境性佳。 3.轉(zhuǎn)矩特性佳，大轉(zhuǎn)矩。 4.停電時(shí)可發(fā)電剎車。 5.尺寸小、重量輕。 6.高效率。,缺點(diǎn)： 1.A

3、MP較DC形構(gòu)造復(fù)雜。 2.MOTOR及AMP必需1：1 搭配使用。 3.永久磁石有消磁的可能。,IM 感 應(yīng) 形 伺 服 馬 達(dá),特長優(yōu)點(diǎn)： 1.維護(hù)容易。 2.耐環(huán)境性佳。 3.高速時(shí)，轉(zhuǎn)矩特性佳。 4.可制做大容量，效率佳。 5.構(gòu)造堅(jiān)固。,缺點(diǎn)： 1.小容量機(jī)種，效率差。 2.AMP較DC形構(gòu)造復(fù)雜。 3.停電時(shí)，無法動(dòng)態(tài)剎車。 4.隋溫度變動(dòng)影響特性。 5.AMP與MOTOR必需1：1 使用。,DC 直 流 形 伺 服 馬 達(dá),特長優(yōu)點(diǎn)： 1.伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單。 2.停電時(shí)可發(fā)電剎車。 3.體積小、價(jià)格低。 4.效率佳。,缺點(diǎn)： 1.整流子外圍需定期保養(yǎng)。 2.碳刷磨耗產(chǎn)生(碳粉)

4、，無法應(yīng)用于要求凊絜的場(chǎng)所。 3.因整流器碳刷的問題，高速時(shí)轉(zhuǎn)矩差。 4.永久磁石有消磁的可能。,1.相對(duì)值型編碼器 2.絕對(duì)值型編碼器,ENCODER的種類：,相 對(duì) 值 編 碼 器,Incremental Encoder： 回轉(zhuǎn)圓盤上有很多的光學(xué)刻度設(shè)計(jì)，當(dāng)發(fā)光二極體的光源 通過固定式刻度盤、回轉(zhuǎn)圓盤時(shí)。隨時(shí)檢測(cè)出刻度變換的 相對(duì)電氣信號(hào)位置裝置。 當(dāng)回轉(zhuǎn)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連續(xù)脈波數(shù)的累計(jì)數(shù)值取得。,絕 對(duì) 值 編 碼 器,Absolute Encoder： 馬達(dá)軸安裝絕對(duì)值編碼器，常時(shí)對(duì)馬達(dá)軸位置做儉測(cè)工作。 及脈波計(jì)數(shù)工作，當(dāng)斷電再復(fù)電后不需再做原點(diǎn)復(fù)歸。,INC及ABS指令方式,位置決定時(shí)

5、的位置指命方式： 1.INC：必需對(duì)位置值加以計(jì)算，Roll等、往返運(yùn)動(dòng)時(shí)一定位 置量的控制系統(tǒng)。 2.ABS：直接下達(dá)位置值，可用于XY軸、table等，一般的機(jī)械 均可使用。于指命程序中較為簡(jiǎn)便。,增 量 型 定 位 控 制,絕 對(duì) 型 定 位 控 制,伺服系統(tǒng)的最大特色，透過回饋信號(hào)的控制方式可做指令值與目標(biāo)值的比較，因而大幅減少誤差狀況。 何謂回饋信號(hào)；向控制對(duì)象下達(dá)指令后，正確的追蹤并查明現(xiàn)在值，且隨時(shí)回饋控制內(nèi)容的偏差值、待目標(biāo)物到達(dá)目的地后，回饋位置值，如此反復(fù)動(dòng)作。 控制流程，檢測(cè)機(jī)械本體之位置檢出，回路為封閉系統(tǒng)，稱之為閉回路 。 相反，檢測(cè)馬達(dá)軸或機(jī)械軸端，之回路系統(tǒng)就稱為

6、半閉回路 。,伺 服 的 原 理 構(gòu) 成,伺 服 控 制 回 路 的 組 成,SERVO內(nèi)部信號(hào)流程圖：,依回饋方式可分為三種： 1.位置回路：編碼器脈波信號(hào) 位置控制單元 2.速度回路：編碼器脈波信號(hào) 速度控制單元 3.電流回路：編碼器脈波信號(hào) 電流控制單元 各控制回路的響應(yīng)速度依序?yàn)椋弘娏?速度 位置,定位方式比較,控制模式種類,位 置 控 制 模 式,位置控制的區(qū)分： 1.半閉回路控制馬達(dá)軸端檢出 2.半閉回路控制螺旋導(dǎo)桿軸端檢出 3.全閉回路控制機(jī)械位置檢出,使用AC伺服馬達(dá)于位置控制，一般是指由與伺服馬達(dá) 軸心一體化的位置檢出器(編碼器、角度檢測(cè)器等)取得 回授訊號(hào)，當(dāng)與位置指令量一

7、致時(shí)，使馬達(dá)軸停止之 控制，并執(zhí)行伺服鎖定之機(jī)能（SERVO LOCK。）,(位置控制模式),腳位說明(一),適用于位置控制,AC伺服馬達(dá)用于位置控制，以用途分別可區(qū)分為2大項(xiàng),1.點(diǎn)至點(diǎn)的控制(POINT TO POINT):,B,A,a.點(diǎn)至點(diǎn)控制,不重視走行路,2.輪廓控制(補(bǔ)間控制)：,B,A,直線補(bǔ)間,B,A,b.圓弧補(bǔ)間以A-B間為直徑的圓弧,步進(jìn)馬達(dá)與AC伺服差異,一般使用于定位控制之定位方式，步進(jìn)馬達(dá)的使用率不比AC伺服馬達(dá)來得少(依機(jī)械特性而言)。 步進(jìn)馬達(dá)沒有像伺服馬達(dá)般的檢出器做回授控制，完全因應(yīng)指令做電氣角度的回轉(zhuǎn)。 屬于開回路的控制、使用簡(jiǎn)單、多使用于小形搬運(yùn)機(jī)執(zhí)行點(diǎn)

8、到點(diǎn)的定位控制。,優(yōu)點(diǎn) 價(jià)格便宜 簡(jiǎn)單、使用容易,缺點(diǎn) 不穩(wěn)定、易受干擾 高速時(shí)轉(zhuǎn)矩小 低分解能 容量小(200W以下),位 置 定 位 控 制 基 礎(chǔ) - 1,伺服系統(tǒng)的位置精度： 伺服馬達(dá)1回轉(zhuǎn)的機(jī)械移動(dòng)量。 伺服馬達(dá)1回轉(zhuǎn)的Encoder脈波數(shù)。 機(jī)械系統(tǒng)的間隙問題，機(jī)械精度。,伺服系統(tǒng)、位置決定控制的基礎(chǔ)： 單位：Pulse；mm；inch；degree 例）指令脈波頻率？定位模塊 馬達(dá)1回轉(zhuǎn)所需脈波數(shù)Pulse 馬連1回轉(zhuǎn)移動(dòng)量mm AMP電子齒輪比 電子齒輪比分子 電子齒輪比分母,位 置 定 位 控 制 基 礎(chǔ) 2,1.伺服馬達(dá) HC-SFS352-K 2.上位控制器 A1SD75

9、P/A1SD75M,#若欲以3000Rpm/Min運(yùn)轉(zhuǎn)必需輸入6.5Mpps輸入指令脈波 3000 / 60 * 131072 = 6553600 3000 / 60 * 3000 = 150000 #更改伺服馬達(dá)精度公式 131073 * Pr.4 / Pr.3 = ? P/r,位 置 定 位 控 制 基 礎(chǔ) 脈波,1.Encoder3000 P/r 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.PB10mm 4.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數(shù)設(shè)定: 一回轉(zhuǎn)脈波數(shù)

10、= 1 一回轉(zhuǎn)移動(dòng)量 = 1,#PLC : 位置 30000 速度 150000,位置定位控制基礎(chǔ) mm/inch,1.Encoder3000 P/r 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.PB10mm 4.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數(shù)設(shè)定: 一回轉(zhuǎn)脈波數(shù) = 3000 P/r 一回轉(zhuǎn)移動(dòng)量 = 10mm,#PLC : 位置 100mm 速度 3000* 10 = 30000度,位 置 定 位 控 制 基 礎(chǔ) degree,1.Encoder3000 P/r

11、 2.ControllerA1SD75P Max output400kpps 3.以3000rpm/min;10圈,#伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定: Pr.3 = 16384 / Pr.4 = 375 #定位模塊參數(shù)設(shè)定: 一回轉(zhuǎn)脈波數(shù) = 3000 P/r 一回轉(zhuǎn)移動(dòng)量 = 360,#PLC : 位置 3600 速度 360 * 3000 = 1080000度,速 度 控 制 模 式,AC伺服馬達(dá)與其它一般的可變速裝置：(變頻器、直流馬達(dá)、渦電流繼手形可 變速馬達(dá)等)一樣，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可變換。其特長： a.緩起動(dòng)、停止機(jī)能： 加減速時(shí)產(chǎn)生的沖擊，加速及減速的變動(dòng)率。 b.廣大的速度控制范圍： 從低速至高速

12、之間的控制范圍(1：1000 5000)速度控制范圍內(nèi)、定轉(zhuǎn)矩 特性。 c.速度變動(dòng)率小： 即使負(fù)載變動(dòng)，速度依然不會(huì)有太大的改變產(chǎn)生。,(速度控制模式),腳位說明(二),AC伺服馬達(dá)以電流做高精度的輸出轉(zhuǎn)矩控制。一般的用途為位置控制或速度控制時(shí)速度偏差的結(jié)果所做電流控制。由外部直接控制電流值亦可控制馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩如膠布機(jī)等張力控制可運(yùn)用。,a.張力控制時(shí)，卷取的滾輪半徑越大時(shí)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對(duì)增加。伺服馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩相對(duì)增加。 b.卷取途中材料切斷時(shí)，負(fù)載瞬間變輕，但馬達(dá)高速回轉(zhuǎn)，此時(shí)伺服馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩減少。 c.使用轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)動(dòng)時(shí)，必需留意馬達(dá)的溫度與轉(zhuǎn)矩特性的關(guān)系。,轉(zhuǎn) 矩 控 制 模 式,

13、三菱泛用伺服分類,1.MR-C系列：30W400W 2.MR-J系列：50W3.5KW 3.MR-J2系列：50W3.5KW 4.MR-J2-Super系列：50W55KW 5.MR-H-N系列：50W55KW(30KW 50KW為440V) 6.MR-E-A/AG系列:100W2KW 7.MR-Jr系列:10W30W,A-type：泛用標(biāo)準(zhǔn)界面(MR-J2-A、MR-J2S-A 、MR-HAN) B-type：SSC-NET(BUS-LINK) (MR-J2-B、MR-J2S-B MRHBN) C-type：1軸控制內(nèi)藏(MR-J2-C、MR-HACN、MR-J2S-CP),三菱泛用伺服組成

14、,產(chǎn)業(yè)界的需求,生產(chǎn)性向 FMS,機(jī)能、性能,技術(shù)革新,占有率(%),POWER TRANSISTOR 模塊化 釹鐵磁石 8、16BIT微處理,免保養(yǎng) 高速應(yīng)答、CIM 低價(jià)位化,小型化 低噪音 省配線化,規(guī)格對(duì)應(yīng) 耐環(huán)境性 高速高性能,網(wǎng)路化 開放化,診斷機(jī)能,d-q變換(向量制,32BIT微處理,CAE,高密度實(shí)裝技術(shù),IPM,DSP RISC微處理,具有機(jī)械系控制邏輯,網(wǎng)絡(luò)技術(shù),5%,10%,17%,23%,30%,35%,A,SA、SB,J,C,H,J2-Super,J2,依控制器脈波列作定位 與泛用SV同時(shí)展開,全數(shù)字式伺服 無線的放大器 BUS形的AMP開發(fā) d-q軸控制,筆記本大

15、小之普及型之開發(fā) 內(nèi)含自動(dòng)調(diào)諧機(jī)能,標(biāo)準(zhǔn)ABS編碼器 標(biāo)準(zhǔn)CE、UL規(guī)格 依馬達(dá)ID識(shí)別 高密度卷線及連結(jié)CORE，因此馬達(dá)小型化,機(jī)械分析機(jī)能 適應(yīng)制振控制 機(jī)械仿真機(jī)能 增益搜尋機(jī)能,MODEL適應(yīng)控制 實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)諧 SERIAL高速SCNET BUS對(duì)應(yīng) 采用32 BIT RISC CPU 共振濾波器,產(chǎn)業(yè)界最小之SERVO AMP 內(nèi)含IPM,MELSERVO演進(jìn)圖,產(chǎn)品特長,基本性能提升(發(fā)揮機(jī)械性能之極限) 使用方便、安裝時(shí)間縮短 高性能實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)諧 應(yīng)答頻率、編碼器分辨率提升 伺服馬達(dá)種類齊全 共振濾波器、適應(yīng)制振控制 整體支持含有機(jī)械系 模式適應(yīng)控制 機(jī)械分析機(jī)能、機(jī)械仿真機(jī)能

16、 增益搜尋機(jī)能 耐環(huán)境、規(guī)格、與既有品可互換 耐振動(dòng)提升 海外規(guī)格、馬達(dá)保護(hù)構(gòu)造 伺服馬達(dá)ID 外形尺寸、安裝、各信號(hào)的互換性,產(chǎn)品區(qū)分,形名構(gòu)成,于既有之型名追加Super之S 減速機(jī)與既有品相同 外形尺寸及安裝具互換性,馬達(dá)系列 MFS、KFS、SFS、RFS、UFS 串行通信用,伺服馬達(dá),H C - K F S 0 5 3 ,軸端加工 K:槽鍵 D:D型軸,減速機(jī):G1、G1H、G2,電磁剎車: B:附電磁剎車,額定旋轉(zhuǎn)速度 r/min 1:1000 2:2000 3:3000,額定輸出 05:50W70:7KW,伺服馬達(dá)系列名,伺服驅(qū)動(dòng)器,馬達(dá)容量區(qū)分,對(duì)應(yīng)之伺服驅(qū)動(dòng)器(MR-J2-S

17、UPER系列),HC-系列,旋轉(zhuǎn)速度r/min 額定/最高,容量(W),30,50,100,500,750,850,1000,2000,3000,3500,7000,用途,小 容 量,低慣性 KFS,新規(guī)開發(fā),超低慣性 MFS,中 容 量,中慣性 SFS,低慣性 RFS,扁 平 型,扁平型 UFS,3000/4500,3000/4500,1000/1500,2000/3000,3000/3000,3000/4500,2000/3000,3000/4500,皮帶驅(qū)動(dòng)裝置 ROBOT,嵌入機(jī) 插件機(jī),運(yùn)輸裝置 繞線機(jī) X-Y TABLE 食品機(jī)械,高頻度定位 裝置,食品機(jī)械 ROBOT 縫紉機(jī),K

18、FS馬達(dá)慣性為MFS馬達(dá)之35倍，可構(gòu)筑更安定的系統(tǒng),使用方便,應(yīng)答頻率,高性能,定位整定時(shí)間,運(yùn)轉(zhuǎn)模式,條件,伺服馬達(dá):HC-MFS13 伺服驅(qū)動(dòng)器:MR-J2S-10A 負(fù)荷慣性比:3倍,高性能,高性能,標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),J2-Super,J2,II,MINAS-A,容量,全容量,-750W,1KW-,-750W,750W 以上,-750W,750W 以上,編碼器(bit),INC/ABS,INC/ABS,INC/ABS,INC,ABS,INC,ABS,INC,ABS,INC,INC/ABS,12,13,14,15,16,17,18,19,20,1KW以上,10000,10000,從小容量到中

19、容量之機(jī)種，均采用絕對(duì)編碼方式:17bit(131072p/rev) 含高分辨率編碼器之馬達(dá)尺寸與既有品相同 同業(yè)狀況,編碼器的高度解析化,無論條件多么嚴(yán)格的狀態(tài)下，均能正確推定出負(fù)荷慣性 例:HC-MFS13、螺桿螺距6mm、負(fù)荷慣性瞬時(shí)比5.6倍之場(chǎng)合、垂直軸不平衡負(fù)荷20%、磨擦轉(zhuǎn)矩約15%、加減速轉(zhuǎn)矩額定之1.4%,既有自動(dòng)調(diào)諧,高性能即時(shí)自動(dòng)調(diào)諧,高性能實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)諧,新共振濾波器,轉(zhuǎn)矩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu),負(fù)荷機(jī)械,頻率(Hz),共振濾波器,于共振點(diǎn)使用共振濾波器,使用方便,在機(jī)械系剛性低的地方，轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)部份會(huì)有軸共振情形發(fā)生。 可使用共振濾波器來抑制軸共振，最多可使用2個(gè)。,適應(yīng)制振控制,即

20、時(shí)自動(dòng)地檢出共振點(diǎn)并抑制共振 。,時(shí)間,適應(yīng)制振 控制開始,使用方便,機(jī)械分析機(jī)能,轉(zhuǎn)矩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu),負(fù)荷機(jī)構(gòu),機(jī)械系的診斷 機(jī)械系的模塊化 與機(jī)械仿真軟件組合作最合適的控制,共振點(diǎn)的測(cè)定,由電腦做 最適調(diào)整,增益搜尋機(jī)能,定位整定時(shí)間為表示從指令終了到定位完了信號(hào),指令,定位整定時(shí)間,馬達(dá)動(dòng)作,定位完了信號(hào),收尋最合適的增益,1,2,3,4,6,7,8,9,增 益 B,增益A,5,10,11,12,13,15,16,17,18,增 益 B,增益A,14,最合適的設(shè)定結(jié)果,1,2,3,4,自動(dòng)收尋最 合適的增益,由電腦做 最適調(diào)整,由電腦做 最適調(diào)整,全面支持伺服系統(tǒng)之軟件,機(jī)械仿真軟件(1),

21、機(jī)械仿真軟件(2),指令系情報(bào)輸入,模擬結(jié)果,輸入機(jī)械系情報(bào),亦可從機(jī)械分析輸入,由電腦做 最適調(diào)整,通信介面,RS-422的場(chǎng)合(最大至32軸),RS-232C/RS422 轉(zhuǎn)換模組,擴(kuò)充性,RS-232C的場(chǎng)合,由J2至J2-Super之變更內(nèi)容總結(jié),驅(qū)動(dòng)器的演算處理高速化 應(yīng)答頻率250Hz550Hz 使用更加方便 自動(dòng)調(diào)諧機(jī)能提升 共振濾波器及適應(yīng)制振控制 增益搜尋、機(jī)械分析及仿真機(jī)能 顯示LED 4位5位 擴(kuò)充性 SSCNET對(duì)應(yīng)、RS232C、RS422,高分辨率編碼器的標(biāo)準(zhǔn)化,13bit(8192)，14bit(16384)17bit(131072),耐環(huán)境性提升,馬達(dá)保護(hù) 小容量等級(jí) IP44IP55 耐振動(dòng)性 小容量 2G5G,使用更加方便,高慣性馬達(dá) HC-KFS系列,操作說明,驅(qū)動(dòng)系種類,自動(dòng)調(diào)諧機(jī)能,自動(dòng)調(diào)諧機(jī)能,自動(dòng)調(diào)諧機(jī)能,搬運(yùn) 控