现代电气控制系统课件任务6实现伺服电机的PLC控制L.pptx

1、任务任务6 6 实现伺服电机的实现伺服电机的PLCPLC控制控制任务任务6 6 实现伺服电机的实现伺服电机的PLCPLC控制控制l 了解伺服电动机的工作原理；l 了解伺服电动机的控制方式；l 熟悉伺服驱动器的接线方法；l 熟悉编码器的工作原理及使用；l 掌握伺服电动机速度和位移的控制算法。学习目标知识目标能力目标l 会设置伺服驱动器，安装伺服电动机；l 能绘制伺服驱动器与PLC、伺服电动机之间的接线图；l 会连接PLC、伺服驱动器、伺服电动机之间的接线；l 能用PLC控制伺服电动机实现精确移位控制。2022年11月17日2现代电气控制系统教材编写组6.1.1 伺服电动机概述6.1.1 伺服电动

2、机概述伺服电动机功能用途1交流伺服电动机2内容提要PRECIS2022年11月17日4现代电气控制系统教材编写组1.伺服电动机功能用途伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。通过改变控制电信号的大小和极性，可改变电动机的转速大小和转向。伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。可用于中高档数控机床的主轴驱动和速度进给伺服系统，工业用机器人的关节驱动伺服系统,火炮、机载雷达等伺服系统。2022年11月17日5现代电气控制系统教材编写组1.伺服电动机功能用途伺服系统对伺服电动机的要求。1）无“自转”现象

3、。即要求控制电动机在有控制信号时迅速转动，而当控制信号消失时必须立即停止转动。2）空载始动电压低。电动机空载时，转子从静止到连续转动的最小控制电压称为始动电压。始动电压越小，电动机的灵敏度越高。3）机械特性和调节特性的线性度好。4）动态响应快：即要求电动机的机电时间常数要小，堵转转矩要大，转动惯量要小，转速能随控制电压的变化而迅速变化。2022年11月17日6现代电气控制系统教材编写组1.伺服电动机功能用途伺服电动机可分为两类：直流伺服电动机。交流伺服电动机。2022年11月17日7现代电气控制系统教材编写组SZ直流伺服电动机42JSF630AS无刷伺服电机深圳杰美康机电GK6040 伺服电机

4、上海登奇机电MSS盘式直流伺服电动机2.交流伺服电动机交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。它的结构主要可分为两部分：即定子部分和转子部分。定子上装有空间互差90的两个绕组：励磁绕组和控制绕组，其结构如图6-1所示。2022年11月17日8现代电气控制系统教材编写组1机壳；2外定子；3杯形转子；4内定子；5端盖。非磁性空心杯形转子交流伺服电动机结构图励磁绕组控制绕组杯形转子内定子2.交流伺服电动机定子分外定子铁心和内定子铁心两部分，由硅钢片冲制后叠成。外定子铁心槽中放置空间相距90电角度的两相绕组。内定子铁心中不放绕组，仅作为磁路的一部分，以减小主磁通磁路的磁阻。空心杯形转子由非磁性铝或铝合金

5、制成，放在内、外定子铁心之间,并固定在转轴上。转子的壁很薄，一般在0.3mm左右，因而具有较大的转子电阻和很小的转动惯量。ECMA-C20604RS是台达公司生产的一款电子换向式交流伺服电动机，参数如下：额定电压220V，转速3000rpm，17位光学编码器（160000ppr），电动机框架60mm，额定输出功率400W，无刹车有油封，键槽带螺丝孔位，标准轴径规格。2022年11月17日9现代电气控制系统教材编写组6.1.2 交流伺服电动机的控制6.1.2 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制1交流伺服驱动器的作用2台达ASDA-B2伺服驱动器3内容提要PRECIS2022年11月17日1

6、1现代电气控制系统教材编写组伺服驱动系统的接地41.交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制原理如图6-2所示。励磁绕组接至电压恒为 的交流电源，控制绕组输入控制电压 ，两者频率相同，如图6-2所示。2022年11月17日12现代电气控制系统教材编写组1U2U1.交流伺服电动机的控制当电动机起动时，若控制电压 =0，相当于定子单相通电，气隙中只有脉振磁动势，无起动转矩，转子不会转起来；若 0，且 与 不同相，定子两相绕组则通以两相交流电，气隙中就产生旋转磁场，转子就会按控制信号要求旋转。转子绕组电阻很大，使得临界转差率Sm=1，合成电磁转矩T0，成为制动转矩，当=0，转子转速下降，并迅速在n=

7、0时停下来。2022年11月17日13现代电气控制系统教材编写组1U2U2U2U2U012n/(r/min)ST/(N.m)T+T-2.交流伺服驱动器的作用伺服驱动器(Servo Drives)是用来控制伺服电动机的一种控制器，是现代运动控制的重要组成部分。主要应用于工业机器人及数控加工中心等需要高精度定位的自动化设备中。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。再通过三

8、相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电动机。伺服电动机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电动机的精度决定于编码器的精度(线数)。2022年11月17日14现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器ASDA-B2系列伺服驱动器，外观如图6-3所示。利用精密的反馈控制及结合高速运算能力的数字信号处理器（DSP），控制IGBT产生精确的电流输出，用来驱动三相永磁式同步交流伺服电动机（PMSM）达到精确定位。2022年

9、11月17日15现代电气控制系统教材编写组1）电源指示灯。2）控制回路电源。3）主控回路电源。4）伺服电动机输出。5）内外部回生电阻。6）显示部分。7）操作部分。8）控制连接器。9）编码器连接器。10）RS-485&RS-422连接器。11）散热座。12）接地端。3.台达ASDA-B2伺服驱动器（1）伺服驱动器各部分功能1）电源指示灯。若指示灯亮，表示此时P_BUS尚有高电压。2）控制回路电源。L1C、L2C供给单相100230VAC，50/60Hz电源。3）主控回路电源。R、S、T连接在商用电源AC200230V，50/60Hz。4）伺服电动机输出。与电动机电源接头U、V、W连接，不可与主回

10、路电源连接。5）内外部回生电阻。使用外部回生电阻时，P、C端接电阻，P、D端开路。使用内部回生电阻时，P、C端开路，P、D端需短路。750W及以上才有内建再生电阻，400W及以下则无内建。6）显示部分。5位数LED显示伺服状态或异警。2022年11月17日16现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（1）伺服驱动器各部分功能7）操作部分。操作状态有功能、参数、监控的设定。MODE：模式的状态输入设定。SHIFT：左移键。UP：显示部分的内容加1。DOWN：显示部分的内容减1。SET：确认设定键。8）控制连接器。与PLC或者控制I/O连接。2022年11月17日17现代电气控制

11、系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（1）伺服驱动器各部分功能9）编码器连接器。用以连接伺服电动机检测器（Encoder）。10）RS-485&RS-422连接器。与个人电脑或控制器连接。11）散热座。固定伺服器及散热之用。12）接地端。2022年11月17日18现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（2）伺服驱动器操作模式简介，见表6-1。2022年11月17日19现代电气控制系统教材编写组模式名称模式名称模式代码模式代码模式码模式码说明说明单一模式位置模式(端子输入)PtPt00驱动器接受位置命令，控制电动机至目标位置。位置命令由端子输入，信号形态为脉冲。位置

12、模式(内部寄存器输入)PrPr01驱动器接受位置命令，控制电动机至目标位置。位置命令由内部寄存器提供（共八组寄存器），可利用DI信号选择寄存器编号。速度模式S S02驱动器接受速度命令，控制电动机至目标转速。速度命令可由内部寄存器提供（共三组寄存器），或由外部端子输入仿真电压（-10V+10V）。命令的选择是根据DI信号来选择。速度模式（无模拟输入）SzSz04驱动器接受速度命令，控制电动机至目标转速。速度命令仅可由内部寄存器提供（共三组寄存器），无法由外部端子提供。命令的选择是根据DI信号来选择。转矩模式T T03驱动器接受转矩命令，控制电动机至目标转矩。转矩命令可由内部寄存器提供（共三组寄

13、存器），或由外部端子输入模拟电压（-10V+10V）。命令的选择是根据DI信号来选择。转矩模式（无模拟输入）TzTz05驱动器接受转矩命令，控制电动机至目标转矩。转矩命令仅可由内部寄存器提供（共三组寄存器），无法由外部端子提供。命令的选择是根据DI信号来选择。混合模式S-PtS-Pt06S与Pt可通过DI信号切换。T-PtT-Pt07T与Pt可通过DI信号切换。S-TS-T10S与T可通过DI信号切换。3.台达ASDA-B2伺服驱动器（3）伺服驱动器面板各部分名称。ASD-B2伺服驱动器的参数共有187个，P0-xx，P1-xx，P2-xx，P3-xx，P4-xx，可以在驱动器上的面板上进行设

14、置，面板各部分名称如图6-4所示，各个按钮的说明如下。2022年11月17日20现代电气控制系统教材编写组电源指示灯MODE键显示器SHIFT键SET键UP/DOWN键1）显示器。五组七段显示器用于显示监控值、参数值及设定值。2）电源指示灯。主电源回路电容量的充电显示。3）MODE键。进入参数模式或者脱离参数模式及设定模式。4）SHIFT键。参数模式下可改变群组码。设定模式下闪烁字符左移可用于修正较高的设定字符值。5）UP键。变更监控码、参数码或设定值。6）DOWN键。变更监控码、参数码或设定值。7）SET键。显示及储存设定值。3.台达ASDA-B2伺服驱动器（4）参数设定流程1）驱动器电源接

15、通时，显示器会先持续显示监控显示符号约一秒钟。然后才进入监控模式。2）按MODE键可切换“参数模式”“监视模式”“异常模式”，若无异常发生则略过异常模式。3）在监控模式下，若按下“UP”或“DOWN”键可切换监控参数。此时监控显示符号会持续显示约一秒钟。4）在监控模式下，若按下“MODE”键可进入参数模式。按下“SHIFT”键时可切换群组码。UP/DOWN键可变更后二字符参数码。5）在参数模式下，按下“SET”键，系统立即进入设定模式。显示器同时会显示此参数对应的设定值。此时可利用UP/DOWN键修改参数值或按下“MODE”键脱离设定模式并回到参数模式。6）在设定模式下，可按下“SHIFT”键

16、使闪烁字符左移，再利用UP/DOWN快速修正较高的设定字符值。7）设定值修正完毕后按下“SET”键，即可进行参数储存或执行命令。8）完成参数设定后显示器会显示结束代码-END-，并自动回复到监控模式。2022年11月17日21现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（5）空载JOG操作JOG寸动方式来试运行电动机及驱动器，不需要接额外控制线。寸动速度建议在低速下进行。设定参数P2-30辅助机能设为1，软件强制伺服起动。设定参数P4-05为寸动速度，进入参数模式P4-05后，可依下列设定方式进行寸动操作模式，如图6-5所示。2022年11月17日22现代电气控制系统教材编写组3

17、.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明2022年11月17日23现代电气控制系统教材编写组参数编号参数编号参数名称参数名称数值数值功能说明功能说明P0-02LED初始状态0001020304050607电动机反馈脉冲数（电子齿轮比之后）脉冲指令输入脉冲数(电子齿轮比之后)控制指令脉冲与反馈脉冲误差数电动机反馈脉冲数(编码器单位)脉冲指令输入脉冲数(电子齿轮比之前)(编码器单位)误差脉冲数(电子齿轮之后)(编码器单位)脉冲指令输入频率Kpps电动机转速r/minP1-00外部脉冲列指令输入形式设定012AB相脉冲列正转脉冲列及逆转脉冲列脉冲列+符号P1-01控制模式及控制命令输入源设定

18、0001位置模式（端子输入）位置模式（内部寄存器输入）其余模式见表6-13.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明2022年11月17日24现代电气控制系统教材编写组参数编号参数编号参数名称参数名称数值数值功能说明功能说明P1-44电子齿轮比分子（N）1指令脉冲输入比值设定指令脉冲输入比值范围：1/50N/M200P1-45电子齿轮比分母（M）1P2-00位置控制比例增益35位置控制增益值加大时，可提升位置应答性及缩小位置控制误差量。但若设定太大时易产生振动及噪音。设定范围：02047P2-02位置控制前馈增益50位置控制指令平滑变动时，增益值加大可改善位置跟随误差量。若位置控制指令不

19、平滑变动时，降低增益值可降低机构的运行振动现象。设定范围：0100P2-08特殊参数输入102022406400参数复位（复位后请重新投入电源）P4-10可写入P4-11P4-19可写入开启强制DO模式在开启强制DO模式下，可立即切换回正常DO模式3.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明1）电子齿轮。电子齿轮是指令脉冲当量与电动机编码器反馈当量的比值。电子齿轮提供简单易用的行程比例变更，通常大的电子齿轮比会导致位置指令步阶化，可透过低通滤波器将其平滑化来改善此一现象。假设电子齿轮比等于1时，指令端每1个脉冲所对应的电动机转动脉冲为1个脉冲；那么电子齿轮比等于0.5时，指令端每二个脉冲

20、所对应的电动机转动脉冲为1个脉冲。2022年11月17日25现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明1）电子齿轮。例如：如图6-6所示丝杠系统，编码器线数2500PPR，丝杆螺距PB=3mm。使用电子齿轮和不使用两种情况下，每个脉冲对应工作物的移动距离计算如下。2500线的编码器，用上A/B两相的四倍频，分辨率实际是R=42500=10000PPR。2022年11月17日26现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明例如：如图6-6所示丝杠系统。PB=3mm。2500线的编码器，用上A/B两相的四倍频，分辨率实际是R=425

21、00=10000PPR。未使用电子齿轮时，即电子齿轮比为1，每一个脉冲对应工作物移动的距离s1为：使用电子齿轮时，即电子齿轮比为 ，每一个脉冲对物应工作勿移动的距离s2为：显然，经过适当的电子齿轮比设定后，工作物移动量为1m/pulse，变得容易使用。2022年11月17日27现代电气控制系统教材编写组m10000300025004100031RPsBm125004100032MNMNRPsB300010000MN3.台达ASDA-B2伺服驱动器（6）部分参数说明2）位置闭合回路系统。位置控制模式被应用于精密定位的场合，例如产业机械，具有方向性的指令脉冲输入可经由外界来的脉冲来操纵电动机的转动

22、角度。在位置闭合回路系统中，以速度模式为主体，外部增加增益型式位置控制器及前置补偿，如图6-7所示。2022年11月17日28现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线1）驱动器的连接器与端子说明，见表6-3。2022年11月17日29现代电气控制系统教材编写组端子号端子号名称名称说明说明L1C、L2C控制回路电源输入端连接单相交流电源。（根据产品型号，选择适当的电压规格）R、S、T主回路电源输入端连接三相交流电源。（根据产品型号，选择适当的电压规格）U、V、W、FG电动机连接线U红伺服电动机主电源电力线V白W黑FG绿连接至驱动器的接地处P+、D、C、-回

23、生电阻端子或刹车单元或P+、-接点使用内部电阻P+、D端短路，P+、C端开路使用外部电阻电阻接于P+、C端，且P+、D端开路使用外部刹车单元电阻接于于P+、-两端，且P+、D与P+、C开路两处接地端子连接至电源地线及电动机的地线CN1I/O连接器连接上位控制器CN2编码器连接器端子记号、线色和引脚号见图6-8CN3通信端口连接器连接RS-485或RS-232CN4预备接头保留CN5模拟电压输出端子模拟数据监视（输出），MON1，MON2，GND3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线2）电源接线。伺服驱动器电源接线分为单相与三相两种。单相电源接R、S端子，仅允许用于1.5kW及以

24、下机种。电力线选择请使用600V乙烯树脂电缆，配线长度30m以下。刹车用电源为DC24V，严禁与控制信号电源VDD共用。2022年11月17日30现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线3）伺服驱动器标准接线方式。伺服驱动器位置（PT）模式接线如图6-8所示。400W以下无内建回生电阻。速度模式和扭矩模式的标准接线参阅相关手册。CN1不可双电源输入以免烧毁芯片。2022年11月17日31现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线4）CN1 I/O连接器引脚布局。驱动器通过CN1连接器与上位控制器交互数据。CN1有44

25、个引脚，包括6组输出及9组输入，差动输出的编码器A+/A-、B+/B-、Z+/Z-信号，以及模拟扭矩指令输入和模拟速度/位置指令输入及脉冲位置指令输入等，各端子功能说明见表6-4。2022年11月17日32现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线5）CN2编码器信号接线。CN2连接器的接线端外型与引脚布置图如图6-10所示。2022年11月17日33现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（7）伺服驱动器的接线6）电磁刹车。BRKR被设为OFF，代表电磁刹车不作动，电动机呈机械锁死状态。BRKR被设为ON，代表电磁刹车作动，电动机可自由

26、运行。BRKR输出时机说明如下：Servo Off后，经过P1-43所设定的时间且电动机转速仍高于P1-38设定时，BRKR输出OFF（电磁刹车锁定）。Servo Off后，尚未到达P1-43所设定的时间但电动机转速已低于P1-38设定时，BRKR输出OFF（电磁刹车锁定）。刹车线圈无极性之分。请勿将刹车用电源和控制信号电源（VDD）共同使用。2022年11月17日34现代电气控制系统教材编写组3.台达ASDA-B2伺服驱动器（8）伺服驱动器安装注意事项1）检查R、S、T与L1C、L2C的电源和接线是否正确。2）确认伺服电动机输出U、V、W端子相序接线是否正确，接错电动机可能不转或乱转进而出现

27、报警ALE31（电动机U、V、W接线错误）。3）使用外部回生电阻时，需将P、D端开路、外部回生电阻应接于P、C端；若使用内部回生电阻时，则需将P、D端短路，且P、C端开路。4）异常或紧急停止时，利用ALARM或是WARN输出将电磁接触器（KM）断电，以切断伺服驱动器电源。5）当电源切断时，因为驱动器内部大电容有残余大电荷，请不要接触R、S、T及U、V、W这六条大电力线。等充电灯熄灭后，方可接触。6）R、S、T及U、V、W这六条大电力线不要与其他信号线靠近，尽可能间隔30cm以上。7）如果编码器CN2连线需要加长时，请使用双绞屏蔽接地的信号线。2022年11月17日35现代电气控制系统教材编写组

28、3.伺服驱动系统的接地（8）伺服驱动器安装注意事项伺服驱动器、EMI滤波器、PLC等设备的金属外壳必须可靠地安装在同一金属平面上，而且两者间的接触面积要尽可能的大。以上设备和金属平面必须分别接地，如图6-11所示。2022年11月17日36现代电气控制系统教材编写组6.1.3 编码器6.1.3 编码器编码器介绍1增量式编码器2绝对式编码器3内容提要PRECIS2022年11月17日38现代电气控制系统教材编写组编码器的安装41.编码器介绍编码器（Encoder）为传感器(Sensor)类的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数。除了应用在机械外，许多的电动机控制如伺服电动机均

29、需配备编码器以供伺服控制器作为换相、速度及位置的检出。图6-12是编码器的外观。按测量方式，编码器可分为旋转编码器和直尺编码器。旋转编码器，通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出。直尺编码器，通过测量被测物体的直线行程长度并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出。按编码方式，编码器可分为绝对式编码器、增量式编码器和混合式编码器。2022年11月17日39现代电气控制系统教材编写组2.增量式编码器增量式编码器的内部结构和工作原理如图6-13所示，由主码盘（光栅板）、鉴向盘（固定光栅）、光学系统和光电变换器等组成。光源、光电变换器和鉴向盘安装在连接轴承的静止部位。主电码

30、盘安装在轴承的转动部位，其上有环形通、暗的刻线。将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。分辨率：编码器每旋转360提供多少的通或暗刻线（即脉冲数）称为分辨率，也称线数。一般每转分辨率为510000PPR。2022年11月17日40现代电气控制系统教材编写组3.绝对式编码器绝对式编码器的工作原理如图6-14所示，码盘（与传动轴相联）上有格雷码刻度盘。码盘上各圈圆环分别代表一位二进制的数字码道，在同一个码道上印制黑白等间隔图案，形成一套编码。黑色不透光区和白色透光区分别代表二进制的“0”和“1”。每一个位置对应一个确定的格雷码数据（脉冲形式输出），因此

31、它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。2022年11月17日41现代电气控制系统教材编写组4.编码器的安装编码器有5条引线，其中3条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线（OC门输出型）。编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B、Z两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接。2022年11月17日42现代电气控制系统教材编写组6.1.4 伺服控制应用举例6.1.4 伺服控制应用举例控制要求1伺服驱动器的参数计算与选择2接线3内容提要

32、PRECIS2022年11月17日44现代电气控制系统教材编写组控制程序41.控制要求1）伺服电动机（ECMA-C20604RS）。规格：电压及转速为AC220V/3000r/min，输入电流2.6A；额定转矩为1.27N.m，电动机额定功率为400W；17位光学编码器的R2=160000PPR。2）伺服驱动器（ASDA-B2-0421-B）。规格：输出功率400W，输入电压220V单相。3）参数约定：伺服电动机转一周需要2000p，工作台移动速度v=10mm/s；丝杆螺距PB=4mm/r。4）高速脉冲从Y0输出，伺服方向从Y2输出。5）按下按钮SB1，伺服电动机M5正转带动工作台从A点（SQ

33、1）向左移动到B点（SQ2），停止；按下按钮SB2，工作台右移返回A点，停止。伺服控制工作过程如图6-15所示。2022年11月17日45现代电气控制系统教材编写组2.伺服驱动器的参数计算与选择（1）电子齿轮比G的计算要求伺服电动机转一周需要2000p，即PLC的脉冲分辨率R1=2000PPR，则：（2）PLC输出指令频率f1的计算已知工作台移动速度v=10mm/s，PLC的脉冲分辨率R1=2000ppr，丝杆螺距PB=4mm/r，则：2022年11月17日46现代电气控制系统教材编写组216020001600001212RRffMNGHz5000420001011BPRf2.伺服驱动器的参数

34、计算与选择（3）伺服驱动器参数设置2022年11月17日47现代电气控制系统教材编写组参数参数参数名称参数名称设定值设定值功能说明功能说明P1-00外部脉冲列指令输入形式设定22：脉冲列正逻辑P1-01控制模式及控制命令输入源设定00位置控制模式P1-44电子齿轮比分子N1601/50N/M200P1-45电子齿轮比分母M2P2-00位置控制比例增益35位置控制增益加大时，可提升位置应答性及缩小位置控制误差量。但若设定太大时易产生振动及噪音。P2-02位置控制前馈增益5000位置控制命令平滑变动时，增益值加大可改善位置跟随误差。若位置控制命令不平滑变动时，降低增益值可降低机构的运转振动现象。P

35、2-08特殊参数输入010：参数复位3.接线（1）主电路接线主电路接线图参考图6-11，注意主回路电源输入端R、S和控制回路电源输入端L1C、L2C接AC220V单相电源。2022年11月17日48现代电气控制系统教材编写组3.接线（2）控制电路接线控制电路接线图如图6-16所示。因为FX3U-32MT型PLC是漏型输出，Y输出端低电平有效。所以，脉冲信号Y0接伺服驱动器的/PULSE端，方向信号Y2接/SIGN端。2022年11月17日49现代电气控制系统教材编写组4.控制程序伺服控制应用举例的程序如图6-17所示。第0行，初始化程序。PLC输出指令频率f1=5000赋值给D1。第16行，左

36、行控制。内部继电器M32保存左行信息。输入X3是左行到B点检测信号，输出Y2是方向信号。第22行，右行控制。内部继电器M33保存右行信息。输入X2是右行到A点检测信号。第27行，脉冲输出。从Y0口按数据寄存器D1的频率连续输出脉冲。2022年11月17日50现代电气控制系统教材编写组6.2 任务实施：伺服灌装系统X轴跟随伺服电动机调试1.任务要求（1）功能要求某伺服灌装机系统由X轴跟随伺服、Y轴灌装步进、主轴传送带、正品检测装置、正品传送带和次品传送带等部分组成，工艺示意图如图5-11所示。SQ1是X轴原点，SQ2是喷嘴追上空物料瓶的同步点，SQ3是灌装结束点。X轴跟随由伺服电动机M1驱动，通

37、过丝杆带动滑块来模拟灌装平台的左右移动。伺服电动机M1型号为ECMA-C20604RS，电压及转速为AC220V、3000r/min，17位光学编码器分辨率R2=160000PPPR。要求伺服电动机M1旋转一周需要4000个脉冲。2022年11月17日52现代电气控制系统教材编写组1.任务要求（2）控制要求1）调试界面。通过触摸屏下拉框，随意选择需要调试的电动机，当前电动机指示灯亮。触摸屏有跟随伺服电动机M1运行指示、设定速度显示和位置显示。2）跟随伺服电动机M1调试。X轴跟随伺服电动机M1安装在丝杆位置上。初始状态断电手动调节回原点SQ1，按钮SB1，实现正向点动运转功能，按钮SB3实现反向

38、点动运转功能。选择开关SA1指定2个速度选择，SA1接通时要求速度为4mm/s，SA1断开时速度要求为12mm/s。在按下SB1或者SB3实现点动运转时，应允许切换SA1，改变当前运转速度。调试中按下SB2后，伺服电动机自动回原点SQ1，电动机M1调试结束。电动机M1调试过程中，HL1以2Hz闪烁，停止时HL1常亮。2022年11月17日53现代电气控制系统教材编写组1.任务要求（3）设计思路。主站Q00U是连接触摸屏。从站（1）FX3U-32MR采样主令信号，输出驱动指示灯。从站（2）FX3U-32MT采集现场检测信号和驱动步进电动机。2022年11月17日54现代电气控制系统教材编写组2.

39、确定地址分配（1）主站(0)I/O地址分配主站选择Q00U系列PLC，与HMI连接，无输入、输出信号。（2）从站(1)I/O地址分配从站（1）的输入信号有正向点动和反向点动按钮2个，输出信号有跟随电动机调试指示灯1个，均是开关量信号，本任务选择FX3U-32MR/ES-A型PLC。I/O地址分配见表6-7。2022年11月17日55现代电气控制系统教材编写组输入地址输入地址输入信号输入信号功能说明功能说明输出地址输出地址输出信号输出信号功能说明功能说明X1SB1正向点动按钮Y1HL1跟随调试灯X2SB2自动回原点按钮Y2HL2备用X3SB3反向点动按钮Y3HL3备用X4SB4备用Y4HL4备用

40、X6SA1速度选择开关Y5HL5备用2.确定地址分配（3）从站(2)I/O地址分配从站（2）输入信号有SQ1、SQ2、SQ3传感器3个，输出信号有伺服驱动器脉冲和方向信号2个。不仅有开关量信号，还有高速脉冲输出信号。本任务选择FX3U-32MT/ES-A型PLC。I/O地址分配见表6-8。2022年11月17日56现代电气控制系统教材编写组输入地址输入地址输入信号输入信号功能说明功能说明输出地址输出地址输出信号输出信号功能说明功能说明X2SQ1X轴原点Y0/PULSE伺服脉冲X3SQ2同步点Y1 备用X4SQ3灌装结束点Y2/SIGN伺服方向2.确定地址分配（4）CC-Link通信远程点数分配

41、PLC各从站I/O地址与远程点数对应关系见表6-9。2022年11月17日57现代电气控制系统教材编写组PLCPLC（1 1）I/OI/O地址地址元件符号元件符号CC-LinkCC-Link地址地址PLCPLC（2 2）地址）地址元件符号元件符号CC-LinkCC-Link地址地址X1SB1X101M50(Y1)X121X2SB2X102M52(X2)SQ1X122X3SB3X103M53(X3)SQ2X123X4SB4X104M54(X4)SQ3X124X6SA1X106M65回原点完成X12FY1HL1Y101M0伺服电机正转Y120Y2HL2Y102M1 Y121Y3HL3Y103M2伺

42、服电机反转Y122Y4HL4Y104M3 Y123Y5HL5Y105M15自动回原点Y12F2.确定地址分配（5）数据寄存器分配PLC从站（2）与和主站的内部数据寄存器和通信数据寄存器分配见表6-10。2022年11月17日58现代电气控制系统教材编写组PLCPLC（2 2）数据寄存器）数据寄存器主站数据寄存器主站数据寄存器功能说明功能说明D0组合框ID号关联D1伺服速度（r/min）D2步进速度（r/min）D4D104编码器速度D14D124伺服速度（pps）D15D125伺服位移D16D126步进速度（pps）D17D127步进位移3.硬件设计（1）主电路设计主电路接线图参考图6-11，

43、注意主回路电源输入端R、S和控制回路电源输入端L1C、L2C接AC220V单相电源。（2）控制器配电电路设计控制器配电电路如图3-32所示。2022年11月17日59现代电气控制系统教材编写组3.硬件设计（3）通信电路设计CC-Link网络通讯电路接线参照图3-11。主模块电源由Q35B基板提供，接口模块DC 24V电源由各自的PLC提供。2022年11月17日60现代电气控制系统教材编写组3.硬件设计（4）主站PLC(0)I/O电路设计。（无输入输出信号，不用设计I/O电路）（5）从站PLC(1)I/O电路设计1）根据I/O地址分配表6-7，从站PLC（1）输入信号接线电路如图6-18所示。

44、包括2个点动按钮和1个速度选择开关。2022年11月17日61现代电气控制系统教材编写组3.硬件设计（5）从站PLC(1)I/O电路设计2）根据I/O地址分配表6-7，从站PLC（1）输出信号接线电路如图6-19所示。有1个跟随调试指示灯。2022年11月17日62现代电气控制系统教材编写组3.硬件设计（6）从站PLC(2)I/O电路设计1）根据IO地址分配表6-8，从站PLC（2）传感器检测信号接线电路如图6-20所示。2022年11月17日63现代电气控制系统教材编写组3.硬件设计（6）从站PLC(2)I/O电路设计2）根据IO地址分配表6-8，从站PLC（2）输出信号有2个，通过ASD-

45、B20421伺服驱动器驱动伺服电动机M1，接线电路如图6-21。伺服驱动器的脉冲输入使用差动（Line driver）方式输入，且电源采用DC 24V时，信号线需要串接1k电阻。CWL串接右极限常闭触点SQ4，CCWL串接左极限常闭触点SQ5。2022年11月17日64现代电气控制系统教材编写组4.系统设置1）主站的设定。主站设置为00。传送速率/模式设置为2（2.5Mbps）。2）远程设备站的设定（1号站）。站号设定为1。占用站数设置为0。传输速度设定开关为2（2.5Mbps）。3）远程设备站的设定（2号站）。站号设定为2。占用站数设置为0。传输速度设定开关为2（2.5Mbps）。2022年

46、11月17日65现代电气控制系统教材编写组5.伺服驱动器的参数计算与选择（1）电子齿轮比G的计算要求伺服电动机转一周需要4000p，即PLC的脉冲分辨率R1=4000PPR，又已知伺服电动机编码器分配率R2=160000PPR。根据公式（6-1），可求得：G=160/4。2022年11月17日66现代电气控制系统教材编写组1212RRffMNG（2）PLC输出指令频率f1的计算已知PLC的脉冲分辨率R1=4000ppr，丝杆螺距PB=4mm/r，根据公式（6-2），当工作台移动速度v=12mm/s，可求得：f1=12000Hz。当工作台移动速度v=4mm/s，可求得：f1=4000Hz。BPR

47、f112.伺服驱动器的参数计算与选择（3）伺服驱动器参数设置2022年11月17日67现代电气控制系统教材编写组参数参数参数名称参数名称设定值设定值功能说明功能说明P1-00外部脉冲列指令输入形式设定22：脉冲列正逻辑P1-01控制模式及控制命令输入源设定00位置控制模式P1-44电子齿轮比分子N1601601/50N/M0，驱动Y120链接的从站（2）的M0标识位。第32行。跟随伺服电动机反转标识字D110，驱动Y122链接的从站（2）的M2标识位。2022年11月17日73现代电气控制系统教材编写组7.软件设计（1）主站程序设计主站Q系列PLC程序，如图所示。第36行。伺服电动机自动回原点

48、标识字D120，驱动远程输出Y12F链接的从站（2）的M15标识位。第40行。跟随伺服电动机调试标识字D61，驱动Y101链接的从站（1）的Y1输出。第42行。M60为调试完毕标识位。第46行。没有选择时，清除M61-M68调试完毕标识。2022年11月17日74现代电气控制系统教材编写组7.软件设计（1）主站程序设计主站Q系列PLC程序，如图所示。第52-84行。D0是触摸屏组合框ID号关联，用于选择要调试的电动机。D0=1表示调试跟随伺服电动机。锁存继电器L1L5用于触摸屏指示选中要调试的电动机。M10是伺服电动机正在调试标识位。2022年11月17日75现代电气控制系统教材编写组7.软件

49、设计（1）主站程序设计主站Q系列PLC程序，如图所示。第92行。X轴手动回原点后，操作正向点动按钮SB1（链接X101），D10.0得电，驱动跟随伺服电动机M1以（D124）指定速度正转点动左行，最左到灌装结束点SQ3停止。操作方向点动按钮SB3（链接X103），D11.0得电，驱动跟随伺服电动机M1以（D124）指定速度反转点动右行，最右到X轴原点位SQ1停止。操作自动回原点按钮SB2（链接X102），D12.0得电，驱动跟随伺服电动机M1左行返回原点SQ1（在SQ1的下降沿结束）。D10存放伺服正转控制标识字，D11存放伺服反转控制标识字。D61是调试灯标识字。2022年11月17日76现

50、代电气控制系统教材编写组7.软件设计（1）主站程序设计主站Q系列PLC程序，如图所示。第130行。将编码器反馈的位移值D104（mm）转换为D4（cm），送触摸屏显示。2022年11月17日77现代电气控制系统教材编写组7.软件设计（2）从站（1）程序设计。从站（1）的PLC（FX3U-32MR）程序，如图6-24所示。2022年11月17日78现代电气控制系统教材编写组7.软件设计（3）从站（2）程序设计从站（2）的PLC（FX3U-32MT）程序，如图6-25所示。K4M0保存主站远程输出数据Y120-Y12F，主站远程输入X120-X12F数据来源于K4M50。D14-D17保存主站远程