交流伺服与变频技术项目3课件.ppt

1、项目三、交流伺服产品与性能项目三、交流伺服产品与性能任务一、任务一、了解交流伺服产品了解交流伺服产品一、交流伺服的分类一、交流伺服的分类v 伺服：伺服：以物体的位置、方向、状态等作为控制量，追以物体的位置、方向、状态等作为控制量，追踪目标值的任意变化的控制机构（日本踪目标值的任意变化的控制机构（日本JIS标准）。标准）。简言之，简言之，伺服驱动是一种能够自动跟随目标位置变伺服驱动是一种能够自动跟随目标位置变化的控制装置。化的控制装置。r 作用：作用：按照上级控制器要求的速度移动；按照上级控制器要求的速度移动；按照上级控制器要求的位置定位。按照上级控制器要求的位置定位。r 控制对象：控制对象：坐

2、标轴位移（速度、方向和位置）；坐标轴位移（速度、方向和位置）；r 执行机构：执行机构：伺服电机；伺服电机；r 本质：本质：可以对输入脉冲信号进行功率放大的放大可以对输入脉冲信号进行功率放大的放大器器伺服放大器（亦称：驱动器、放大器、伺服伺服放大器（亦称：驱动器、放大器、伺服单元等）。单元等）。v 通用伺服通用伺服r 特点：特点：通用灵活、控制容易、对上级控制装置无要求；通用灵活、控制容易、对上级控制装置无要求；驱动器是独立部件，闭环位置控制通过驱动器本身驱动器是独立部件，闭环位置控制通过驱动器本身实现，实现，驱动器有独立的操作单元。驱动器有独立的操作单元。上级控制器不能监控驱动器的工作状态、设

3、定与优上级控制器不能监控驱动器的工作状态、设定与优化驱动器参数，轮廓加工精度低（化驱动器参数，轮廓加工精度低（例外：作速度控制例外：作速度控制用用）。）。要点：要点：直接采用脉冲输入来控制电机位置和速度；直接采用脉冲输入来控制电机位置和速度；可以与任何形式的位置脉冲发生器，如可以与任何形式的位置脉冲发生器，如CNC、PLC、计算机等配套使用；计算机等配套使用；可采用网络控制，可采用网络控制，但通信协议是通用与开放的，如：但通信协议是通用与开放的，如：CC-Link、PROFIBUS等；等；目前国产数控系统配套的都是通用伺服。目前国产数控系统配套的都是通用伺服。v 专用伺服专用伺服q 特点：特点

4、：必须与必须与CNC配套使用，无通用性；配套使用，无通用性；一般采用网络控制，通信协议不对外部开放；一般采用网络控制，通信协议不对外部开放；驱动器的参数设定、状态监控、调试与优化可直接驱动器的参数设定、状态监控、调试与优化可直接利用利用上级控制器上级控制器进行，驱动器一般无操作单元。进行，驱动器一般无操作单元。要点：要点：驱动器无位置控制功能，它只是伺服驱动的一部分，驱动器无位置控制功能，它只是伺服驱动的一部分，不能独立使用；不能独立使用；闭环位置控制通过上级控制器（如闭环位置控制通过上级控制器（如CNC）实现，）实现，CNC可以实时监控坐标轴的位置、速度等参数，并进可以实时监控坐标轴的位置、

5、速度等参数，并进行动态调节；轮廓控制精度高行动态调节；轮廓控制精度高；进口数控系统配套的都是专用伺服。进口数控系统配套的都是专用伺服。v 模拟伺服模拟伺服 控制量（电压、电流等）均为连续变化的模拟量；控制量（电压、电流等）均为连续变化的模拟量；以模拟电子线路、以模拟电子线路、PID调节为主，无微处理器；调节为主，无微处理器；调整与设定不需要专门的调试仪器。调整与设定不需要专门的调试仪器。驱动器不能实现位置控制，它只是一种速度驱动器不能实现位置控制，它只是一种速度/转矩转矩控制装置，亦称速度控制单元。控制装置，亦称速度控制单元。v 数字伺服数字伺服 控制量均为二进制形式的数字量；控制量均为二进制

6、形式的数字量；以微处理器作基本控制器件，可实现多种运算功能；以微处理器作基本控制器件，可实现多种运算功能；必须配套操作单元或与通信接口，进行调整与设定。必须配套操作单元或与通信接口，进行调整与设定。驱动器可实现位置控制功能，是一种位置、速度、驱动器可实现位置控制功能，是一种位置、速度、转矩控制装置。转矩控制装置。二、伺服系统的结构二、伺服系统的结构v 闭环控制的概念闭环控制的概念特点：特点：用给定和实际输出间的误差进行控制。用给定和实际输出间的误差进行控制。调节原理：调节原理：输入不变时，如输出下降，则误差增大、输入不变时，如输出下降，则误差增大、调节器输出增加、控制量增加、输出增加；当输出调

7、节器输出增加、控制量增加、输出增加；当输出上升时，误差减小、控制量减小，输出将减小。上升时，误差减小、控制量减小，输出将减小。总是能够使输出与输入一致。总是能够使输出与输入一致。比较器比较器给定给定反馈反馈调节器调节器控制器控制器输出输出误差误差控制量控制量econoutv 半闭环：半闭环：一般以伺服电机内置编码器作为物体位置一般以伺服电机内置编码器作为物体位置检测元件，不能直接检测直线位置、速度。检测元件，不能直接检测直线位置、速度。参见参见P37、图、图3-1（排版错，图应在排版错，图应在P39中间中间）。r 特点：特点：只能对电机的转角进行闭环控制，由于伺服电机和只能对电机的转角进行闭环

8、控制，由于伺服电机和丝杠为机械刚性联接，故可间接控制直线位移；丝杠为机械刚性联接，故可间接控制直线位移；系统简单、设计方便、制造成本，是普通数控机床系统简单、设计方便、制造成本，是普通数控机床的常用结构；的常用结构；电气与机械传动有明显分界，系统调试方便；电气与机械传动有明显分界，系统调试方便；机械间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节在闭环外，机械间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节在闭环外，系统稳定性好；但控制精度较低。系统稳定性好；但控制精度较低。v 全闭环：全闭环：直接检测最终的直线位置、速度；直线轴直接检测最终的直线位置、速度；直线轴一般采用光栅、回转轴采用编码器作为物体位置检一般采用光栅、回

9、转轴采用编码器作为物体位置检测元件。测元件。参见参见P39、图、图3-4。r 特点：特点：直接检测最终位置，可以自动补偿机械磨损、间隙，直接检测最终位置，可以自动补偿机械磨损、间隙，控制精度高、精度保持性好；控制精度高、精度保持性好；机械间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节在闭环内，机械间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节在闭环内，系统对部件的要求高，容易导致振荡；系统对部件的要求高，容易导致振荡；电气与机械传动无明显分界，系统调试较为困难，电气与机械传动无明显分界，系统调试较为困难，制造成本较高。制造成本较高。编码器编码器 光栅尺光栅尺三、常用产品简介三、常用产品简介v 性能与比较性能与比较 参见参

10、见P40P42。性 能 安川V 三菱MR-J3 松下MINAS-A5最大功率 15kW 55kW 5kW最高转速 6000r/min（相同）频率响应 1600Hz 900Hz 2000Hz编 码 器 220 218 220任务二、任务二、熟悉熟悉V系列伺服驱动系列伺服驱动v 组成：驱动器+伺服电机一、一、V 驱动器驱动器v 型号：SGD V-2R8 A 01 AV 驱动器额定输出电流10A以上：单位0.1A如：120=12A；10A以下：R代表小数点如：2R8=2.8A设计序号接口代号01：通用接口输入电压A:AC200VD:AC400VF:AC100V 详见P45。v 主要技术参数：控制功能

11、：位置、速度、转矩调速范围：15000调速精度：0.01%频率响应：1600Hz位置脉冲频率：最大4MHz（线驱动输入）；最大200kHz（集电极开路输入）位置脉冲类型：脉冲+方向、90差分信号、正/反转脉冲速度/转矩给定：DC-12V12V模拟电压 详见P46。二、二、V 伺服电机伺服电机v 常用系列r 高速小惯量电机SGMAV：1kW以下，ne/nmax =3000/6000r/minSGMSV：1.57kW，ne/nmax=3000/5000r/minr 中惯量标准电机SGMJV：0.75kW以下，ne/nmax=3000/6000r/min SGMGV：0.37.5kW，ne/nmax

12、=1500/3000r/min 1115kW，ne/nmax=1500/2000r/min r 内置编码器：220增量/绝对编码器 详见P47。v 型号：SGMJV-01 A D A 2 1电机系列额定输出功率单位:0.1kW设计序号额定电压A:AC200VD:AC400V内置编码器3:220绝对D:220增量A:213增量电机轴形式2:平轴、无键6:平轴、带键B:平轴、带斜面内置制动器1:无制动B:带DC90V制动C:带DC24V制动 详见P47。v 输出特性：Menenmaxv 过载能力：过载能力：高速小惯量电机（SGMAV、SGMSV）：300%中惯量标准电机（SGMJV）:350%（S

13、GMGV）:300%练一练练一练（不定项选择）：（不定项选择）：1.以下对通用伺服描述正确的是以下对通用伺服描述正确的是 （）A.一般采用脉冲输入控制一般采用脉冲输入控制 B.可以独立使用可以独立使用C.对上级控制器无要求对上级控制器无要求 D.多与国产多与国产CNC配套配套2.以下对专用伺服描述正确的是以下对专用伺服描述正确的是 （）A.位置控制通过位置控制通过CNC实现实现 B.可以独立使用可以独立使用C.对上级控制器无要求对上级控制器无要求 D.多与进口多与进口CNC配套配套3.以下属于直线轴、半闭环系统特点的是以下属于直线轴、半闭环系统特点的是（）A.不能检测实际位置不能检测实际位置

14、B.系统的稳定性差系统的稳定性差C.检测器件为编码器检测器件为编码器 D.检测器件为直线光栅检测器件为直线光栅 4.以下属于直线轴、全闭环系统特点的是以下属于直线轴、全闭环系统特点的是（）A.不能检测实际位置不能检测实际位置 B.系统的稳定性差系统的稳定性差C.检测器件为编码器检测器件为编码器 D.检测器件为直线光栅检测器件为直线光栅 5.SGDV-120A01A驱动器的主要技术参数是驱动器的主要技术参数是（）A.额定输出电流额定输出电流120A B.额定输入电压额定输入电压3200VC.额定输出电流额定输出电流12A D.带脉冲输入接口带脉冲输入接口6.以下对以下对SGMSV-20ADA电机描述正确的是电机描述正确的是（）A.高速小惯量电机高速小惯量电机 B.额定输出功率额定输出功率2kWC.额定输出电流额定输出电流20A D.额定电压额定电压3200V 7.SGMSV-20ADA2B电机的主要技术参数是电机的主要技术参数是（）A.额定转速为额定转速为3000r/min B.最高转速为最高转速为5000r/min C.带带220增量编码器增量编码器 D.带内置带内置DC24V制动器制动器