机电设备驱动技术实训 - 10机电1 - 图文

图3.12 子程序

（9）编制相应的PLC程序如图3.13所示

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图3.13 程序

3.3.3步进驱动器细分设定

电机每转步数设定（细分数设定），驱动器细分表如图3.4所示。本次实训使用的步进电机的额定电流为3.0A，要求步进电机旋转一周需要800个脉冲。

驱动器参数设置：有16种步数（细分数）可选，由驱动器上的拨位开关的第1、2、3、4位设定，其具体细分如表3.2所示。此16种步数基本涵盖了用户对电机步距的要求，步数设定必须在驱动器未加电或已加电但电机未运行时才有效。例如本次实训需要800个脉冲的设定，设置SW1为“OFF”状态,SW2为“OFF”状态，SW3为“OFF”状态，SW4为“ON”状态。

表3.2 驱动器细分表

SW 1234 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 steps 400 800 1000 1600 2000 3000 3600 4000

3.3.4步进电机的运行调试 1.电机启停控制

按照上述步骤完成步进电机的包络设置，并将程序输入PLC里，进行下载运行。按下开始按钮，I1.3为ON,电机正转；若同时按下控制旋转方向的按钮，则I1.4为ON,Q0.2为ON，电机反转；按下停止按钮电机停转。 2.电机的精确定位

步进电机位移量的设置时通过改变包络设置中的脉冲数完成的。包络中设置脉冲数为10000，设置脉冲目标速度为1000脉冲每秒。当系统上电后按下复位按钮，M0.0为ON,M0.1也为ON,电机运行到原点位置且载料缸缩回原位，到达原点位置开始灯按钮闪烁，按下开始按钮，步进电机运行到物架的指定位置停下，M0.5为ON, 载料缸伸出放下加工件。M0.7为ON，载料缸缩回。电机回到原点。

SW 1234 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 steps 5000 6000 6400 7200 8000 10000 20000 40000 16

4交流伺服电机驱动控制

4.1 交流伺服电机工作原理

交流伺服电机 与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动gS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。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。

交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。

当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。 为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电阻做得特别大，使它的临界转差率Sk大于1。在电机运行过程中，如果控制信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁场可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线运行。由于转子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。

必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC，或低端运动控制器)，就用位置方式控制。如果控制

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器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率(比如大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。

4.2 MS-0020A伺服驱动器

（一）MS-0020A伺服电机简介 （1）性能指标如表4.1所示 表4.1 技术参数 输入电源 控位置模式 制速度模式 模转矩模式 式 通讯 编码器 输控制信号输入入 信号 MS系列驱动器性能参数表 说明 单相220VAC（-15％～＋10％），50/60Hz（±5％以内） 最高输入脉冲频率500KHZ（差分输入）；六种输入方式选择 外部－10V～+10V模拟量速度信号输入 外部－10V～+10V模拟量转矩信号输入 RS232通讯接口，通过与PC机连接，进行伺服控制参数的设定与监控 2500 P/R 伺服使能（伺服ON）／可通过Ｆ３８个位设定伺服开机使能 报警清除 正转禁止 反转禁止 零速给定（速度模式）/ 脉冲禁止（位置模式） 控制模式选择 内部速度选择 脉冲指令输入（位置模式）：单脉冲指令 / 双脉冲指令／正交指令 模拟指令输入：速度模拟指令信号（速度模式）/ 转矩模拟指令信号（转矩模式） 输入接口脉冲指令（含方向指令）为双端光耦隔离接收方式，可以兼容共阴、共阳、类型 差分多种接口模式 模拟指令的接口为运算放大器输入缓冲接口，与内部控制电源共地，电气不隔离 其它控制信号输入接口为共阳极光耦隔离输入方式 输控制信号伺服准备好/故障报警 出输出 速度到达（速度模式）/ 位置到达（位置模式） 信制动释放 号 零速信号 转矩到达输出（转矩模式） 编码器输编码器的A、B相分频信号差分线驱动及集电极开路三极管输出（不隔离），出 Z信号差分线驱动及光耦隔离双端输出 功制动功能 具备动态制动和能量回馈吸收 能 电子齿轮 通过键盘或通讯口进行参数设置，电子齿轮（A / B，A=1～9999，B=1～9999，1/100＜A/B＜100）

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