伺服定位控制技术.doc

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1、一、实训目的：伺服定位控制技术（程子华编）实训项目一：步进控制系统第 1 页练习步进驱动器、步进电机的应用，学会应用 PLC 去控制步进电机转动。二、实训任务：利用 PLC 作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。控制要求：利用 PLC控制步进电动机顺时针转 2 周，停 5 秒，逆时针转 1周，停 2 秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止。三、相关知识：了解步进电机的原理。了解步进驱动器的原理。四、实训设备：kinco（2M530）步进驱动器 2 套，步进电机 2 台，FX2N-60MT PLC1 个，万用表、DC24V 电源。PLC 编程软件，计算机。螺丝刀，导线。五、实训过程：

2、1、画出 PLC、步进驱动器、步进电机之间的接线图，并安图接线。步进电机A+A-B+B-驱动器PLS+PLS-DIR+DIR-FREE+-+-+脉冲信号方向信号RR控制器VCC（+DC5V）DC2448VV+GNDFREE-脱机信号R图 1-1 步进控制系统的接线原理图伺服定位控制技术（程子华编）340欧姆+-图 1-2 控制信号输入电路注意：如果控制信号电源电压为 24V，那么要串联 2K的限流电阻。2、设置步进电机的细分数。在本实训中我们设置 4 细分。DIP开关的正视图如下：ON1 2 345678图 1-3 DIP 开关分布图第 2 页在驱动器的顶部有一个红色的八位 DIP 功能设定开

3、关，可用来设定驱动器的工作方式和工作参数，使用前请务必注意。表 1-1 DIP 开关的功能开关序号ON 功能OFF 功能特别说明DIP1DIP4细分设置用细分设置用DIP5静态电流半流静态电流全流DIP6DIP8输 出 电 流 设 置用输 出 电 流 设 置用细分设定表如下：伺服定位控制技术（程子华编）表 1-2 细分设置表DIPDIP为为ON OFF 第 3 页DIP2 DIP3 DIP4 细分细分ON ON ON N/A 2OFF ON ON 44ON OFF ON OFF OFF ON 816510ON ON OFF 3225OFF ON OFF 6450ON OFF OFF 128OF

4、F OFF OFF 2563、设置驱动器的输出电流。100200输出相电流如表所示。因为驱动器可以输出多种电流等级，我们必须设置步进电机的额定电流大约等于步进电机的额定电流。在本次实训中设置驱动器的输出的电流为 2A。表 1-3 驱动器输出电流设置表DIP6DIP7DIP8输出电流ON ON ON ON ON OFF ON OFF ON 1.2A 1.5A 1.8A ON OFF OFF 2.0A OFF OFF ON ON ON OFF 2.5A 2.8A OFF OFF ON 3.0A OFF OFF OFF 3.5A 伺服定位控制技术（程子华编）4、写出 PLC 控制步进电机的控制程序。

5、第 4 页控制要求：按下启动时，电机顺时针转 2 周，停 5 秒，然后逆时针转 1 周，停 5 秒，循环进行，按下停止按钮，电机马上停止。写出控制程序并进行调试。程序调试，观察步进电机是否按所设定的角度运行。六、注意事项：1、由于实训设备不够，要分组进行，所以第一组接好线后，后面的不要重新接线，只是检查线是否接对，但控制程序可以更改。2、由于没有成套设备，要现场接线，所以每组进行时要注意用电安全。七、评分标准。序号评分标准配分得分扣分说明1能正确按图连接系统的电路。20如有接线错误，每处扣 5 分。扣完为止。2能按要求正确设置步进驱动器细分数。正确设置驱动器的输出电流。每错一处扣 10 分。2

6、03能正确编写 PLC 的控制程序， 20且传送到 PLC中进行调试。如不能正确运行，进行相应扣分。完全不能运行扣 20 分。45整个系统能调试正常运行，步进电机能正常运转。能够修改步进电机的运行速度和运转的角度。不能修改每处扣 10 分。2020最 后得分八、思考题：1、如电机在运行的过程中，如产生误差，因如何消除？伺服定位控制技术（程子华编）第 5 页2、按下停止按钮时，要求运行完一周才停止，应如何修改控制程序？3、运行完一周，中间没有停止时间，马上就反转，循环运行，看控制精度是否发生变化？3、除了 PLC 可以作为控制步进电机的上位机，还有那些设备可以作为上位机进行控制？举例说明。伺服定

7、位控制技术（程子华编）实训项目二伺服系统的速度控制模式运行一、实训目的：第 6 页伺服控制系统的功能很广，有速度控制模式，转矩控制模式，位置控制模式以及这三种模式的组合模式，本项目练习速度控制模式，通过实训理解速度控制模式下的伺服电机的运行特点。二、实训任务。在速度控制模式下，能完成 7 段调速以及电位器调速。三、相关知识。1、理解伺服电机和伺服驱动器的控制原理。2、理解伺服驱动器的参数设置要求，和每调参数对系统运行情况的影响。3、速度控制模式的使用场合。以及速度控制模式的特点。四、实训设备。由伺服驱动器 MR-J2S-10A、伺服电机 HC-MFS13B、DC24V 电源、接触器、中间继电器

8、、按钮等组成的实训板。万用表、螺丝刀等。五、实训步骤。1、画出控制系统的原理图并接线。（1）系统控制主电路（如图 2-1）。 (2)系统控制回路(如图 2-2).2.设置参数.首先将设置参数 NO.19=000E,然后再设置下表 2-1 中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。 表 2-1 速度控制模式要设置的参数 参数 名 称 出厂值 设定值 说 明 NO.0NO.2NO.8NO.9控制模式选择 自动调整 内部速度 1内部速度 200000105100500000201051000800设置成速度控制模式 设置为自动调整 1000r/min800r/minNO.10内部速度

9、3NO.11加速时间常数 10000150010001500r/min1000ms伺服定位控制技术（程子华编）第 7 页NO.12减速时间常数 NO.25模 拟 量 速 度 指 令最大速度 NO.41用 于 设 定 SON 、LSP、LSN 的自动置ONNO.43输入信号选择 2NO.72内部速度 4NO.73内部速度 5NO.74内部速度 6NO.75内部速度 700000001112003005008001000400001110AA120003000250018001000ms模拟量输入为 10V 时对应速度是 4000r/minSON、LSP、LSN 内部自动置 ON.在速度模式、转矩

10、模式下把 CN1B-5 改成 SP3速度是 2000r/min速度是 3000r/min速度是 2500r/min速度是 1800r/min图 2-1 系统控制主电路3、开始运行。 伺服定位控制技术（程子华编）图 2-2 速度控制模式下控制回路第 8 页通过控制 SP1、SP2、SP3、或者电位器 VC 的电压调整电机运行的速度如表2-2 所示。ST1、ST2 控制电机运行的方向及启动和停止。运行方向如表 2-3 所示。表 2-2 电机运行速度表 六、注意事项：伺服定位控制技术（程子华编）表 2-3 电机运行方向 第 9 页1、由于实训设备不够，要分组进行，所以第一组接好线后，后面的不要重新接

11、线，只是检查线是否接对，但运行速度可以改变。2、由于没有成套设备，要现场接线，因此可能线比较乱，所以每组进行时要注意用电安全。3、在运行过程中，如听到电机有异常声音，要极时停机检查原因。对于一些备用参数不允许设置。 七、评分标准 序号评分标准配分得分扣分说明1能正确按图连接系统的电路。20如有接线错误，每处扣 5 分。扣完为止。23能按要求正确设置伺服驱动器的参数。每错一处扣 4 分。扣完为止。能正确操作伺服电机正反转运行，能利用外部开关、电位器进行 7 段调速和连续调速。并能监控电机运行的速度是否和设置的速度一置。如不能正确运行，进行相应扣分。完全不能运行扣 20 分。202045伺服定位控

12、制技术（程子华编）整个系统能调试正常运行，伺20服电机能正常运转。并能监控电机运行时的各种参数。能够分析伺服电机在速度运20行模式下速度和转矩的关系。最 后得分第 10 页八、思考题。 有一控制现场，当接收到一个启动信号时，要求电机以尽量高的速度旋转，但只能转一周，而且都停在一个固定位置上。电机停止时，又会自动接收到启动信号，如此重复运行。大概 1 分钟要求启停 150 次左右。设计这一控制系统并调试。观察电机运行的最高速度能达到多少。 伺服定位控制技术（程子华编）实训项目三伺服系统的转矩控制模式运行一、实训目的：第 11 页伺服控制系统的功能很广，有速度控制模式，转矩控制模式，位置控制模式以

13、及这三种模式的组合模式，本项目练习转矩控制模式，通过实训理解转矩控制模式下的伺服电机的运行特点。二、实训任务。在转矩控制模式下，能完成 7 段调速以及电位器调速。三、相关知识。1、理解伺服电机和伺服驱动器的控制原理。2、理解伺服驱动器的参数设置要求，和每调参数对系统运行情况的影响。3、转矩控制模式的使用场合。以及转矩控制模式的特点。四、实训设备。由伺服驱动器 MR-J2S-10A、伺服电机 HC-MFS13B、DC24V 电源、接触器、中间继电器、按钮等组成的实训板。万用表、螺丝刀等。五、实训步骤。1、画出控制系统的原理图并接线。（1）系统控制主电路（如图 3-1）。 (2)系统控制回路(如图

14、 3-2).2.设置参数.首先将设置参数 NO.19=000E,然后再设置下表 3-1 中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。 表 3-1 速度控制模式要设置的参数 参数 名 称 出厂值 设定值 说 明 NO.0NO.2NO.8NO.9控制模式选择 自动调整 内部速度限制 1内部速度限制 200000105100500000401051000800设置成转矩控制模式 设置为自动调整 1000r/min800r/minNO.10内部速度限制 3NO.11加速时间常数 10000150010001500r/min1000ms伺服定位控制技术（程子华编）第 12 页NO.12减速时

15、间常数 NO.25模 拟 量 速 度 限 制最大速度 NO.41用 于 设 定 SON 、LSP、LSN 的自动置ONNO.43输入信号选择 2NO.72内部速度限制 4NO.73内部速度限制 5NO.74内部速度限制 6NO.75内部速度限制 700000001112003005008001000400001110AA120003000250018001000ms模拟量输入为 10V 时所限制的最高速度 4000r/min SON、LSP、LSN 内部自动置 ON.在速度模式、转矩模式下把 CN1B-5 改成 SP3速度是 2000r/min速度是 3000r/min速度是 2500r/mi

16、n速度是 1800r/min图 3-1 系统控制主电路3、开始运行。 伺服定位控制技术（程子华编）图 3-2 转矩控制模式下控制回路第 13 页通过控制 SP1、SP2、SP3、调整电机运行的最高速度如表 3-2 所示。RS1、RS2控制电机运行的方向及启动和停止。运行方向如表 3-3 所示。 表 3-2 电机运行速度表 六、注意事项：伺服定位控制技术（程子华编）表 3-3 电机运行方向控制表 第 14 页1、由于实训设备不够，要分组进行，所以第一组接好线后，后面的不要重新接线，只是检查线是否接对，但运行速度可以改变。2、由于没有成套设备，要现场接线，因此可能线比较乱，所以每组进行时要注意用电

17、安全。3、在运行过程中，如听到电机有异常声音，要极时停机检查原因。对于一些备用参数不允许设置。 七、评分标准 序号评分标准配分得分扣分说明1能正确按图连接系统的电路。20如有接线错误，每处扣 5 分。扣完为止。23能按要求正确设置伺服驱动器的参数。每错一处扣 4 分。扣完为止。能正确操作伺服电机正反转运行，能利用外部开关、电位器进行 7 段调速和连续调速。并能监控电机运行的速度是否和设置的速度一置。如不能202045伺服定位控制技术（程子华编）正确运行，进行相应扣分。完全不能运行扣 20 分。整个系统能调试正常运行，伺20服电机能正常运转。并能监控电机运行时的各种参数。能够分析伺服电机在转矩运

18、20行模式下速度和转矩的关系。最 后得分第 15 页七、思考题。 有一收卷系统，如卷纸，要求在收卷时纸张所受到的张力保持不变，当收卷到 A 点时（如图 3-3），电机停止。设计这一控制系统。 图 3-3 收卷系统工作示意图 伺服定位控制技术（程子华编）实训项目四 伺服系统的位置控制模式 一、实训目的。 第 16 页伺服系统是现在定位控制中使用非常广泛的一个系统，和步进系统比较具有控制精度高，转速快，带负载能力强等特点，当然价钱也比步进系统要贵的多。伺服系统在定位控制中应包含三个方面的设备，一是伺服电机，二是伺服驱动器，三是控制的上位机，控制的上位机可以是 PLC，单片机，还可以是专用的定位控制

19、单元或模块，如 FX2N-1PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM 等。在我们这个实习中，采用 PLC作为控制器，重点是学习伺服驱动器的用法，如系统的接线、参数设置、程序调试等。二、实训任务。 以 PLC 作为上位机进行控制。控制要求如图 4-1 所示，按下启动按钮，电机旋转，拖动工作台从 A 点开始向右行驶 30mm，停 2 秒，然后向左行驶返回 A 点，再停 2 秒，如此循环运行，按下停止按钮，工作台行驶一周后返回 A 点。画出控制原理图，设置运行参数，写出控制程序并进行调试。要求工作台移动的速度要达到 10mm/s。丝杆的螺距为 5mm。 图 4-1 控制工作台示意图 三、相关知识

20、。 1、了解伺服驱动器和伺服电机的工作原理。2、了解伺服驱动器在位置控制模式中参数的设置和影响控制精度的因素。3、了解伺服驱动器“电子齿轮”的概念和计算方法。四、实训设备。 伺服定位控制技术（程子华编）第 17 页由伺服驱动器 MR-J2S-10A、伺服电机 HC-MFS13B、DC24V 电源、接触器、中间继电器、按钮等组成的实训板。FX2N-64MT 的 PLC 万用表、螺丝刀等。五、实训步骤。1、画出控制系统的原理图并接线。（1）系统控制主电路（如图 4-2）。图 42系统控制主电路 (2)系统控制回路(如图 4-3).图 4-3 系统控制回路 2.设置参数.伺服定位控制技术（程子华编）

21、第 18 页首先将设置参数 NO.19=000E,然后再设置下表 4-1 中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。 表 4-1 位置控制模式要设置的参数 参数 名 称 出厂值 设定值 说 明 NO.0NO.2NO.3NO.4控制模式选择 自动调整 电子齿轮分之 电子齿轮分母 00000105110000010516384625设置成转矩控制模式 设置为自动调整 设置成上位机发出 5000个脉冲电机转一周。 NO.21功能选择 33、写出控制程序。 00000001用 于 选 择 脉 冲 串 输 入 信号波形（设定脉冲加方向控制） 根据控制要求，工作台从 A 点移到 B 点，电机

22、转 6 周，因此 PLC 要发出 30000个脉冲，工作台移动的速度要达到 10mm/s，则产生脉冲的频率为 10000Hz。X0为启动信号，X1 为停止信号，脉冲从 Y0 输出，Y1 为控制方向。因此控制梯形图如下。 伺服定位控制技术（程子华编）第 19 页4、启动运行。观测电机的运行情况，每次转动时是否转 6 周，停止位置是否和启动位置重叠。 六、注意事项：1、由于实训设备不够，要分组进行，所以第一组接好线后，后面的不要重新接线，只是检查线是否接对，但运行速度、转动的周数可以改变。2、由于没有成套设备，要现场接线，因此可能线比较乱，所以每组进行时要注意用电安全。3、在运行过程中，如听到电机有异常声音，要极时停机检查原因。对于一些备用参数不允许设置。 4、为了检查电机运行是否准确，在电机的轴上贴上划线线的标签，从而判断电机电机是否准确定位。 七、思考题。 伺服定位控制技术（程子华编）第 20 页1、在电机往返运行中，取消中间的停止时间，看是否会影响控制的精度，如产生较大的误差，应如何消除？ 3、如何用一个 PLC 控制两个或多个伺服电机同步运行，也即当主电机速度改变时，其它电机也跟着同步运行。设计控制方案并调试运行。