三菱伺服系统教育训练讲义.ppt
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1、摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI三菱伺服系统教育训练讲义三菱伺服系统教育训练讲义 课程名称:三菱泛用课程名称:三菱泛用AC伺服系统基本及应用伺服系统基本及应用 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI何何 谓谓 伺伺 服服 SERVO语源自拉丁语语源自拉丁语,原意为,原意为奴隶奴隶的意思,的意思,取原意称取原意称“依指令确实执行动作之驱动装置;依指令确实执行动作之驱动装置;能够能够高精度的灵敏动作表现,自我动作状态高精度的灵敏动作表现,自我动作状态 常时确认常时确认。日日本本工工业业规规格格JIS定定义义:伺伺服服机机构构是是监监控控物物体体的的位位置置
2、、方方位位、姿姿势势等等,追追随随目目标标的的任任意意变变化化量量的控制系统的控制系统 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI伺伺 服服 机机 构构 系系 统统 伺服机构系统,大致上可分为下例几项:伺服机构系统,大致上可分为下例几项:1.指令部:动作指命信号的输出装置。2.控制部:接收控制指令,并驱动马达的装置。3.驱动、检出部:驱动控制对象、并检出状态的装置。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI伺伺 服服 马马 达达 的的 种种 类类 伺服马达的种类,大致可区分成:伺服马达的种类,大致可区分成:1.1.同步形同步形:采用永磁式同步马达,停电时发电效应,因
3、此:采用永磁式同步马达,停电时发电效应,因此 煞车容易,煞车容易,但因制程材料上的问题,马达容量但因制程材料上的问题,马达容量 受限制。回转子:永久磁铁;固定子:线圈受限制。回转子:永久磁铁;固定子:线圈2.2.感应形感应形:感应形马达与泛用马达构造相似,构造坚固、:感应形马达与泛用马达构造相似,构造坚固、高速时转矩表现良好,但马达较易发热,容量高速时转矩表现良好,但马达较易发热,容量 (7.5KW (7.5KW以上以上)大多为此形式。大多为此形式。回转子、固定子皆为线圈回转子、固定子皆为线圈3.3.直流形直流形:直流伺服马达,有碳刷运转磨耗所产生粉尘的问:直流伺服马达,有碳刷运转磨耗所产生粉
4、尘的问 题,于无尘要求的场所就不宜使用,以小容量为题,于无尘要求的场所就不宜使用,以小容量为 主。主。回转子:线圈;固定子:永久磁铁;整流子:回转子:线圈;固定子:永久磁铁;整流子:磁刷磁刷 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHISM 同同 步步 伺伺 服服 马马 达达特长优点:特长优点:1.免维护。免维护。2.耐环境性佳。耐环境性佳。3.转矩特性佳,大转矩。转矩特性佳,大转矩。4.停电时可发电剎车。停电时可发电剎车。5.尺寸小、重量轻。尺寸小、重量轻。6.高效率。高效率。缺点:缺点:1.AMP较较DC形构造复杂。形构造复杂。2.MOTOR及及AMP必需必需1:1 搭配使用。
5、搭配使用。3.永久磁石有消磁的可能。永久磁石有消磁的可能。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHIIM 感感 应应 形形 伺伺 服服 马马 达达 特长优点:特长优点:1.维护容易。维护容易。2.耐环境性佳。耐环境性佳。3.高速时,转矩特性佳。高速时,转矩特性佳。4.可制做大容量,效率佳。可制做大容量,效率佳。5.构造坚固。构造坚固。缺点:缺点:1.小容量机种,效率差。小容量机种,效率差。2.AMP较较DC形构造复杂。形构造复杂。3.停电时,无法动态剎车。停电时,无法动态剎车。4.隋温度变动影响特性。隋温度变动影响特性。5.AMP与与MOTOR必需必需1:1 使用。使用。摄摄 阳
6、阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHIDC 直直 流流 形形 伺伺 服服 马马 达达 特长优点:特长优点:1.伺服驱动器构造简单。伺服驱动器构造简单。2.停电时可发电剎车。停电时可发电剎车。3.体积小、价格低。体积小、价格低。4.效率佳。效率佳。缺点:缺点:1.1.整流子外围需定期保养。整流子外围需定期保养。2.2.碳碳刷刷磨磨耗耗产产生生(碳碳粉粉),无无法法应应用于要求凊絜的场所。用于要求凊絜的场所。3.3.因因整整流流器器碳碳刷刷的的问问题题,高高速速时时转矩差。转矩差。4.4.永久磁石有消磁的可能永久磁石有消磁的可能。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI
7、1.相对值型编码器相对值型编码器 2.绝对值型编码器绝对值型编码器项项 目目相对值形编码器相对值形编码器 绝对值形编码器绝对值形编码器 输出内容输出内容回转角度。变化相对值脉波输出。绝对值输出。回转角度的绝对值输出。停止时的停止时的对应对应 停电中娈动位置时,需于复电后重新做原点复归。停电再复电后不需再做原点复归。构造价格构造价格 构造简单、且便宜。构造复杂、且昂贵。ENCODERENCODER的种类:的种类:摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI相相 对对 值值 编编 码码 器器 Incremental Encoder:回转圆盘上有很多的光学刻度设计,当发光二极体的光源通过
8、固定式刻度盘、回转圆盘时。随时检测出刻度变换的相对电气信号位置装置。当回转圆盘转动时,连续脉波数的累计数值取得。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI绝绝 对对 值值 编编 码码 器器Absolute Encoder:马达轴安装绝对值编码器,常时对马达轴位置做俭测工作。及脉波计数工作,当断电再复电后不需再做原点复归。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHIINC及及ABS指令方式指令方式 位置决定时的位置指命方式:位置决定时的位置指命方式:1.INC:必需对位置值加以计算,:必需对位置值加以计算,Roll等、往返运动时一定位等、往返运动时一定位 置量的控制系统
9、。置量的控制系统。2.ABS:直接下达位置值,可用于:直接下达位置值,可用于XY轴、轴、table等,一般的机械等,一般的机械 均可使用。于指命程序中较为简便。均可使用。于指命程序中较为简便。摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI增增 量量 型型 定定 位位 控控 制制 A A 10 B B 20 C C 30 D D 40 P110P210P310P4-30摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI绝绝 对对 型型 定定 位位 控控 制制 A A 10 B B 20 C C 30 D D 40 P120P230P340P410摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱
10、菱MITSUBISHI伺服系统的最大特色,透过回馈信号的控制方式可做指令值与目标值伺服系统的最大特色,透过回馈信号的控制方式可做指令值与目标值的比较,因而大幅减少误差状况。的比较,因而大幅减少误差状况。何谓回馈信号;向控制对象下达指令后,正确的追踪并查明现在值,且何谓回馈信号;向控制对象下达指令后,正确的追踪并查明现在值,且随时回馈控制内容的偏差值、待目标物到达目的地后,回馈位置值,如随时回馈控制内容的偏差值、待目标物到达目的地后,回馈位置值,如此反复动作。此反复动作。控制流程,检测机械本体之位置检出控制流程,检测机械本体之位置检出,回路为封闭系统,称之为闭回路,回路为封闭系统,称之为闭回路。
11、相反,检测马达轴或机械轴端,之回路系统就称为半闭回路相反,检测马达轴或机械轴端,之回路系统就称为半闭回路 。伺伺 服服 的的 原原 理理 构构 成成摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI伺伺 服服 控控 制制 回回 路路 的的 组组 成成 SERVO内部信号流程图内部信号流程图:依回馈方式可分为三种:依回馈方式可分为三种:1.位置回路位置回路:编码器脉波信号 位置控制单元2.速度回路速度回路:编码器脉波信号 速度控制单元3.电流回路电流回路:编码器脉波信号 电流控制单元各控制回路的响应速度依序为:电流各控制回路的响应速度依序为:电流 速度速度 位置位置 摄摄 阳阳 SETSU
12、YO三三 菱菱MITSUBISHI定位方式比较定位方式比较 分分类类速度控制方式速度控制方式位置控制方式位置控制方式方方式式Limit switch 方式 脉波计数方 脉波指令方 硬硬体体构构成成INV+感应马达+Brake+减速用开关+停止用开关 PLC(DA模组、高速Counter)+INV+感应马达+EncoderPLC(定位模组)+侍服驱动器+侍服马达(含Encoder)停停止止精精度度约 0.5 5.0mm约 0.5 5.0mm约 0.0001 0.05mm摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI控制模式种类控制模式种类 模式模式 位置控制模式位置控制模式速度控制模式
13、速度控制模式 扭力控制模式扭力控制模式 指令指令脈波模拟电压(0 10V)模拟电压(0 8V)应用例应用例1.滚轮送料 2.制袋机3.X-Y Table 等1.输送带2.定速机械等 1.卷取机械 2.冲压机械 等 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位位 置置 控控 制制 模模 式式 位置控制的区分:位置控制的区分:1.半闭回路控制半闭回路控制 马马达达轴轴端端检检出出2.半半闭闭回路控制回路控制螺旋螺旋导导杆杆轴轴端端检检出出3.全全闭闭回路控制机械位置回路控制机械位置检检出出 使用使用AC伺服马达于位置控制,一般是指由与伺服马达伺服马达于位置控制,一般是指由与伺服马达
14、轴心一体化的位置检出器轴心一体化的位置检出器(编码器、角度检测器等编码器、角度检测器等)取得取得 回授讯号,当与位置指令量一致时,使马达轴停止之回授讯号,当与位置指令量一致时,使马达轴停止之 控制,并执行伺服锁定之机能(控制,并执行伺服锁定之机能(SERVO LOCK。)。)摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI(位置控制模式位置控制模式)脚位说明(一)摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI适用于位置控制适用于位置控制 AC伺服马达用于位置控制,以用途分别可区分为伺服马达用于位置控制,以用途分别可区分为2大项大项 1.点至点的控制点至点的控制(POINT T
15、O POINT):BAa.点至点控制 不重视走行路 2.轮廓控制轮廓控制(补间控制补间控制):BA直线补间 BAb.圆弧补间以A-B间为直径的圆弧 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI步进马达与步进马达与AC伺服差异伺服差异 一般使用于定位控制之定位方式,步进马达的使用率不一般使用于定位控制之定位方式,步进马达的使用率不比比AC伺服马达来得少伺服马达来得少(依机械特性而言依机械特性而言)。步进马达没有像伺服马达般的检出器做回授控制,完全步进马达没有像伺服马达般的检出器做回授控制,完全因应指令做电气角度的回转。因应指令做电气角度的回转。属于开回路的控制、使用简单、多使用于小形
16、搬运机执属于开回路的控制、使用简单、多使用于小形搬运机执行点到点的定位控制。行点到点的定位控制。优点优点价格便宜价格便宜简单、使用容易简单、使用容易 缺点缺点不稳定、易受干扰不稳定、易受干扰高速时转矩小高速时转矩小低分解能低分解能容量小容量小(200W(200W以下以下)摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位位 置置 定定 位位 控控 制制 基基 础础-1 伺服系统的位置精度:伺服系统的位置精度:伺服马达伺服马达1回转的机械移动量。回转的机械移动量。伺服马达伺服马达1回转的回转的Encoder脉波数。脉波数。机械系统的间隙问题,机械精度。机械系统的间隙问题,机械精度。伺服系
17、统、位置决定控制的基础:伺服系统、位置决定控制的基础:单位:单位:PulsePulse;mmmm;inchinch;degreedegree例)指令脉波频率?定位模块例)指令脉波频率?定位模块 马马达达1 1回回转转所需脉波数所需脉波数PulsePulse 马连马连1 1回回转转移移动动量量mmmm AMP AMP电子齿轮比电子齿轮比 电子齿轮比分子电子齿轮比分子 电子齿轮比分母电子齿轮比分母 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位位 置置 定定 位位 控控 制制 基基 础础 2 1.伺服马达伺服马达 HC-SFS352-K2.上位控制器上位控制器 A1SD75P/A1SD
18、75M#若欲以若欲以3000Rpm/Min运转运转必需输入必需输入6.5Mpps输入指令脉波输入指令脉波 3000/60*131072=6553600 3000/60*3000=150000#更改伺服马达精度公式更改伺服马达精度公式 131073*Pr.4/Pr.3=?P/r摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位位 置置 定定 位位 控控 制制 基基 础础 脉脉波波 1.Encoder3000 P/r2.ControllerA1SD75P Max output400kpps3.PB10mm4.以以3000rpm/min;10圈圈#伺服驱动器参数设定伺服驱动器参数设定:Pr.
19、3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定定位模块参数设定:一回转脉波数一回转脉波数=1 一回转移动量一回转移动量=1#PLC:位置位置 30000 速度速度 150000 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位置定位控制基础位置定位控制基础 mm/inch 1.Encoder3000 P/r2.ControllerA1SD75P Max output400kpps3.PB10mm4.以以3000rpm/min;10圈圈#伺服驱动器参数设定伺服驱动器参数设定:Pr.3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定定位模块参数设定:一回转脉波数一回转脉波数=3000
20、 P/r 一回转移动量一回转移动量=10mm#PLC:位置位置 100mm 速度速度 3000*10 =30000度度 摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI位位 置置 定定 位位 控控 制制 基基 础础 degree 1.Encoder3000 P/r2.ControllerA1SD75P Max output400kpps3.以以3000rpm/min;10圈圈#伺服驱动器参数设定伺服驱动器参数设定:Pr.3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定定位模块参数设定:一回转脉波数一回转脉波数=3000 P/r 一回转移动量一回转移动量=360#PLC:位置位置 36
21、00 速度速度 360*3000 =1080000度度摄摄 阳阳 SETSUYO三三 菱菱MITSUBISHI速速 度度 控控 制制 模模 式式 AC伺服马达与其它一般的可变速装置:伺服马达与其它一般的可变速装置:(变频器、直流马达、涡电流继手形可变频器、直流马达、涡电流继手形可变速马达等变速马达等)一样,运转速度可变换。其特长:一样,运转速度可变换。其特长:a.缓起动、停止机能:加减速时产生的冲击,加速及减速的变动率。b.广大的速度控制范围:从低速至高速之间的控制范围(1:1000 5000)速度控制范围内、定转矩 特性。c.速度变动率小:即使负载变动,速度依然不会有太大的改变产生。摄摄 阳
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