三菱伺服系统教育训练讲义

摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI三菱伺服系统教育训练讲义课程名称：三菱泛用AC伺服系统基本及应用摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI何谓伺服※SERVO语源自拉丁语，原意为奴隶的意思，取原意称“依指令确实执行动作之驱动装置；能够高精度的灵敏动作表现，自我动作状态常时确认。☆日本工业规格JIS定义：〔伺服机构是监控物体的位置、方位、姿势等，追随目标的任意变化量的控制系统〕摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI伺服机构系统伺服机构系统，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。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI伺服马达的种类伺服马达的种类，大致可区分成：1.同步形：采用永磁式同步马达，停电时发电效应，因此煞车容易，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〕2.感应形：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(7.5KW以上)大多为此形式。〔回转子、固定子皆为线圈〕3.直流形：直流伺服马达，有碳刷运转磨耗所产生粉尘的问题，于无尘要求的场所就不宜使用，以小容量为主。〔回转子：线圈；固定子：永久磁铁；整流子：磁刷〕摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHISM同步伺服马达※特长优点：1.免维护。2.耐环境性佳。3.转矩特性佳，大转矩。4.停电时可发电剎车。5.尺寸小、重量轻。6.高效率。※缺点：1.AMP较DC形构造复杂。2.MOTOR及AMP必需1：1搭配使用。3.永久磁石有消磁的可能。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHIIM感应形伺服马达※特长优点：1.维护容易。2.耐环境性佳。3.高速时，转矩特性佳。4.可制做大容量，效率佳。5.构造坚固。※缺点：1.小容量机种，效率差。2.AMP较DC形构造复杂。3.停电时，无法动态剎车。4.隋温度变动影响特性。5.AMP与MOTOR必需1：1使用。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHIDC直流形伺服马达※特长优点：1.伺服驱动器构造简单。2.停电时可发电剎车。3.体积小、价格低。4.效率佳。※缺点：1.整流子外围需定期保养。2.碳刷磨耗产生(碳粉)，无法应用于要求凊絜的场所。3.因整流器碳刷的问题，高速时转矩差。4.永久磁石有消磁的可能。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI1.相对值型编码器2.绝对值型编码器项目相对值形编码器绝对值形编码器输出内容回转角度。变化相对值脉波输出。绝对值输出。回轻角度的绝对值输出。停止时的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。构造价格构造简单、且便宜。构造复杂、且昂贵。ENCODER的种类：摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI相对值编码器IncrementalEncoder：通过固定式刻度盘、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。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI绝对值编码器AbsoluteEncoder：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。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHIINC及ABS指令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，Roll等、往返运动时一定位置量的控制系统。2.ABS：直接下达位置值，可用于XY轴、table等，一般的机械均可使用。于指命程序中较为简便。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI增量型定位控制A10B20C30D40P1»10P2»10P3»10P4»-30摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI绝对型定位控制A10B20C30D40P1»20P2»30P3»40P4»10摄阳SETSUYO三菱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。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。相反，检测马达轴或机械轴端，之回路系统就称为半闭回路。伺服的原理构成摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI伺服控制回路的组成SERVO内部信号流程图：依回馈方式可分为三种：1.位置回路：编码器脉波信号»位置控制单元2.速度回路：编码器脉波信号»速度控制单元3.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»速度»位置摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI定位方式比较分类速度控制方式位置控制方式方式Limitswitch方式脉波计数方脉波指令方硬体构成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）停止精度约±0.5～5.0mm约±0.5～5.0mm约±0.0001～0.05mm摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI控制模式种类模式位置控制模式速度控制模式扭力控制模式指令脈波模拟电压(0～±10V)模拟电压(0～±8V)应用例1.滚轮送料2.制袋机3.X-YTable…等1.输送带2.定速机械…等1.卷取机械2.冲压机械…等摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置控制模式位置控制的区分：1.半闭回路控制Ⅰ「马达轴端检出」2.半闭回路控制Ⅱ「螺旋导杆轴端检出」3.全闭回路控制「机械位置检出」‧使用AC伺服马达于位置控制，一般是指由与伺服马达轴心一体化的位置检出器(编码器、角度检测器等)取得回授讯号，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（SERVOLOCK。）摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI(位置控制模式)脚位说明(一)摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI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2大项1.点至点的控制(POINTTOPOINT):BAa.点至点控制←不重视走行路2.轮廓控制(补间控制)：BA直线补间BAb.圆弧补间〔以A-B间为直径的圆弧〕摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI步进马达与AC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比AC伺服马达来得少(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、多使用于小形搬运机执行点到点的定位控制。〔优点〕‧价格便宜‧简单、使用容易〔缺点〕‧不稳定、易受干扰‧高速时转矩小‧低分解能‧容量小(200W以下)摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置定位控制基础-1伺服系统的位置精度：‧伺服马达1回转的机械移动量。‧伺服马达1回转的Encoder脉波数。‧机械系统的间隙问题，机械精度。伺服系统、位置决定控制的基础：单位：Pulse；mm；inch；degree例）指令脉波频率？〔定位模块〕‧马达1回转所需脉波数Pulse‧马连1回转移动量mmAMP电子齿轮比‧电子齿轮比分子‧电子齿轮比分母摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置定位控制基础–21.伺服马达HC-SFS352-K2.上位控制器A1SD75P/A1SD75M#若欲以3000Rpm/Min运转‚必需输入6.5Mpps输入指令脉波3000/60*131072=65536003000/60*3000=150000#更改伺服马达精度公式131073*Pr.4/Pr.3=?P/r摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置定位控制基础–脉波1.Encoder»3000P/r2.Controller»A1SD75PMaxoutput»400kpps3.PB»10mm4.以3000rpm/min;10圈#伺服驱动器参数设定:Pr.3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定:一回转脉波数=1一回转移动量=1#PLC:位置»30000速度»150000摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置定位控制基础–mm/inch1.Encoder»3000P/r2.Controller»A1SD75PMaxoutput»400kpps3.PB»10mm4.以3000rpm/min;10圈#伺服驱动器参数设定:Pr.3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定:一回转脉波数=3000P/r一回转移动量=10mm#PLC:位置»100mm速度»3000*10=30000度摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI位置定位控制基础–degree1.Encoder»3000P/r2.Controller»A1SD75PMaxoutput»400kpps3.以3000rpm/min;10圈#伺服驱动器参数设定:Pr.3=16384/Pr.4=375#定位模块参数设定:一回转脉波数=3000P/r一回转移动量=360#PLC:位置»3600速度»360*3000=1080000度摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI速度控制模式AC伺服马达与其它一般的可变速装置：(变频器、直流马达、涡电流继手形可变速马达等)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。摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI(速度控制模式)脚位说明(二)摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHIAC伺服马达以电流做高精度的输出转矩控制。一般的用途为位置控制或速度控制时速度偏差的结果所做电流控制。由外部直接控制电流值亦可控制马达的输出转矩如胶布机等张力控制可运用。a.张力控制时，卷取的滚轮半径越大时、负载转矩相对增加。伺服马达的输出转矩相对增加。b.卷取途中材料切断时，负载瞬间变轻，但马达高速回转，此时伺服马达的输出转矩减少。c.使用转矩控制运动时，必需留意马达的温度与转矩特性的关系。转矩控制模式摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI三菱泛用伺服分类1.MR-C系列：30W～400W2.MR-J系列：50W～3.5KW3.MR-J2系列：50W～3.5KW4.MR-J2-Super系列：50W～55KW5.MR-H-N系列：50W～55KW(30KW～50KW为440V)6.MR-E-A/AG系列:100W~2KW7.MR-Jr系列:10W~30W◆A-type：泛用标准界面(MR-J2-A、MR-J2S-A、MR-HAN)◆B-type：SSC-NET(BUS-LINK)(MR-J2-B、MR-J2S-BMRHBN)◆C-type：1轴控制内藏(MR-J2-C、MR-HACN、MR-J2S-CP)摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI三菱泛用伺服组成马达HC-KFS43HC-SFS102驱动器MR-J2S-40AMR-J2S-100ACN1接头MR-J2CN1MR-J2CN1端子台SMR-TB20+CABLESMR-TB20+CABLECN2接头MR-J2CNMMR-J2CNS连接线MR-JCCBL□MMR-JHSCBL□M电源接头MR-PWCNK1MR-PWCNS1(MR-PWCNS2)回升电阻內藏內藏摄阳SETSUYO三菱MITSUBISHI198019851990199520002005年产业界的需求生产性向FMS机能、性能技术革新占有率(%)POWERTRANSISTOR模块化钕铁磁石8、16BIT微处理免保养高速应答、CIM低价位化小型化低噪音省配线化规格对应耐环境性高速高性能网路化开放化诊断机能d-q变换(向量制32BIT