伺服驱动原理介绍

驱动及原理介绍驱动及原理介绍运动控制事业部埃斯顿自动控制技术有限公司介绍伺服驱动器原理1埃斯顿伺服系列驱动、控制环节、驱动内部电路功能、典型控制方式介绍等2讨论一下伺服与步进、伺服与变频之间差异3培训纲要4伺服系统概述1235埃斯顿驱动器简介伺服扭矩、速度、位置控制方式电流环、速度环、位置环等环节主回路、动态制动、再生等6选型讨论概述伺服(Servo)源自于拉丁语的Servus(英语为Slave:奴隶奴隶))奴隶奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从事体力工作,也就是“依指令准确执行动作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作表现，自我动作状态常时确认”而具有这种功能装置就称为而具有这种功能装置就称为伺服系统产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较伺服是一个闭环系统，它是由电流环、速度环、位置环组成，位置环的输出作为速度环的给定速度环的输出又是电流环的给定。它本质上是一个跟随系统：按接受的指令的速度运行按接受的指令的位置定位◊◊概述产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较驱动器和电机EDBPC1PG总线EDC人机界面HMI运动控制器PLCPLC控制(I/O)控制(I/O)定位模块伺服系统应用框图产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较PRONET模拟量信号脉冲串开环控制（OPENLOOP）由控制器输出指令信号，用来驱动电机按指令值位移并且停在所指定的位置。控制装置驱动器传动机构电机开环控制产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较半闭环控制（SEMI-CLOSELOOP）将位置或速度传感器，安装于电机轴上以取得位置反馈信号及速度反馈信号。控制装置驱动器传动机构电机位置传感器半闭环控制产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较全闭环控制（FULL-CLOSELOOP）利用光栅尺等位置传感器，直接将物体的位移量同步返回到控制系统。控制装置驱动器传动机构电机位置传感器（光栅尺）反馈信号全闭环控制产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较外观产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较EDC系列容量范围：200-1000W超小体积，单相电源输入稳定可靠，适用场合极为广泛EDB系列容量范围：0.75-5.0KW通用性，位置、扭矩、速度控制内置节点定位，优良性价比PRONET系列容量范围：0.2-15KW高速高精，可扩展通信模块性能优异，完全取代进口品牌全系列产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较200W-1000W支持省线式编码器支持CANopen总线支持MODBUS总线单相电压输入200W-1000W支持省线式编码器支持CANopen总线支持MODBUS总线单相电压输入0.75W-5.0KW支持MODBUS总线RS-485通讯接口内置16节点控制0.75W-5.0KW支持MODBUS总线RS-485通讯接口内置16节点控制1KW-15KW17位ABS编码器反馈支持ROFITBUS总线实时增益调试高响应速度在线自调整功能1KW-15KW17位ABS编码器反馈支持ROFITBUS总线实时增益调试高响应速度在线自调整功能驱动器介绍EDBPRONETEDC产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较额定功率额定功率小容量型小容量型200W200W--1000W1000W3000RPM3000RPM中容量型中容量型0.750.75--5KW5KW1000/2000RPM1000/2000RPM大容量型大容量型5.05.0--15KW15KW115500RPM00RPM电机介绍产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较功率(Kw)0.20.7513515PRONET功能功能EDCEDB产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较速度控制位置控制扭矩控制控制模式根据不同的控制系统之需求，在驱动器中有三种控制模式可供选择。产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较控制模式设定依照不同的控制器来设定控制方式速度控制位置控制扭矩控制位置指令输入方式CW/CCWA/BPhasePulse/Dir控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较扭矩指令输入范围0～±10V【正电压－＞CCW扭矩】0～额定扭矩扭矩控制依据输入电压的大小、达到控制电机输出扭矩的目的。控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较速度控制速度指令输入范围0～±10V【正电压－＞CCW回转】0～额定转速依据输入电压的大小、达到控制电机输出转速的目的。控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较依据输入的脉冲数目、达到控制电机定位的目的。位置控制位置指令输入方式CCW/CW脉冲A/B相脉冲Pulse＋Dir控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较位置控制CCW/CW脉冲CCWCWPULS/PULSSIGN/SIGN控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较位置控制CCWCWPULS/PULSSIGN/SIGNA/B相脉冲控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较位置控制CCWCWPULS/PULSSIGN/SIGNPulse＋Dir控制模式产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较位置增益电机PG位置给定位置反馈速度给定电流给定PWM输出速度环电流环伺服控制环节框图产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较功能图电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较伺服电机在驱动时由于负载的关系而产生扭矩的缘故，使得流进电机的电流增大，一旦流进电机的电流过大时会造成电机烧毁的情形。为防止此一情形发生，在电机的输出位置加入电流感测装置，当电机电流超过一定电流时，切断伺服驱动器以保护电机。电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较电流传感器电流传感器CT1和CT2在电流环中的作用就是感应通过电机的电流，并且将它转换为一个模拟电压信号。然后这个模拟电压信号经过PWM转换电路到ASIC。在这里只需要2个电流传感器，因为CPU能够根据公式Iu+Iv+Iw=0计算出W相的电流。电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较功率晶体管在电流环中包括6个功率晶体管。伺服驱动器中使用的是IPM—智能功率模块，内置有6个IGBT及其驱动电路，另外，还包括过流检测、过热检测。IPM使用规格：EDB-10/15使用30AEDB-30/50使用了75A电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较CPUCPU比较电流指令和电流反馈，作为结果的波形送入放大器，再经过PWM后将信号送到功率晶体管。电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较PWMPWM（脉宽调制）是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。在模拟信号上加上一个载波频率，其大小依赖于功率模块的开关次数。每当模拟信号与载频波形交叉时，PWM输出就发生一次转换，一系列的转换就形成了方波信号，其表现为模拟信号的平均值，相当于该信号的数字形态。电流环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较功能图速度指令增益加减速PI调节转矩指令滤波电流环电机PG解码测速电路PG分频电路-转矩指令增益转矩限幅参数限幅Pn011Pn010外部限幅模拟转矩模拟量限幅转矩前馈+模拟速度PAO、PBO、PCO差分输出速度环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较此环节是用来检测电机的旋转速度是否依照指令旋转，相对于控制装置所提供之指令，速度环控制电机的旋转速度。速度环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较P/PI控制速度环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较功能图电流环电机PG速度环P调节位置指令一次滤波电子齿轮位置指令位置前馈前馈滤波到位信号速度偏置PG分频电路PAO、PBO、PCO差分输出-+++++位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较此环节是用来检测由控制器所输出位置控制指令之后，伺服电机是否移动至指令位置。相对于位置指令值，当检测值过大或过小时，控制伺服电机移动其误差值的部份，达到定位之目的。位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较脉冲指令我们通过Pn008选择脉冲指令形态。Pn009的bit0、bit1被设定为0表示正逻辑（上升沿），为1表示负逻辑（下降沿）。位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较平滑功能平滑功能是对脉冲指令进行加速度/减速度处理，在以下几种情况下使用：1）上位机无加速度/减速度功能2）脉冲指令频率太低3）电子齿轮比太高（超过10/1）位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较前馈功能前馈功能缩短定位时间。前馈将使实际运动轮廓逼近指令运动轮廓。通常前馈增益Pn017设定在80%以下，对于大多数机械，设定超过80%将会引起振动，使用前馈滤波Pn025可以减小振动。位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较偏置功能通过分配偏置（设定偏差脉冲）到速度指令输出可以减小最终的定位时间。该功能将使实际运动轮廓逼近指令运动轮廓。位置环产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较主电容充电在主电容充电中，我们看到一个继电器，RLY1。使用这个继电器是出于安全的目的。它保护这个电路并且限制上电时主电容C1的充电电流。主回路产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较P-N电压在DB1上的P-N电压是供电电压的有效值，即右图中P点的电压读数是310V。V(RMS)=220V*1.41=310V主回路产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较动态制动的方法通过动态制动使电机突然停止的方法有两种：1）通过短接电机U、V、W相的绕组；2）将转子能量消耗到电阻上。动态制动产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较动态制动是如何发生的？第一种情况：双继电器版本的伺服驱动器的动态制动电路使用一个继电器造成电机绕组短路，从而使电机紧急停机。当用在大功率伺服上时这种方法不是很安全。动态制动产品介绍伺服系统概述应用框图闭环控制伺服系列控制模式控制环节主回路动态制动再生产品比较动态制动是如何发生的？第二种情况：1.5kW以下的伺服驱动器的动态制动电路虽然是通过一个继电器动作的，但实际上是用一个动态制动电阻消耗电机转子能量。这种方法使电机有一个较长的减速时间和