交流伺服驱动

HSV160系列数字交流伺服驱动参数设置及故障处理简明教程甘肃省有色金属高级技工学校主讲李振瑜伺服驱动装置是数控机床的关键功能部件HSV系列伺服产品的发展模拟、数字混合型交流伺服驱动HSV-11型伺服(三相220V输入,带电源模块)HSV-9型伺服(三相220V输入)全数字型交流伺服、主轴驱动器系列HSV-16型伺服(三相220V输入,集成开关电源)HSV-20型伺服、主轴(三相380V输入,带电源模块)HSV18型伺服、主轴(三相380V输入,集成开关电源)HSV-160型伺服HSV-162型伺服交流伺服驱动器系统电气原理功能框图整流器逆变器控制平台制动开关电源动力电源控制电源指令信号电机PG交流直流交流PNUVWRSTAC220VAC220V交流伺服驱动器系统电气原理结构图三相整流器软起动及泵生控制电路IPM逆变器开关电源ADMC401FPGA89S8252单片机门极驱动电路键盘及显示RS232串行口I/O控制故障检测电路脉冲输入接口模拟量接口PMSM光电编码器iaib霍尔元件RST220V控制电源交流伺服驱动器系统结构框图如下PA-13PA-14PA-0PA-1PA-4PA-2PA-3PA-27PA-28PA-6PA-5PA-15PA-16驱动器匹配电机选择驱动器的负载能力由其工作电流决定：工作电流规格型号连续电流(A/30分钟)(有效值)短时最大电流(A/1分钟)（有效值）HSV160-020A6.910.4HSV160-030A9.313.9HSV160-050A16.825.2HSV160-075A24.236.3驱动器匹配电机选择比较电机的相电流与驱动器的工作电流,可以选择和驱动器更匹配的电机;主要依据为过载倍数。过载倍数为驱动器短时最大电流与电机相电流的比值，一般范围在1.5～3之间。应用在大惯量、重负载场合下的，过载倍数可选大些，留足够裕量；应用在惯量、负载较小的场合时，过载倍数可以适当选小一些，但不宜太小，否则容易过载。伺服驱动器的使用－连接伺服驱动系统的连接与驱动器采用的控制方式密切联系；HSV16系列伺服的控制方式主要有：1.位置控制方式:采用脉冲量接口，可以接收正交脉冲、脉冲+方向及正、负脉冲等三种脉冲指令。2.速度/转矩控制方式：采用模拟量接口，可以接收幅值不超过10V(0～10V或–10～+10V)的模拟量信号。伺服连接－位置控制方式在位置控制方式下，伺服驱动器与上位机和伺服电机通过指令线和码盘线连接，输入输出(I/O)信号需要外部直流24V电源。在位置控制方式下，电机的转速由位置脉冲信号的频率决定。频率越高则转速越高。接线图如右所示：脉冲输入接口有差分驱动和单端驱动两种方式。伺服连接－位置控制方式脉冲量输入接口的差分驱动方式：多数数控系统（如本公司的世纪星数控系统）采用。输入信号为PULS+/-及SIGN+/-、A+/-及B+/-或CW+/-及CCW+/-伺服连接－位置控制方式脉冲量输入接口的单端驱动方式：少数数控系统（如三菱的PLC控制器）采用。输入信号为PULS+/-及SIGN+/-、A+/-及B+/-或CW+/-及CCW+/-伺服连接－位置控制方式脉冲输入接口的两种驱动方式比较：差分驱动方式的抗干扰能力强于单端驱动方式，推荐使用，尤其是在信号电缆较长时；采用单端驱动方式，会使动作频率降低。根据脉冲量输入电路，驱动电流10～15mA，限定外部电源最大电压25V的条件，确定电阻R的数值。经验数据：VCC=24V，R=1.3~2k；VCC=12V，R=510～820Ω；VCC=5V，R=82~120Ω。伺服连接－速度、转矩控制方式在速度、转矩控制方式下，伺服驱动器与上位机和伺服电机通过指令线和码盘线连接，输入输出(I/O)信号需要外部直流24V电源。在速度、转矩控制方式下，电机的转速由模拟电压信号的电压值决定。电压越高则转速越高。接线图如右所示：模拟指令输入接口有差分输入和单端输入两种输入方式。伺服连接－速度、转矩控制方式模拟输入接口是差分方式，根据接法不同，可接成差分和单端两种形式，输入阻抗为10kΩ。输入电压范围是-10V～+10V或0V～+10V；在差分接法中，模拟地线和输入负端在控制器侧相连，控制器到驱动器需要三根线连接；在单端接法中，模拟地线和输入负端在驱动器侧相连，控制器到驱动器需要两根线连接伺服连接－速度、转矩控制方式模拟输入接口两种接法的比较及注意事项：差分接法比单端接法性能更优秀，它能抑制共模干扰；输入电压不能超出-10V～+10V范围，否则可能损坏驱动器；模拟输入接口存在零漂是正常的，可通过调整参数PA_8对零漂进行补偿；建议采用屏蔽电缆连接，减小噪声干扰。伺服连接－输入输出(I/O)接口HSV系列伺服有六种输入信号：①伺服使能②报警清除③偏差计数器清零④指令脉冲禁止⑤CCW驱动禁止⑥CW驱动禁止1.输入接口需外部提供DC24V电源，极性不可接反；2.所有输入信号为低电平有效。伺服连接－输入输出(I/O)接口HSV系列伺服有六种输出信号：①伺服使能②报警清除③偏差计数器清零④指令脉冲禁止⑤CCW驱动禁止⑥CW驱动禁止集电极开路输出；低电平有效。伺服连接－上电时序HSV16系列伺服驱动上电时序如下：伺服连接－上电时序报警时序图：伺服在出现报警时，外部控制电路应通过报警输出信号及时切断主电源驱动器面板由6个LED数码管显示器和5个按键、、、、组成，用来显示系统各种状态、设置参数等操作按多层操作菜单执行，第一层为主菜单，包括四种操作模式，第二层为各操作模式下的功能菜单。伺服操作与显示－键盘操作MS主菜单操作框图：伺服操作与显示－辅助模式HSV-16伺服驱动器共有4种辅助方式。用户用、键选择需要的辅助方式，再按键，就进入具体的辅助操作方式。4种辅助方式分别为：1.写入EEPROM方式，2.JOG运行方式，3.报警复位方式和4.内部测试方式。S伺服操作与显示－状态显示HSV-16伺服驱动器共有14种显示方式。序号名称功能说明1DP-EPS显示位置跟踪误差（单位：脉冲）2DP-SPD显示实际速度（单位：0.1r/min）3DP-TRQ显示实际力矩电流（即时数字量）4DP-PRL显示位置给定低16位5DP-PRM显示位置给定高16位6DP-PFL显示位置反馈低16位；7DP-PFM显示位置反馈高16位；伺服操作与显示－状态显示接上表序号名称功能说明8DP-SPR显示速度指令（单位：0.1r/min）9DP-ALM显示硬件报警端口状态10DP-PIO显示输入端口状态11DP-IUF显示U相电流反馈12DP-IVF显示V相电流反馈13DP-UVW显示编码器U、V、W状态14DP–CNT显示系统控制模式参数设置－电机参数设置电机参数的设置必须与选配的电机匹配。电机型号解读(以登奇电机为例)：GK6061-6AC31–FBYZ制动器:B:带制动E:无反馈元件:E:2000F:2500R:母线电压:2:210V3:300V6:600V额定转速:A:1200B:1500C:2000F:3000电机级数:4:4级6:6级8:8级PA_25PA_24参数设置－电机参数设置PA_24：设置伺服电机的极对数：注意此处设置的是电机的磁极对数，数值即电机极数除以2；PA_25：设置电机编码器分辨率：设定伺服电机的光电编码器线数；0：编码器分辨率1024Pusle/r；1：编码器分辨率2000Pusle/r；2：编码器分辨率2500Pusle/r；3：编码器分辨率6000Pusle/r；参数设置－电机参数设置PA_26：编码器零位偏移量:配登奇电机时设为0；配常华电机或华工电机时设为－1250；说明:此参数在现有软件中为保留,配登奇电机以外的其它电机时需由开发部校准编码器零位偏移量并配新软件。参数设置－控制方式设置PA_23:控制方式选择用于选择伺服驱动器的控制方式。参数范围：0～30：位置控制方式，接收位置脉冲输入指令；1：模拟速度控制方式，接收模拟速度指令；2：模拟转矩控制方式，接收模拟转矩指令；3：内部速度控制方式，由PA_20设定数字速度指令；参数设置－控制方式设置PA_22：位置指令脉冲输入方式参数范围：0～20：两相正交脉冲输入；1：脉冲＋方向式输入；2：CCW脉冲/CW脉冲输入。CCW是从伺服电机的轴向观察，反时针方向旋转，定义为正向；CW是从伺服电机的轴向观察，顺时针方向旋转，定义为反向。参数设置－控制方式设置PA_13,PA_14:位置指令分频分子、分母在位置控制方式下，通过设置电子齿轮比(即对PA_13、PA_14参数设置）,可以很方便地与各种脉冲源相匹配，以达到用户理想的控制分辨率（即角度/脉冲）注意：1.只有在位置控制方式下本设置才有效；2.只有在开环方式下电子齿轮比才能设为非1值：开环方式即对上位机而言，位置信号不带反馈例如：将伺服驱动器当步进驱动器使用；用外部PLC提供外部指令脉冲：参数设置－控制方式设置电子齿轮比设置方法：G：电子齿轮比P：输入指令的脉冲数N：电机旋转圈数C：光电编码器分辨率（即码盘线数）_134_14PANCGPAP参数设置－负载性能设置PA_5：最大输出转矩设置：设置伺服电机的内部转矩限制值；任何时候，这个限制都有效；最大力矩值的计算公式为：PA_5＝32767*IMmotor/IMservo，PA_5≤32767其中：IMmotor为电机允许的最大过载电流，一般可选择电机额定电流的1.5～3倍，小电机取大值，大电机取小值；IMservo为驱动器短时最大电流，见驱动器参数。参数设置－负载性能设置PA_18：系统过载力矩设置1.设置伺服电机的过载保护转矩值；2.设置值是电机允许的长期过载输入电流；3.任何时候，这个限制都有效；4.过载保护转矩值设置计算公式：PA_18=32767*IRmotor/IMservo，PA18≤PA5其中：IRmotor为电机额定电流,见电机参数；IMservo为驱动器短时最大电流，见驱动器参数。参数设置－负载性能设置驱动器出力性能的调节：调试中遇见出力不理想的情况，请按上诉方法设置PA_5，PA_18及PA_15,PA_16。其中，PA_15，PA_16的数值设置与PA_5保持一致。若还是无法达到满意的出力情况，驱动器就报A_13（软件过热），可以屏蔽该报警，具体方法为：设置STA_5为1。参数设置－特性调节设置驱动器与数控装置及电机组成机床数控系统，需要设置相关参数，调节系统机械特性以达到最优控制的目的。根据驱动器与电机匹配情况的不同、机床丝杆机械特性的差异、负载和惯量的大小等情况，需要设置位置环调节参数、速度环调节参数及电流环调节参数，以获得适合的特性曲线。与位置环调节有关的参数为：PA_0、PA_1；与速度环调节有关的参数为：PA_2～PA_4、PA_6；与电流环调节有关的参数为：PA_27、PA_28。参数设置－特性调节设置位置环调节参数：PA_0：位置比例增益1.设定位置环调节器的比例增益；2.此设定值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。参数数值应根据具体的伺服驱动器型号和负载情况确定。3.在稳定范围内，尽量设置较大的值。[位置比例增益]设置的太大时，位置指令的跟踪特性好，滞后误差小，但是在定位完成时，容易产生振荡。参数设置－特性调节设置[位置比例增益]的设定对系统机械刚性的影响较大，可以参考下表推荐值设置:联结方式刚度PA_0推荐设置范围齿轮或齿条和小齿轮低刚度1000～2000同步带中低刚度2000～4000滚珠丝杠＋同步带中刚度4000～6000滚珠丝杠＋直连高刚度6000～8000参数设置－特性调节设置PA_1：位置前馈增益参数范围：0～100，表示0~100%；设定为100%时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量总是为0；位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高