基于PROFIBUS DP的伺服驱动设计与调试
学号127301137 苏州市职业大学
毕业设计
题目基于PROFIBUS DP的伺服驱动设计与调试
学生姓名：
专业班级：\
学院(部)：电子信息工程学院
校内指导教师：（副教授）
校外指导教师：仲清清（生产部班长）
完成日期：2015年5月
摘要：
运动控制系统在数控机床中的应用，主要采用永磁同步交流伺服电机运动控制整个系统。此实验室用的西门子s120进行实验，伺服驱动控制器对伺服电机进行控制，用S120控制伺服电机直接进行驱动，本课题的核心是进行预定轨道的设定，这样的话系统会稳定，控制效果比较不错。
伺服控制器PROFIBUS-DP接口的引入，提高了工业自动化运动控制的水平，使伺服电机在工业控制网络中的通信与控制更为方便、灵活和可靠，实际情况已证明这种控制方式效果好。
PROFIBUS-DP总线和伺服控制系统在工业控制中应用非常广泛，这为带PROFIBUS-DP总线接口的伺服控制器提供了广阔的应用前景。
关键字：自动化控制伺服传动S120 PROFIBUS-DP
Abstract：
The application of motion control system in CNC machine tools, mainly adopts synchronous AC servo motor motion control system of the permanent magnet. The SIEMENS S120 laboratory experiment, the contr-
oller to control the servo motor drive, S120 control servo motor dir- ect drive, the core of this topic is the orbit of the set, if such a system will be stable, the control effect is good.
Servo controller is the introduction of profibus-dp interface, raised the level of industrial automation control, servo motor in the industrial control network of communication and control is more convenient, flexible and reliable, good effect in actual situation has proved that this control method.
Profibus-dp bus and servo control system is widely used in industrial control, for the belt profibus-dp bus interface of servo controller provides a broad application prospect.
Keywords: Automatic motion control servodrive S120 Profibus-dp
目录
1.引言 (1)
2.概述 (2)
2.1运动控制系统的现状 (2)
2.2西门子的工业网络体系 (2)
2.3 PROFIBUS-DP (3)
2.4设计内容及工作安排 (4)
3.设备的选型 (6)
3.1 PLC 基本单元 (7)
3.2控制单元的选型 (8)
3.3电机选型 (11)
3.4触摸屏 (12)
3.5电气图 (13)
4.软件系统设计 (16)
4.1 系统的编程 (16)
4.2调试 (18)
总结............................................. 错误！未定义书签。致谢. (23)
参考文献： (24)
1.引言
随着工业自动化技术和通信网络技术的飞速发展，PLC应用领域大大扩展，PLC技术已经成为自动化行业核心应用技术。西门子S-7300PLC是目前市场占有率极高的大中型PLC，在工业上广泛应用。
Profibus是一种国际化、开放式、不依赖于生产商的现场总线标准，广泛应用于工业自动化领域。其中Profibus-DP是一种高速(数据传输速9.6kbit/s-12Mbit/s)经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。由于其高可靠性、高性能、实时性好及其独特的设计，已被几乎全部的生产厂商和用户所接受。
伺服电机具有结构紧凑性,比较容易控制,能够稳定运行,反应快等优越性,越发成为现代工业自动化的一个重要运动控制的操作。在实际控制PROFIBUS-DP 被广泛应用运用PROFIBUS总线对伺服的控制具有很重要的现实意义。
2概述
2.1运动控制系统的现状
运动控制系统是机械运动的驱动装置，电机为控制对象，控制器为核心，与执行器，电力电子装置的电力改造，电气传动控制系统的引导下自动控制理论。这种系统来控制电机的转矩，速度和角度，将电能转换成机械能，进行机械运动要求的运动。
在电气时代，汽车已在现代化的生产和生活中起着非常重要的作用。不仅在交通运输，医疗保健，商业和办公，并在家电和消费电子产品，各种电机的广泛应用。从直流到交流电机控制系统，开环闭环，从模拟到数字，是基于网络的发展过程中PC机和运动控制的伺服控制系统，每个进程的发展在很大程度上，促进了运动控制系统的发展。
近年来，伺服驱动控制的产品开始走向了机械类的舞台上，所以机械了的产品的数量和质量成为了我们最关心的问题。因此，近年来许多厂商开始使用通用伺服驱动控制系统，使得通用伺服驱动控制产品在之前许多冷门的产业中逐渐的发展起来了。
2.2西门子的工业网络体系
一般来说,企业通信网络可以分为三个层次:企业和车间级和现场级水平。企业通信网络为企业的高层管理人员,企业的生产和管理数据,提高企业的管理水平。车间级通信网络之间的企业层次和领域之间的水平。它的主要任务是解决不同的进程之间的通信需要协调工作在车间,通信速度可以传输大量的数据和少量的控制数据。
西门子工业控制网络主要由AS-I,工业以太网、现场总线, ,EIB总线组成。
(1)AS-i
AS—I接口是开放的国际标准EN50295，用于现场级小数据量的传送。
(2)EIB
欧洲安装总线是一种特殊的现场总线标准使用在智能建筑领域,具有开放性的特点,可操作性和灵活性。可以通过编程改变EIB总线智能设备功能,它不仅可以完成诸如开关、控制、监测等,还可以根据不同的需求进行组合。 (3)PROFIBUS PROFIBUS总线是一种国际标准IEC61158 111型的一部分,它定义了连续的现场总线系统的技术特点。从字段级控制器的串行总线单元分布式数字可编程网络。根据应用特点,现场总线分为:现场总线,PROFIBUS-FMS - DP和PROFIBUS - PA 三个版本兼容。现场总线不仅适用于工厂自动化和过程自动化,也适用于交通工程、发电、输电和配电等。
(4)工业以太网
具有PROFInet是基于IEEE 802.3(以太网)强大的区域单位和网络,是一个重要的国际标准IEC61158的一部分。PNO具有PRoFInet,是一个全面的现场总线系统垂直整合、开放和一致的解决方案。工厂自动化和企业信息管理技术有机地结合起来,并充分保留了现有开放的现场总线。
2.3 PROFIBUS-DP
传统的现场级与车间级与控制系统主要特点之一是，现场级的设备与控制器之间的连接是一对一的。所谓I/O接线方式，即传递4~20mA或DC24V信号。主要有以下缺点:
◆信息集成能力不强
◆系统不开放，可集成性差，专业性不强
◆可靠性不易保证
◆可维护性不高
由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断，报警，记录功能不全。另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定，修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。
随着通信技术的发展，结构简单，成本低廉，和远程传输的串行通信方式在工业控制领域得到了广泛的应用。具有串行通信接口的设备如果采用了统一的通信协议，便可以通过一对一双绞线来实现现场信号的传输。
基于现场总线的控制系统使用一根通信电缆，将所有的具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接，这样的话，在设备层传递的不再是I/O信号，而是基于现场总线的数字化通信，由数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。其具有以下优点：
◆增强现场级信息集成的能力
◆开放式，互操作性，互换性，可集成性
◆系统可靠性提高，可维护性好
◆降低了系统及工程成本
PROFIBUS由PROFIBUS-DP, PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA三个部分构成。其中，PROFIBUS-DP用来分散外设与控制设备间的高速数据传输，适和用于加工自动化领域；PROFIBUS-FMS适用于纺织，楼宇自动化,PLC和抵押开关等，适合用于一般自动化；PROFIBUS-PA是过程自动化设计的总线类型，使用的是扩展的PROFIBUS-DP协议，还描述了现场设备行为的PA行规，适合用于过程自动化。
2.4设计内容及工作安排
本课题以西门子的先进运动控制系统设备为平台，通过上位机软件对PLC 进行编程，并通过伺服驱动控制器进一步控制伺服电机，利用西门子的软件，对系统的硬件及软件进行组态，并且将触摸屏添加到系统中，最终实现利用触摸屏来控制伺服电机。
基于之前的系统组态，在软件中进行编程，控制伺服电机的速度、相对运动的速度与位置、绝对运动的速度与位置以及同步运动的速度与速度比，实现了基本的定位功能。
本课题的重点是对西门子先进运动控制系统的软硬件的熟悉，因此前期所花费的时间比较多，在熟悉了软硬件之后，接下来是对控制对象确定控制方案，在控制方案的选取上，进行了多个方案的比较，最终确定对电机进行相对运动、绝对运动以及同步运动的控制。在程序编写的时候，软件方面遇到了一些难题，由于对西门子的编程软件不是非常的熟悉，编程也花了许多时间，在指导老师的帮助下，解决了编程时遇到的问题与困难，最后实现了课题的研究内容。
3.设备选型
SINAMICS S120是西门子新一代的驱动控制系统，它是集V/F、矢量和伺服控制于一体的驱动系统，多轴资源共享的理念和模块化的设计使得它能实现高效而又复杂的运动控制，其性能远远超过同类系统。控制系统的组成如图所示。
图3.1 SINAMICS S120驱动控制系统组成图
图3.2 SINAMICS S120驱动控制系统实际图
3.1 PLC 选型
PLC选型一般根据以下几个方面：
◆合理的结构形式，PLC主要有的是整体式与模块式这两种结构形式。模
块式PLC性能好但价格贵，相比整体式PLC性能虽然有所降低但价格实
惠，适和用于普通运用，所以这次设计选用整体式PLC。
◆相应功能的要求，小型的PLC的有逻辑运算、计数、定时等功能对于常
规控制要求完全可以满足，对于一些简单的模拟量运用，只需添加A/D、
D/A模块即可，所以选用小型的PLC。
◆响应速度要求，PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同PLC的响
应速度一般都能满足它应用范围内的需求。这次设计只是普通运用，所
以选用常规PLC。
◆I/O点数，I/O点数需根据实际控制要求并留有一定的余量，点数过多会
浪费，点数过少会导致系统不能完成控制要求，所以合适的点数很重要。
西门子S7-300系列的PLC 有许多种，本课题选用的是CPU315T-2DP，实物如图2-1所示。该控制器集成运动控制功能，在西门子传统的运动控制系统中，采用S7 CPU 加 FM353/354/357-2 定位模块来实现运动控制。用户不仅需要花费许多的时间学习复杂的 NC 编程语言， CPU315T-2DP 则讲这些功能都集成在了SIMATIC S7-300T-CPU Technology 系统固件中，因此不需要话费大量的时间和精力去解决这些问题，所以本课题选用CPU315T-2DP作为系统的控制器。CPU315T 的优点有：
?具有中等规模的程序存储容量和程序框架
?对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力
?集成的PROFINET 接口
?组合了MPI/PROFIBUS DP- 主/ 从接口
?在PROFINET 上实现基于组件的自动化
图3.3CPU315T-2DP实物图
3.2控制单元选型
SINAMICS推动西门子新一代产品,它将逐步取代现有的驱动系统MASTERDRIVES和SIMODRIVE系列对象,如图3 - 2。SINAMICS S120 SINAMICS之一驱动系统具有模块化设计,可以提供高性能单引号和双轴驱动,和广泛的工业应用。由于其灵活、高性能、SINAMICS S120轴的驱动系统和性能需求的数量不断增长的应用完美的满足。联合国大会模块和SINAMICS S120可以扩大选择各种各样的应用程序控制单元(CU)执行一个司机操作过程操作和控制功能,并提供一个连接到主机控制器接口。SINAMICS S120有以下模块:
◆电源模块—为直流母线提供电源；
◆电机模块——逆变器，为电机提供运行电源；
◆交流驱动器功率模块——其内置了电源模块；
◆直流母线模块——为其他模块提供稳定的直流电源；
◆网侧功率元件模块——例如熔断器，接触器，电抗器，滤波器。
图3.4 SINAMICS S120 驱动控制器实物图
①电源模块
电源模块是我们常说的整改或整改/反馈单元,它是三相交流到直流电源模块,电机,反馈功能模块也可以直流反馈给电网。根据是否有反馈功能和反馈模式,电源模块分为以下三种:
基本类型电源模块:整流单元,但没有反馈功能。地面上的制动单元可以实现快速制动。BLM是三相交流变成直流,只能依靠制动单元和制动电阻实现制动。这本书分为BLM类型(20千瓦,40千瓦,100千瓦)和内阁(200千瓦、250千瓦),内阁类型,请参考其他的相关信息。内部冷却和冷板BLM型两种类型的书籍,有两种电源电压内阁:BLM 380 - 480真空吸尘器和480 660 vac。在实际应用程序中,BLM必须安装电网和电力之间的对应反应堆。
智能功率模块(SLM:智能模块,也称为非稳压电源模块):整流/反馈单元,但直流总线电压可调。SLM是三相交流变成直流,直流电源网格,但直流总线电压不能调整,所谓的非稳压电源模块。5千瓦和10 千瓦 SLM,终端X22:2选择是否需要能量反馈;16千瓦和36千瓦SLM,可以选择是否需要反馈的能量通过参数。电
力供应是不允许返回,也可以连接一个电阻和制动单元实现制动。5千瓦和10 kw
SLM由终端控制,而16千瓦和36千瓦的SLM由Drive-CLiQ控制接口,在接口和数据交换主要控制单元。SLM的供电电压380480 v,5-36Kw功率范围。在实际应用程序中,必须安装相应的网格和BLM之间动力反应堆。36千瓦SLM,我们建议使用过滤器。
有功功率模块(ALM:主动线模块,也称为稳压电源模块):整流/回馈单元,和直流总线电压可调。ALM是三相交流变成直流,直流电源网格,和直流母线电压的闭环控制,所谓的稳压电源模块。较BLM和SLM,因为ALM可以调整直流总线电压,因此,即使电网电压波动和ALM整流器可以维护总线电压的稳定。电力供应是不允许返回,也可以连接一个电阻和制动单元实现制动。主控制单元通过Drive-CLiQ接口集成在ALM进行控制。这本书ALM类型,供电电压是380 - 480 v,权力是16 - 120千瓦。内阁ALM类型,当电源电压380 - 480 v,权力是132 - 900千瓦,660 - 690 v电源电压时,电源是560 - 1400千瓦。在实际应用程序中,必须安装相应的网格和ALM之间动力反应堆。为大于或等于36千瓦ALM,必须使用匹配滤波器。活动接口模块目标(活跃的接口模块),目标是安装在电网和ALM,它集成滤波器,预充电电压监控电路和电源电路。
②电机模块
电机模块就是SINAMICS S120中的逆变单元，它是将540V 或600V 的直流电逆变成三相交流电。目前的电机模块有两种类型：书本型和装机装柜型。书本型又分为单轴电机模块和双轴电机模块。电机模块和主控单元之间通过DRIVE-CLIQ 接口，进行快速数据交换。
③控制单元
SINAMICS S120 DC/AC 多轴驱动控制单元即CU320，它是驱动系统的大脑，负责控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环甚至位置环的控制，并且同一块CU320 控制的各轴之间能相互交换数据，这一特征广泛被用作多轴之间的简单的速度同步。根据连接外围I/O 模块的数量、轴控制模式、所需的功能以及CF 卡的不同，1 块CU320 能够控制轴的数量也不同。
图3.5 CU320实物图
3.3电机选型
西门子伺服电机定子结构基本相似的阶段电容式单相异步电动机。交流伺服电动机的转子通常是由鼠笼式,但为了机械性能与速度的线性范围宽,因此,伺服电机的性能,没有“旋转”现象和快速反应,与普通汽车相比,大型和小型惯性转子电阻的这两个特点。转子结构中使用的两种形式:一是由导电材料的高电阻率的高电阻率的鼠笼式转子;另一个是由铝合金空心杯转子,杯子壁很薄,只有0.2 - -0.3毫米,以减少磁路的磁阻,空心杯转子定子在固定的地方。空心杯转子惯性小,响应快,稳定运行,所以它被广泛采用。控制电压时,定子产生旋转磁场,转子沿旋转方向旋转磁场,在恒定负载的情况下,电机速度控制的大小与电压变化的电压相对相位控制,伺服电机将会逆转。
根据以上原则,本文选择西门子1 fk7系列电机,1 fk7系列电机的永磁同步电动机是非常紧凑的。根据不同的应用程序,您可以自由选择编码器。随着集成变速箱选项和一个广泛的产品1 fk7系列电机可应用于各种场合。可以满足的要求改进机器。1 fk7系列电动机和SINAMICS S120高性能驱动系统有机地结合起来,可以实现精确的速度和位置的控制。1 fk7系列电动机只有自然冷却,没有外部冷却系统,通过电动机热表面发射。1 fk7电机具有较强的过载能力。它具有一些优点:高功率密度;广泛应用,完成模型;转子惯量低、高动态响应。西门子1 fk7伺
服电机的应用范围广泛，如：机床、辅助轴、机器人和机械手、包装/塑料和纺
织机器和石器加工。
图3.6 伺服电机
图3.7 伺服电机接入PROFIBUS-DP系统的结构图
3.4触摸屏
根据触摸屏的工作原理和传输信息的介质，把触摸屏划分为四种：红外扫描触摸屏，电阻压力触摸屏，电容感应式触摸屏，表面声波式触摸屏。
本课题以西门子TP177B触摸屏作为人机界面。触摸屏正视图和后视图分别如图3-5、图3-6所示。
图3.8 触摸屏正视图
①多媒体卡插槽
②显示屏/触摸屏
③安装密封垫
④安装卡件凹槽
图3.9 触摸屏后视图
①多媒体卡插槽
②标牌
③ DIP 开关
④接口名称
3.5电气原理图
经过前期资料的收集，对SINAMICS S120控制器进行了CAD原理图的设计，
具体的电路图如图3.10- 3.12所示：
图3.10 SINAMICS S120 电源模块图
图3.11 SINAMICS S120 主电路图
图3.12 SINAMICS S120 主电路图备注：X3:1-820为DI输入端子排
X4:1-16为DO输入端子排
4.软件系统设计
4.1 系统编程
STEP7 是一个用于对西门子 S7-200系列PLC、S7-300系列PLC、以及S7-400系列PLC创建、测试、维护和编写程序的工具。它可以读取PLC的设备型号和地址信息，可以使得PLC和相应的网络设备进行通信。
该软件具有如下特点：
（1）统一的Windows开发环境:
使用Windows环境下的各种工具能够同时在不同程序之间进行剪切或粘贴程序语句或者他数据，能够毫不费力的对项目进行设计以及后期的开发工作。
（2）能在以下工业领域实现各种各样的自动化控制任务：
汽车工业；生产制造工程；过程控制工程；专业机械制造；通用机械制造；包装工业；食品和烟草工业；塑料加工；
（3）其特点有：
* 效率比较高，而且方便，大大减少了成本和时间。
* 性能比较高的系统诊断功能，可以使控制器能够更好地被利用，大大提高了工作的效率。
* 可以提供可以组态的过程，用来减少时间，增加产品的数量跟质量，可以省去大量的故障跟时间。
1)主程序
根据第一章所确定的控制方案，对伺服电机的相对运动、绝对运动及同步运动分别进行编程，程序如下：
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
基于PLC的交流伺服系统设计
机电伺服系统设计
基于PLC 的交流伺服系统设计 1.设计要求 以教材P133页机械传动系统为例，试根据给定参数（必须改变Z2：Z1）选择松下或者安川交流伺服系统并进行校核。 确定伺服系统的电子齿轮参数，并在此基础上以plc 作为控制器，采用位置模式（或者速度模式）对伺服系统进行控制，试设计实验系统并调试运行，完成设计报告。给出电路图，plc 程序以及电机参数设计。 伺服系统的结构如教材P133图6-18所示，参数如下： 齿数比：4/5/12=Z Z ； 指令脉冲当量：脉冲/01.0mm l g =?； 编码器每转反馈脉冲数：r p f /12000脉冲= ； 丝杠螺距：mm d B 10=； 快进速度：min /12000mm v F =； 丝杠飞轮惯量：22 2 10 94.2m N GD B ??=-； 齿轮2飞轮惯量：22 221064.17m N GD ??=-； 齿轮1飞轮惯量：22 2 11045.2m N GD ??=-； 每次进给长度：l =150mm ； 每次进给时间：s t 10≤； 每次进给次数：N =20； 工作台轴向运动力：m N Fc ?=1960； 驱动效率：9.0=η； 摩擦系数：1.0=μ。 2.设计过程 1) 电动机每转位移量mm Z Z d S B 85 4 1021=?==?； 2) 脉冲当量（位置分辨率）l ?，反馈脉冲当量l ?=pulse mm P s l f /00067.012000 8 ==?= ?，脉冲当量为0.01mm/pulse,两者不符，故使用电子齿轮。
pulse mm pulse mm B A B A l l g /01.0/120008=?=?=?， 所以 158 1200001.0=?=B A ，100,1500==B A ； 3) 电动机转速 因快进速度min /12000mm v F =，mm d B 10=，4/5/21=Z Z ，所以电动机应有的最高转速为min /15004 5 1012000r n =?= ； 4) 指令脉冲频率 s l v f g F g 脉冲3102060 1 01.012000601?=?=??= 每次进给位置信息存储地址数1500001 .0150 ==?=g l m ； 5) 负载转矩 ()m N S W F S F M c L ?=?????+= ??+=???= 05.38109.028.92001.020******** 33ππημπ 6) 负载飞轮惯量2 GD ，工作台换算到电动机轴上 22 32320127.01028196041024m N S W GD T ?=? ? ? ?????=??? ????=ππ 换算到电动机轴上的负载总飞轮惯量 () ()2 2 2 22222122168912.025 16 0294.01764.00245.00127.054m N GD GD GD GD GD GD B T L ?=?+++=? ?? ???++++= 7) 选定伺服电动机 电动机的额定转矩N M 应大于或等于m N M L ?=1.62， ??-=?? ? ??-=222 )02852.00095.0(311m N G GD L m 额定转速m in /1500r ， 选择预选松下伺服伺服电动机MSMA202A1G ，小惯量20W 带键槽200V 的无制动器的伺服电机。选用的是r p /2500五线制增量式编码器（分辨率为10000）额定功率200V ，额定转速 m in /3000r 。驱动器选择与之配套的松下MINAS-A4系列MSDA203A1A ，所选电机及驱动器满足 要求。
伺服电机的调试步骤
伺服电机的调试步骤 1、初始化参数 在接线之前，先初始化参数。在控制卡上：选好控制方式；将PID参数清零；让控制卡上电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制卡再次上电时即为此状态。在伺服电机上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说，建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。比如，松下是设置1V电压对应的转速，出厂值为500，如果你只准备让电机在1000转以下工作，那么，将这个参数设置为111。 2、接线 将控制卡断电，连接控制卡与伺服之间的信号线。以下的线是必须要接的：控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后，电机和控制卡（以及PC）上电。此时电机应该不动，而且可以用外力轻松转动，如果不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置3、试方向 对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过控制卡打开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度转动，这就是传说中的“零漂”。一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制。如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。如果电机带有负载，行程有限，不要采用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或电机上的参数，使其一致。 4、抑制零漂 在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，最好将其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，所以，不必要求电机转速绝对为零。 5、建立闭环控制 再次通过控制卡将伺服使能信号放开，在控制卡上输入一个较小的比例增益，至于多大算较小，这只能凭感觉了，如果实在不放心，就输入控制卡能允许的最小值。将控制卡和伺服的使能信号打开。这时，电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。 6、调整闭环参数 细调控制参数，确保电机按照控制卡的指令运动，这是必须要做的工作，而这部分工作，更多的是经验，这里只能从略了。
伺服系统设计.
辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)
1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图
伺服控制系统(设计)
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
伺服控制器调试说明(完成)
伺服控制器调试说明 伺服控制器调试前必须做好以下两项准备工作: 1. 将静叶置手动状态,使用电磁阀关闭静叶,现场观测静叶应该向关小的方向动作。静叶关到最小时,位置传感器的反馈电流应为4mA 左右（不要求是准确的 4mA 。 2. 将静叶置手动状态,使用电磁阀开启静叶,现场观测静叶应该向开大的方向动作。静叶开到最大时,位置传感器的反馈电流应为20mA 左右（不要求是准确的 20mA 。开始调试: 1. 将静叶置手动状态,使用电磁阀完全关闭静叶,按手操器F1 键,此时手操器屏幕上有“确定传感器新零点”字样,按回车键确认。 2. 将静叶置手动状态,使用电磁阀完全开启静叶,按手操器F2 键,此时手操器屏幕上有“确定传感器新量程”字样,按回车键确认。 3?同时按下手操器shift和F1键即F5键,此时手操器屏幕上有设定K值”字样。设置K 值为 1.0000。此时将静叶置手动状态,使用伺服阀控制静叶,在静叶开度设置框中打入不同数字,现场观测静叶应该可以动作。如果静叶不动作, 请将K 值设定为-1.0000。K值只能为1.0000或-1.0000。更改K值先同时按shift和F1,再按回车键,此时K 值的末位数字闪烁,按下shift 不放同时按上下键可以将光标左右移动。单按上下键可以改变光标所在位的数字。 4. 将静叶置手动状态,使用伺服阀控制静叶, 在静叶开度设置框中打入0.0, 现场观测静叶应该关到最小。此时按下F3键,此时手操器屏幕上有确定指示电流新零点”字样, 按回车键, 更改此值为6400.0, 按回车键确认。通过增加或减小指示电流零点的值使电脑中显示静叶开度为0.0~0.5%。 5. 将静叶置手动状态,使用伺服阀控制静叶, 在静叶开度设置框中打入100.0,现场观测静叶应该开到最大。此时按下F4键,此时手操器屏幕上有确定指示电流
伺服驱动系统方案设计
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性
三协伺服电机的调试步骤(精选)
三协伺服电机的调试步骤（精选） 1、初始化参数 在接线之前，先初始化参数。[2] 在控制卡上：选好控制方式；将PID参数清零；让控制卡上电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制卡再次上电时即为此状态。 在三协伺服电机上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说，建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。 2、接线 将控制卡断电，连接控制卡与伺服之间的信号线。以下的线是必须要接的：控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后，电机和控制卡（以及PC）上电。此时电机应该不动，而且可以用外力轻松转动，如果不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置 3、试方向 对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过控制卡打开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度转动，这就是传说中的“零漂”。一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制。如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。如果电机带有负载，行程有限，不要采用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或电机上的参数，使其一致。 4、抑制零漂 在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，最好将其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，所以，不必要求电机转速绝对为零。 5、建立闭环控制 再次通过控制卡将伺服使能信号放开，在控制卡上输入一个较小的比例增益，至于多大
伺服驱动系统设计方案
?、伸缩缝损坏现状 伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理: 伺服的基本概念是准确、精确.快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。；^^子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间柑差90°电角度。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反惯值与目标值进行比较，调整转子转动的角度0伺服电机的精度决世于编码器的精度｛线数）。 伺服电动机又称执行电动机?在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出.其主要特点是，当信号电压为零时无自转现彖.转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机/可使控制速度，位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转"现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时.如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点: lx起动转矩大 由于转子电阻大，苴转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比，有明显的区别。它可使临界转差率so>r这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩0因此，当;^子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度髙的特点。
伺服电机的一般调试步骤
运动控制器以模拟量信号控制伺服电机的一般调试步骤 运动控制器控制伺服电机通常采用两种指令方式： 1，数字脉冲这种方式与步进电机的控制方式类似，运动控制器给伺服驱动器发送“脉冲/方向”或“CW/CCW”类型的脉冲指令信号；伺服驱动器工作在位置控制模式，位置闭环由伺服驱动器完成。日系伺服和国产伺服产品大都采用这种模式。其优点是系统调试简单，不易产生干扰，但缺点是伺服系统响应稍慢。 2，模拟信号这种方式下，运动控制系统给伺服驱动器发送+/-10 V的模拟电压指令，同时接收来自电机编码器或直线光栅等位置检测元件的位置反馈信号；伺服驱动器工作在速度控制模式，位置闭环由运动控制器完成。欧美的伺服产品大多采用这种工作模式。其优点是伺服响应快，但缺点是对现场干扰较敏感，调试稍复杂。 以下介绍运动控制器以模拟量信号控制伺服电机的一般调试步骤：1、初始化参数 在接线之前，先初始化参数。 在控制器上：选好控制方式；将PID参数清零；让控制器上电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制器再次上电时即为此状态。在伺服驱动器上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说，建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。比如，松下MI NAS A4系列伺服驱动器的速度指令增益参数Pr50用来设置1V指令电压对应的电机转速（出厂值为500），如果你只准备让电机在100
0转以下工作，那么，将这个参数设置为111。 2、接线 将控制器断电，连接控制器与伺服之间的信号线。以下的连线是必须的：控制器的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后，将电机和控制器上电。此时电机应该不动，而且可以用外力轻松转动，如果不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查控制器是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置 3、试方向 对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过控制器打开伺服的使能信号。此时伺服电机应该以一个较低的速度转动，这就是所谓的“零漂”。一般控制器上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制。如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。如果电机带有负载，行程有限，不要采用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制器或电机上的参数，使其一致。 4、抑制零漂 在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，最好将其抑制住。使用控制器或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，所以，不必要求
电液伺服控制系统的设计
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
台达伺服电机驱动器的常见问题
三相機種的變頻器是否可以接單相入力電源？ 台達變頻器為單相及三相機種，其最大的差異在於電容的配置。單相機種會配置比較大的電容，因此若三相機種只接單相入力，可能導致輸出電流不足，且會發生欠相的異常。為確保系統正常運行，請搭配使用正確的電源系統。 變頻器使用 在硬體上需加裝PG卡，在PG卡上的開關設置編碼器為Open-Collector或是 Line-Driver型式，並設置正確的電壓大小。在參數上，設定編碼器每轉的脈波數及輸入脈波型式。以台達VFD-VE系列變頻器為例，選用EMV-PG01X的PG卡，且編碼器一圈有1024個脈波，為Open-Collector 12V型，此時，PG卡需設置(如下圖) 在參數設定方面，需設定參數10-00每轉脈波數為1024。另外，在設定10-01之前，需先確定該編碼器的脈波型式為AB相、脈波加方向或單一脈波，再加以設定。 之後只要將參數00-04設為7，就可以在使用者顯示的內容看到馬達實際由編碼器回授的轉速。 無感測向量控制 a.優異開迴路速度控制，不必滑差補償 b.在低度時有高轉矩，不必提供過多之轉矩增強 c.更低損耗,更高效率 d.更高動力響應- 尤其是階梯式負載 e.大馬達有穩定之運轉 f.在電流限制，改善滑差控制有較好之表現 在台達交流馬達驅動器的輸入
電源輸入側電抗器 用於變頻器/驅動器輸入端，電抗器保護著靈敏電子設備使其免受變頻器產生的電力雜訊干擾(如電壓凹陷、脈衝、失真、諧波等)，而藉由電抗器吸收電源上的突波，更能使變頻器受到良好的保護。 變頻器/驅動器輸出側電抗器 在長距離電纜接線應用中，使用IGBT保護型電抗器於馬達與變頻器之間，來減緩dv/dt值及降低馬達端的反射電壓。使用負載電抗器於輸出端，可抑制負載迅速變化所產生的突波電流，即使是負載短路亦可提供保護。 何謂控速比 可控速範圍是以馬達的額定轉速為基準，在定轉矩操作區中為維持額定轉矩，其額定轉速與最低轉速的比值，例如一典型交流伺服馬達的可控速範圍為1000:1，亦即若馬達的額定轉速為2000 rpm/min，其最低轉速為2 rpm/min；而且在此控速範圍內，由無載至額定負載時，其轉速誤差百分比值均能滿足所設定的控速精度，如+-0.01%。轉速誤差百分比值是由下式計算：(如下圖) 什麼是變頻器的失速防止功能？ 如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速的變化，變頻器將因流過過電流而跳機，而自由運轉停止，這就是失速。為了防止失速使馬達繼續運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時，適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速防止功能。 變頻器的哪些模式可以調整馬達轉速？ 變頻器上的轉速控制主要有以下： 1. 直接從變頻器面版上的可變電阻調整 2. 外接類比電壓或電流信號來調整 3. 利用變頻器的多功能輸入端子可達成多段速控制 4. 台達變頻器支援Modbus通訊，可利用上位控制器以通訊的方式改變變頻器轉速。 請問 可以，只要韌體版本為4.08版，即可運轉到2000Hz。 請問 不可以，因為EF輸入端子是數位端子，只有開及關的狀態而已，所以不能作為PTC的輸入端。 請問
《伺服控制系统课程设计》
《伺服控制系统课程设计》 指导书 ?动化与电??程学院 ?零??年??
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 (3) ?、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5) 三、考核?式和报告要求 (11)
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 （?）伺服控制系统程设计的意义 伺服控制系统课程设计是?动化专业?才培养计划的重要组成部分，是实现培养?标的重要教学环节，是?才培养质量的重要体现。通过伺服控制系统课程设计，可以培养考??所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的?程问题的综合能?。本次课程设计要求考?在指导教师的指导下，独?地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及?程实践中常?的设计?法，具有实践性、综合性强的显著特点。因?对培养考?的综合素质、增强?程意识和创新能?具有?常重要的作?。 伺服控制系统课程设计是考?在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考?学习、研究与实践成果的全?总结；是考?综合素质与?程实践能?培养效果的全?检验；也是?向?程教育认证?作的重要评价内容。 （?）课程设计的?标 课程设计基本教学?标是培养考?综合运?所学知识和技能，分析与解决?程实际问题，在实践中实现知识与能?的深化与升华，同时培养考?严肃认真的科学态度和严谨求实的?作作风。使考?通过综合课程设计在具备?程师素质??更快地得到提?。对本次课程设计有以下???的要求: 1.主要任务 本次任务在教师指导下，独?完成给定的设计任务，考?在完成任务后应编写提交课程设计报告。 2.专业知识
数控机床交流伺服控制系统设计概述(pdf 30页)
毕业论文设计 题目：数控机床交流伺服控制系统设计 姓名： 所在系部： 班级名称： 学号： 指导老师： 2011年12月
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：数控机床交流伺服控制系统设计 指导教师：职称：类别：毕业论文 学生：学号：设计（论文）类型：论文 专业：机电一体化班级：是否隶属科研项目：否 1、设计（论文）的主要任务及目标 毕业设计/论文是本专业教学计划中重要的、最后的一个综合性的教学环节，其主要目标是：培养和提高学生综合运用所学的专业基础知识、专业理论知识和专业基本技能来分析、解决实际问题以及动手操作的能力，使得学生对数控机床交流伺服控制系统的设计有相当的认识深度；并学会查阅专业资料，能正确阅读外文相关科技文献，对设计研究的课题进行深入分析；也使学生在思想作风、学习毅力和工作作风上受到一次良好的锻炼。通过本课题的研究，使同学们能够领会交流伺服系统的原理和伺服驱动器的应用，进一步掌握交流伺服电机的工程应用、系统设计方法和调试实现过程，为毕业后能尽快适应机电一体化专业的相关工作打下良好的基础。 2、论文的主要内容 (1)交流伺服系统现状与发展、应用介绍； (2)交流伺服系统的组成、分类、结构等； (3)交流伺服电机及交流伺服驱动器技术基本介绍、电机及伺服驱动器选型； (4)数控机床交流伺服系统设计与调试。 3、论文的基本要求 （1）完成数控系统功能设定； （2）完成交流伺服电机及伺服驱动器的选型； （3）完成数控机床交流伺服系统总体设计； （4）完成数控机床交流伺服系统电气连接图、电气回路设计； （5）完成数控机床交流伺服控制系统参数整定与调试； （6）具有运用电气控制技术、交流伺服技术、仿真技术等理论知识进行研究和系统设计（论文）的能力； （7）具有收集参考资料加以消化、归纳的能力； （8）具有调研、收集、查阅资料、分析判断确定设计/论文方案的能力； （9）具有归纳、整理技术资料，撰写技术文件的能力；
液压伺服系统设计
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有
伺服驱动系统设计方案
伺服驱动系统设计 方案
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。可是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，
但前者的转子电阻比后者大得多，因此伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不但使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性 2、运行范围较宽 如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。 3、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性
信捷PLC与伺服驱动器调试
PLC与伺服驱动器以及电机的调试 1.PLC部分的电气接线 电源线L、N，接220V电压； ※1：电源接在 L， N 端子间。 ※2：24V、 COM 端子可以作为传感器用供给电源 400mA/DC24V 使用。另外，这个端子不能由外部电源供电。 ※3：端子是空端子，请不要对其进行外部接线或作为中继端子使用。 ※4：基本单元和扩展单元的 COM 端子请相互连接。 2.伺服驱动器部分的调试 2-1.接口与接线 2-1-1．伺服驱动器端子排布
2-1-2. 信号端子分类及其功能 2-1-3. 主电路端子及说明
2-1-4.标准接线实例 2-2.伺服驱动器的参数设置2-2-1.操作面板的使用
通过对面板操作器的基本状态进行切换，可进行运行状态的显示、参数的设定、辅助功能运行、报警状态等操作。按STATUS/ESC 键后，各状态按下图显示的顺序依次切换。 ※状态：bb 表示伺服系统处于空闲状态；run 表示伺服系统处于运行状态。 ※参数设定PX－XX：第一个X 表示组号，后面两个X 表示该组下的参数序号。 ※监视状态U－XX：XX 表示监控参数序号； ※辅助功能FX－XX：第一个X 表示组号，后面两个X 表示该组下的参数序号； ※报警状态E－XXX：XXX 表示报警序号。 2-2-2.控制模式的选择
2-2-3.基本功能的设定 2-2-4.参数设定举例 举例设置参数 P3-09 的内容由 2000 变更为 3000 时的操作步骤。 1. 按下 STATUS/ESC 键，切换到参数设定状态，按 ENTER 键进入该状态。 2. 此时，左数第 2个数码管闪烁，按 INC 键或 DEC 键修改组号，将其改为 3，短按ENTER键确认。 3. 此时，右数两个数码管闪烁，按 INC 键、 DEC 键或 ENTER 键选择序号 9，长按 ENTER 键确认。 4. 此时，显示 P3-09 里的数据，最低位“0”闪烁，此时短按 ENTER 键可使闪烁位向左移动一位。按 INC 键、 DEC 键或 ENTER 键，将数据改为 3000，长按 ENTER 确认修改。 至此，用户参数 P3-09 的内容由 2000 变更为 3000。 需要进一步变更数值时，请重复上述 2 到 4 的操作顺序。 5. 按 STATUS/ESC 键，返回到其他要修改的组号或状态。 2-2-5.伺服电机驱动的调试步骤 1）更换电机型号 一款伺服驱动器可配套多种功率等级相近的电机，不同型号电机由电机铭牌上的电机代码区分。调试伺服系统前、请必须先确认电机代码 F0-00 是否和电机名牌标签匹配。
三菱伺服器的调试方法
三菱伺服器的调试方法（一） 三菱伺服调试是一个很重要也很繁琐的工作，需要懂得的调试方法要很多，梦翔宇科技公司技术部为大家整理的一些非常实用的常见调试方法。 三菱伺服器伺服电机常见的调试方法 一、基本接线湛江市鸿瑞杰电气有限公司 地址:湛江市南油南调路商业街南侧10016号（湛江变频器维修中心） 主电源输入采用～220V ，从L1、L3接入（实际使用应参照操作手册）； 控制电源输入r 、t 也可直接接～220V; 电机接线见操作手册第22、23页，编码器接线见操作手册，切勿接错。 二、试机步骤 1.JOG 试机功能 三菱伺服仅按基本接线就可试机； 在数码显示为初始状态‘r 0’下，按‘SET ’键，然后连续按‘MODE ’键直至数码显示为‘AF －AcL ’，然后按上、下键至‘AF-JoG ’; 按‘SET ’键，显示‘JoG -’:按住‘^’键直至显示‘rEAdy ’; 按住‘<’键直至显示‘SrV-on ’; 按住‘^’键电机反时针旋转，按‘V ’电机顺时针旋转，其转速可由参数Pr57设定。 按‘SET ’键结束。 2. 三菱伺服内部速度控制方式
COM ＋（7脚）接＋12～24VDC,COM-（41脚）接该直流电源地；SRV －ON （29脚）接COM-; 参数No.53、No.05设置为1：（注此类参数修改后应写入EEPROM, 并重新上电） 调节参数No.53, 即可使电机转动。参数值即为转速，正值反时针旋转，负值顺时针旋转。 3.三菱伺服位置控制方式 COM ＋（7脚）接＋12～24VDC,COM-（41脚）接该直流电源地；SRV －ON （29脚）接COM-;PLUS1（3脚）、SIGN1（5脚）接脉冲源的电源正极（＋5V ）；PLUS2（4脚）接脉冲信号，SIGN （6脚）接方向信号；参数No.02设置为0，No42设置为3，No43设置为1； PLUS （4脚）送入脉冲信号，即可使电机转动；改变SIGN2即可改变电机转向。另外，调整参数No.46、No.4B, 可改变电机每转所需的脉冲数（即电子齿轮）。 常见问题解决方法: 湛江市鸿瑞杰电气有限公司 地址:湛江市南油南调路商业街南侧10016号（湛江变频器维修中心） 1. 三菱数字式交流伺服系统MHMA 2KW ，试机时一上电，电机就振动并有很大的噪声，然后驱动器出现16号报警，该怎么解决？ 这种现象一般是由于驱动器的增益设置过高，产生了自激震荡。请调整参数No.10、No.11、No.12，适当降低系统增益。（请参考《使用说明书》） 2.三菱交流伺服驱动器上电就出现22号报警，为什么？ 22号报警是编码器故障报警，产生的原因一般有：编码器接线有问题：断线、短路接错等等，请仔细查对；电机上的编码器有问题：错位、损坏等，请送修。
伺服控制系统解决方案
伺服控制系统解决方案 挑战 传统意义上的伺服控制系统按照工程经验即可完成控制系统的设计。然而，实际应用的需求使得伺服控制系统在跟踪范围、跟踪精度、稳定精度等方面的要求不断提升，设计难度不断加大。从系统开发的角度来讲，挑战主要体现在： ?对被控对象机电模型的认识要更为准确，建立准确的控制对象模型； ?对于高精度的伺服控制系统，需要方便地将基于模型的控制器设计方法应用于系统开发中； ?需要对伺服控制系统的开发设计结果进行快速的数字仿真和实验验证； ?需要将设计结果快速转化实际产品； ?需要能够实现机电联合仿真的平台，更好地模拟系统的机械结构特性， 解决方案 鉴于伺服控制系统开发所面临的挑战，本方案提出基于MATLAB软件和快速仿真原型HiGale的伺服控制系统开发设计方案。 1.伺服控制系统设计平台 MATLAB软件包含大量的控制系统建模设计工具箱，基于这些工具箱可以很方便地完成控制系统的建模、设计、分析和数字验证；MATLAB软件下的Simulink环境拥有丰富的基本模块库，便于以拖拽的方式方便地建立控制系统的图形化模型，通过数字仿真不断优化和改善设计结果；通过将MathWorks代码生成工具与先进的实时验证系统集成，可以快速方便地实现快速控制原型，实时地测试验证设计结果。 仿真机HiGale系统是恒润科技开发的一套基于实时半实物仿真技术的控制系统开发及测试的工作平台。HiGale系统采用了NI公司的PXl机箱与高性能板卡，性能强劲的专用硬件具有高速计算和信号I／O 能力，能够应对各种控制工程和相关应用领域的开发和测试需求，并能保证实验过程中所采集的数据的精度和特性要求。HiGale系统的软件与MATLAB／Simulink完全无缝连接，在MATLAB／Simulink下搭建的模型可直接下载至Higale中，代替实际系统的控制器，形成控制系统快速控制原型，对控制算法和控制器接口进行测试验证。 2.伺服控制系统开发流程 基于MATLAB软件和仿真机HiGale的伺服控制系统开发设计流程如图1所示。该流程分为三个阶段：控制对象建模（系统辨识实验、实验数据处理、系统参数辨识）、控制器仿真设计（控制器设计和数字实验验证）、半实物实验验证及代码生成，下面就这三个阶段分别做论述。