中职 高三 高教版自动化生产线安装与调试课件 基础篇 单元4 运动控制技术

自动化生产线安装与调试 基础篇 YL-1633B型自动生产线核心技术 单元4 运动控制技术 4.1 伺服电机及伺服放大器 4.2 松下MINAS A6系列AC伺服电机•驱动器 单元4 运动控制技术 4.1 伺服电机及伺服放大器 1. 永磁交流伺服系统 现代高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。 单元4 运动控制技术 伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。 功率驱动单元首先通过整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。 单元4 运动控制技术 逆变部分（DC-AC）采用功率器件集成驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块（IPM），主要拓扑结构是采用了三相桥式电路。利用了脉宽调制技术即PWM，（Pulse Width Modulation）通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率，改变每半周期内晶体管的通断时间比，也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。 由自动控制理论可知，这样的系统结构提高了系统的快速性、稳定性和抗干扰能力。在足够高的开环增益下，系统的稳态误差接近为零。 单元4 运动控制技术 4.2 松下MINAS A6系列AC伺服电机•驱动器 （1）电机和驱动器 在YL-1633B的输送单元上中，采用了松下MHMF022L1U2M永磁同步交流伺服电机，及MADLN15SG全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运输机械手的运动控制装置。 MHMF022L1U2M的含义：MHMD表示电机类型为大惯量，02表示电机的额定功率为200W，2表示电压规格为200V，U2表示带键带螺纹无抱闸。 MADLN15SG的含义：MADL表示松下A6系列A型驱动器，N表示无安全功能，1表示最大额定电流为压规格为单相/三相200V，S表示模拟/脉冲，G表示通用通信型。 单元4 运动控制技术 （2）伺服驱动器的接线 MADLN15SG伺服驱动器面板上有多个接线端口，其中： XA：电源输入接口，AC20V电源连接到L1、L3主电源端子，同时连接到控制电源端子L1C、L2C上。 XB：电机接口和外置再生放电电阻器接口，U、V、W端子用于连接电机。必须注意，电源电压务必按照驱动器铭牌上的指示，电机接线端子(U、V、W)不可以接地或短路，交流伺服电机的旋转方向不像感应电动机可以通过交换三相相序来改变，必须保证驱动器上的U、V、W、E接线端子与电机主回路接线端子按规定的次序一一对应，否则可能造成驱动器的损坏。 X6：连接到电机编码器信号接口，连接电缆应选用带有屏蔽层的双绞电缆，屏蔽层应接到电机侧的接地端子上，并且应确保将编码器电缆屏蔽层连接到插头的外壳(FG)上。 X4：I/O控制信号端口，其部分引脚信号定义与选择的控制模式有关，不同模式下的接线，请参考《松下A6系列伺服电机手册》。YL-1633B输送单元中，伺服电机用于定位控制，选用位置控制模式。 单元4 运动控制技术 单元4 运动控制技术 （3）伺服驱动器的参数设置与调整 松下的伺服驱动器有七种控制运行方式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置/速度控制、位置/转矩、速度/转矩、全闭环控制。位置方式就是输入脉冲串来使电机定位运行，电机转速与脉冲串频率相关，电机转动的角度与脉冲个数相关；速度方式有两种，一是通过输入直流-10V至+10V指令电压调速，二是选用驱动器内设置的内部速度来调速；转矩方式是通过输入直流-10V至+10V指令电压调节电机的输出转矩，这种方式下运行必须要进行速度限制，有如下两种方法：a.设置驱动器内的参数来限制，b.输入模拟量电压限速。 单元4 运动控制技术 （4）参数设置方式操作说明 MADLN15SG伺服驱动器的参数共有218个，Pr00-Pr639，可以在驱动器上的面板上进行设置。 单元4 运动控制技术 面板操作说明： ① 参数设置，先按“Set”键，再按“Mode”键选择到“Pr00”后，按向上、下或向左的方向键选择通用参数的项目，按“Set”键进入。然后按向上、下或向