EL7037配合EL5112實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)

第6頁EL7037配合EL5112實(shí)現(xiàn)EL7037配合EL5112實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)作者：解宏博職務(wù)：華北區(qū)技術(shù)工程師公司：BECKHOFF中國郵箱：hb.xie@日期：2024-04-15摘要：針對控制兩相單極或者雙極的步進(jìn)電機(jī)來說，倍福的EL7037模塊比EL7031模塊輸出脈沖的動(dòng)態(tài)性和穩(wěn)定性更好，步進(jìn)EL7037可以接入編碼器模塊，如果編碼器制式不符合模塊要求，還可以配合倍福的EL5編碼器模塊實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)。附件：序號文件名備注歷史版本：免責(zé)聲明：我們已對本文檔描述的內(nèi)容做測試。但是差錯(cuò)在所難免，無法保證絕對正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內(nèi)容可能隨時(shí)更新，如有改動(dòng)，恕不事先通知，也歡迎您提出改進(jìn)建議。參考信息：目錄1. 軟硬件 31.1. 軟硬件介紹 31.1.1. 硬件 31.1.2. 軟件 32. 準(zhǔn)備工作 32.1. EL7037模塊說明 32.2. 硬件接線 43. 具體操作 53.1. EL5112模塊參數(shù)設(shè)定 53.2. EL7037模塊參數(shù)設(shè)定 63.3. 軟件參數(shù)設(shè)定 83.4. 不同操作模式對比 10

軟硬件軟硬件介紹硬件TwinCAT控制器，現(xiàn)場的是C6015，模塊分別是EL7037和EL5112。軟件TwinCATXAE，由于現(xiàn)場的是XAR是4024.44版本，因而筆記本匹配同樣版本的XAE。準(zhǔn)備工作EL7037模塊說明根據(jù)以往同事經(jīng)驗(yàn)，控制步進(jìn)電機(jī)最好選用EL7037模塊，取代EL7031模塊。當(dāng)然如果電壓和電流不匹配，還可以根據(jù)步進(jìn)電機(jī)具體情況，選擇48V和5A對應(yīng)模塊。針對EL7037模塊，配合ZB8610，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出電流從1.5A提升到3A。模塊不僅支持通過COE以及PDO進(jìn)行參數(shù)配置，還可以通過TwinCAT

3DriveManager

2進(jìn)行簡單配置調(diào)試，安裝TE5950使用最新的配置工具即可。EL7037模塊支持編碼器輸入，手冊寫明編碼器輸入是5-24V，單端5ma典型值信號，親測HTL24V讀入是可以的，因?yàn)槭稚现挥蠷S422差分信號和HTL，沒有OC門和TTL編碼器輸出，所以只測試HTL是可以的，然后測得電流是6mA左右，因而先不用外串電阻，不用擔(dān)心電流過大導(dǎo)致元器件壽命縮短，編碼器最大支持的輸入頻率是100KHz，模塊默認(rèn)四倍頻后即400KHz。對于這個(gè)模塊來說，編碼器供電是24V，來自于PowerContact，因?yàn)榫幋a器是單端信號接入，或者直接從模塊上的對應(yīng)接線口接線，或者采用同源開關(guān)電源及端子進(jìn)行接線。這個(gè)模塊默認(rèn)是64細(xì)分后微步，并且不可調(diào)。模塊自帶的兩個(gè)DI是24V的PNP輸入信號，可以配置為普通DI，硬件使能信號，外部鎖存信號，或者配合PosInterface使用的AutoStart功能，并且第二個(gè)DI還可以配置成0.5A的PNP的DO，用來控制步進(jìn)電機(jī)抱閘等。根據(jù)模塊firmware和hardware版本，模塊最大可以配置輸出16000/32000脈沖每秒，電流環(huán)也區(qū)分是32K還是64K的周期頻率。針對模塊的PowerContact電流消耗，注意還需要考慮是否編碼器直接從模塊供電。針對操作模式，如果選擇Automatic，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)PDO里面的預(yù)配置，模塊自動(dòng)選擇進(jìn)入速度模式還是位置模式，但如果想配合倍福的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)FOC控制，需要手動(dòng)選擇擴(kuò)展位置模式或者擴(kuò)展速度模式，而PDO預(yù)配置里面對應(yīng)選擇速度控制或者位置控制即可，當(dāng)然配置好反電動(dòng)勢和電感等參數(shù)后，如果采用倍福步進(jìn)電機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)Sensorless控制模式，對應(yīng)PDO預(yù)配置也選擇速度控制，如果配合第三方主站軟件使用，就需要選擇PositionInterface控制方式，類似PP模式，所以使用時(shí)候一定注意好預(yù)配置PDO和模塊工作模式的匹配問題。如果編碼器和電機(jī)正向表現(xiàn)不一致，即呈現(xiàn)空載飛車的現(xiàn)象，可以在熟悉的Enc或者Drive里面實(shí)現(xiàn)掉向，也可以在EL7037或者EL5112中調(diào)整編碼器或者電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。并且對于步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊或者脈沖發(fā)送模塊，不同于COE和SOE協(xié)議驅(qū)動(dòng)，下發(fā)的速度指令不是通過位置環(huán)和速度環(huán)的一圈脈沖數(shù)做比例換算后，通過VeloctiyOutputScaling發(fā)下去，而是根據(jù)參考速度作為最大速度，對應(yīng)32767，兩個(gè)字節(jié)的CSV速度指令值，進(jìn)行線性換算下發(fā)。而對應(yīng)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊或者脈沖發(fā)送模塊也是按此方式解碼控制電路發(fā)送對應(yīng)脈沖，并且不同于模擬量控制的驅(qū)動(dòng)，不需要做速度保護(hù)，直接把最大速度和參考速度設(shè)成一樣即可，省的混淆。并且模塊的開環(huán)時(shí)候的跟隨誤差是很正常的，跟DC或者FreeRun設(shè)置沒關(guān)，是由于下發(fā)的CSP指令或者CSV指令是整形不是浮點(diǎn)型，導(dǎo)致的取整誤差導(dǎo)致。 無論模塊處于速度模式還是位置模式，編碼器計(jì)數(shù)采用內(nèi)部還是外部，模塊都會轉(zhuǎn)換成增量類型，因此不需要像伺服驅(qū)動(dòng)一樣配置最大和單圈溢出掩碼，并且模塊在Link到NC時(shí)候已經(jīng)自動(dòng)匹配了對應(yīng)CounterValue的位數(shù)，生成最大溢出掩碼值了，我們只需要二次確認(rèn)下即可。硬件接線第三方步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前標(biāo)配的是旋變編碼器的，雖然旋變抗高溫和強(qiáng)磁環(huán)境的性能較好，但模擬量信號不如數(shù)字信號抗信號干擾能力強(qiáng)，因而線纜不能太長，所以實(shí)際項(xiàng)目中很短距離后就使用信號轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成RS422后接入到EL5112中，配合EL7037構(gòu)成閉環(huán)。編碼器供電采用同源24V供電，不通過EL5112進(jìn)行供電。編碼器接入EL5112的通道1。具體操作EL5112模塊參數(shù)設(shè)定本項(xiàng)目中采用EL5112是因?yàn)檗D(zhuǎn)換器出來只接了AB兩相，而EL5112可以接兩路步進(jìn)電機(jī)反饋，節(jié)省空間和成本，測試只涉及基本的位置讀入，不涉及C相或者外部信號復(fù)位或置位，門信號，位置鎖存，同步時(shí)鐘微增量設(shè)定，濾波設(shè)定，斷線檢測，編碼器供電電壓選擇，計(jì)數(shù)上下限設(shè)定，頻率周期速度設(shè)定獲取等。首先，需要關(guān)注8000：06參數(shù)，默認(rèn)對增量信號進(jìn)行四倍頻，這里我們保持默認(rèn)：然后在8001：1D中選擇編碼器接入類型是0:EncoderRS422(diff.input)：最后選擇匹配的預(yù)定義PDO類型：EL7037模塊參數(shù)設(shè)定首先，匹配步進(jìn)電機(jī)的額定工作電流和靜態(tài)電流，這里8010：01設(shè)為1.5A，8010：02設(shè)為0.5A，也可以設(shè)定一半的額定電流，額定電壓匹配8010：03設(shè)為24V。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是第三方的，并且位置環(huán)通過EL5112接入到NC中，所以EL7037只能工作在速度模式，所以電機(jī)的電阻，電感和反電動(dòng)勢參數(shù)可以不輸入，如果有的話最好也輸入進(jìn)去。8010：06匹配步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)，當(dāng)前是200步：然后更改模塊的操作模式，8012：01選擇velocitydirect。模塊輸出速度范圍8012：05匹配電機(jī)的額定或者工作轉(zhuǎn)速，當(dāng)前選擇2000FullSteps/s。反饋類型和反饋脈沖數(shù)設(shè)定主要影響模塊EL7037讀取的CounterValue，而我們采用的是EL5112的CounterValue關(guān)聯(lián)NC位置環(huán)，速度環(huán)里模塊不采集這個(gè)位置反饋信號，所以這里不用關(guān)心：最后選擇匹配的預(yù)定義PDO類型：軟件參數(shù)設(shè)定先自動(dòng)或者手動(dòng)建立NC軸和EL7037的關(guān)聯(lián)：然后更改Enc關(guān)聯(lián)到EL5112：然后根據(jù)EL5112連接的編碼器情況設(shè)定Enc的ScailingFactor，這里絲杠導(dǎo)程是2mm，旋變轉(zhuǎn)換后的增量一圈是65536個(gè)脈沖，所以輸入0.000030517578125：然后設(shè)定模塊輸出的參考速度，這里需要注意，因?yàn)槟K工作在速度模式，所以指令是參照這個(gè)速度進(jìn)行下發(fā)的，一旦匹配不對，就需要位置環(huán)滯后糾偏，這個(gè)速度不僅取決于步進(jìn)電機(jī)的能力，更多的是受模塊輸出脈沖速度的限制，這里輸入20：因?yàn)榫幋a器一圈反饋65536脈沖，而模塊接受指令一圈對應(yīng)12800脈沖，編碼器脈沖比模塊發(fā)送脈沖精度高很多，所以可以不設(shè)死區(qū)距離，或者也可以設(shè)置為Enc-Scailingfactor的兩倍，并且需要切換NC為有加速度前饋的模式，才可以啟用并設(shè)定這個(gè)參數(shù)。死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間設(shè)定為0.008s，可以補(bǔ)償在軸參數(shù)中，也可補(bǔ)償在新的Enc的時(shí)間補(bǔ)償里面：至此完成所有參數(shù)設(shè)定，可以正常通過NC進(jìn)行控制了，把位置環(huán)增益設(shè)0可以看到偏差并不會很大，表示參數(shù)設(shè)定基本沒有問題。不同操作模式對比

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