運(yùn)動控制技術(shù)基礎(chǔ)課件 項(xiàng)目13 通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機(jī)的運(yùn)行

BasicsOfMotionControlTechnology運(yùn)動控制技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目13通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行背景描述

項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)在一定程度上滿足了人們對速度和位置的精確控制需求，但由于步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速不高，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大，能源轉(zhuǎn)換效率較低等缺點(diǎn)，限制了其在要求較高場合的使用。為了滿足更高的控制要求，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)成為必由選擇。隨著交流伺服技術(shù)的發(fā)展，交流伺服已在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域取代了直流伺服獲得廣泛應(yīng)用。常見的永磁同步交流伺服電機(jī)可以看成是一個三相交流同步電動機(jī)和一個旋轉(zhuǎn)編碼器的組合體，在伺服驅(qū)動器的控制下，通過編碼器對伺服電機(jī)運(yùn)動狀態(tài)的反饋，伺服電機(jī)得以實(shí)現(xiàn)精確的速度和位置控制。示范實(shí)例：資訊

A工廠為設(shè)備進(jìn)行升級改造，增加了一臺伺服電機(jī)和配套的伺服驅(qū)動器，伺服電機(jī)型號為安川SGMGV-13A，伺服驅(qū)動器型號為安川SGDV-120A。為保證該設(shè)備能正確投入使用，請參考相關(guān)技術(shù)資料完成以下任務(wù)：1.繪制伺服驅(qū)動器主電路圖；2.完成伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)的主電路連接；3.通過伺服驅(qū)動器面板操作完成伺服電機(jī)的試運(yùn)行。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

目前所說的伺服控制系統(tǒng)通常指的是交流伺服控制系統(tǒng)。交流伺服控制系統(tǒng)一般由指令裝置、伺服驅(qū)動器、交流伺服電機(jī)、檢測反饋裝置以及運(yùn)動輸出機(jī)構(gòu)等組成，是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過比較控制指令和對速度、加速度、位移等運(yùn)動要素的檢測反饋信號，實(shí)時修正控制，實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動控制。常采用的交流伺服電機(jī)為永磁同步交流伺服電機(jī)（PMSM），對永磁同步伺服電機(jī)的控制技術(shù)主要包括兩種，一種是磁場定向矢量控制（FOC），另一種是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC），直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型電機(jī)控制技術(shù)。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)都是在對電機(jī)進(jìn)行精確的物理和數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，采用不同的控制策略來實(shí)現(xiàn)的。磁場定向矢量控制采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向，實(shí)現(xiàn)了定子電流轉(zhuǎn)矩分量與磁鏈分量的解耦，按線性系統(tǒng)理論對轉(zhuǎn)速和磁鏈實(shí)行連續(xù)控制，從而獲得較寬的調(diào)速范圍。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)以定子磁鏈作為被控量，采用雙位式砰-砰控制器，避免了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，簡化了控制結(jié)構(gòu)，相比磁場定向矢量技術(shù)可獲得更快的動態(tài)響應(yīng)，但低速性能受到一定影響。直接轉(zhuǎn)矩控制主要用于電氣機(jī)車等大慣量運(yùn)動控制系統(tǒng)，矢量控制技術(shù)更適合寬調(diào)速范圍伺服系統(tǒng)。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

從宏觀上來看，交流伺服控制系統(tǒng)可以看成是以新型變頻技術(shù)為核心組成的運(yùn)動控制閉環(huán)系統(tǒng)。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是一致的。在實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場精確控制的基礎(chǔ)上，通過引入相關(guān)運(yùn)動參量的閉環(huán)反饋控制，就進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)包括位置、速度和轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的復(fù)雜的運(yùn)動控制。伺服控制系統(tǒng)工作時根據(jù)控制需要通常會同時對多個運(yùn)動參量進(jìn)行控制，即所謂的多環(huán)控制系統(tǒng)，如位置-速度、速度-轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)系統(tǒng)，位置-速度-轉(zhuǎn)矩三閉環(huán)系統(tǒng)。在多環(huán)控制系統(tǒng)中，在位置控制系統(tǒng)中，一般位置環(huán)為外環(huán)，速度環(huán)或轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)環(huán)。在速度控制系統(tǒng)中速度環(huán)為外環(huán)，轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)環(huán)。外環(huán)為最終控制量的控制環(huán)路，內(nèi)環(huán)為控制過程中相關(guān)控制量的控制環(huán)路。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

伺服電機(jī)需要配套的伺服驅(qū)動器來控制，常用的控制方式有三種：1.位置控制方式2.速度控制方式3.轉(zhuǎn)矩控制方式當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)精確的位置控制時，應(yīng)該選用位置控制方式。在位置控制方式下，通過輸入的控制脈沖對位置和速度進(jìn)行控制。當(dāng)實(shí)現(xiàn)精確的速度控制為最終的控制目標(biāo)時，應(yīng)該選用速度控制方式。在速度控制方式下，可以通過模擬量輸入或控制脈沖的頻率進(jìn)行速度的控制。如果只對轉(zhuǎn)矩有嚴(yán)格的控制要求，則采用轉(zhuǎn)矩控制方式，為單閉環(huán)控制系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)矩控制方式下，常采用模擬量輸入信號來設(shè)定電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：計(jì)劃

序號項(xiàng)目內(nèi)容時間人員1繪制伺服驅(qū)動器主電路圖繪制伺服驅(qū)動器主電路圖20分鐘全體人員2連接伺服驅(qū)動器與電機(jī)的主電路根據(jù)電路圖完成電路連接20分鐘全體人員3伺服驅(qū)動器面板操作根據(jù)要求完成伺服驅(qū)動器面板操作40分鐘全體人員項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：決策

按照工作計(jì)劃表，項(xiàng)目小組全體成員共同確定所有工作任務(wù)，其中伺服驅(qū)動器面板操作要根據(jù)需要分別完成并提交任務(wù)評價表。項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：實(shí)施

（一）繪制伺服驅(qū)動器主電路圖（二）連接變頻器與電機(jī)的主電路（三）伺服驅(qū)動器面板操作1.伺服驅(qū)動器操作面板2.輔助功能的操作3.參數(shù)的操作4.監(jiān)視顯示的操作5.伺服電機(jī)點(diǎn)動運(yùn)行（JOG）的操作項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：檢查

項(xiàng)目分值評分標(biāo)準(zhǔn)檢查情況得分繪制伺服驅(qū)動器主電路圖201.電路圖元件齊全，標(biāo)注正確，5分；2.電路功能完整，布局合理，5分。

連接伺服驅(qū)動器與電機(jī)的主電路201.安全違章扣10分；2.安裝不達(dá)標(biāo)一項(xiàng)扣2分。

輔助功能的操作10能根據(jù)需要正確設(shè)定輔助功能。

參數(shù)的操作10能根據(jù)需要正確修改參數(shù)設(shè)定值。

監(jiān)視顯示的操作10能根據(jù)需要正確監(jiān)視顯示所需的狀態(tài)。

伺服電機(jī)點(diǎn)動運(yùn)行（JOG）的操作301.能根據(jù)需要正確設(shè)定輔助功能，10分；2.能正確修改參數(shù)設(shè)定值，10分；3.能實(shí)現(xiàn)所要求的操作，10分。合計(jì)100

項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行示范實(shí)例：評價

表13-4通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機(jī)運(yùn)行項(xiàng)目自評表

簽名：日期：表13-5通過伺服驅(qū)動器面板操作控制伺服電機(jī)運(yùn)行項(xiàng)目他評表

簽名：日期：項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行實(shí)踐練習(xí)

某公司生產(chǎn)線改造，其中一臺選料電機(jī)擬采用伺服控制。采用SINAMICSV90PTI伺服驅(qū)動器和SIMOTICSS-1FL6044-1AF61-2AA1伺服電機(jī)。為保證該設(shè)備能正確投入使用，請參考相關(guān)技術(shù)資料完成以下任務(wù)：1.繪制伺服驅(qū)動器主電路圖；2.完成伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)的主電路連接；3.通過伺服驅(qū)動器面板操作完成伺服電機(jī)的試運(yùn)行；項(xiàng)目13

通過伺服驅(qū)動器面板控制伺服電機(jī)運(yùn)行擴(kuò)展提升

某車間有一臺薄膜卷繞機(jī)采用伺服控制，伺服驅(qū)動器為ASD