Twido+PTO+Lxm23运动控制系统
Twido+PTO+Lxm23运动控制系统.............................................................................................一第1章前言. (1)
第2章配置要求 (1)
2.1 硬件要求: (1)
2.2 Firmware要求： (1)
2.3 编程软件要求: (1)
第3章硬件连接与配置 (1)
3.1 硬件连接图 (1)
3.2 Lexium23的软件设置 (6)
3.3 PTO的软件设置 (6)
第4章功能实现 (13)
4.1 PTO对象 (13)
4.2 PTO指令说明 (16)
4.3 发送指令时应该考虑的规则 (16)
4.4 寻原点 (16)
4.5 设置位置 (18)
4.6 频率发生器 (18)
4.7 速度模式 (19)
4.8 相对值定位 (20)
4.9 绝对值定位 (22)
4.10 指令状态信息查询 (23)
第5章故障管理 (24)
5.1 LED面板 (24)
5.2 命令错误 (24)
5.3 可调整参数错误 (25)
5.4 轴错误 (25)
第6章编程过程中的注意事项 (26)
6.1 内存区的使用 (26)
6.2 输入滤波器的使用 (27)
6.3 ErrID的用法 (27)
第7章附录 (27)
7.1 图表 (27)
7.2 表格 (28)
第1章前言
Lexium 23 伺服驱动器配合BCH 伺服电机功率宽广、功能强大，能够满足多数工业场合的需求。
Lexium 23 C 伺服驱动器
200…255 V 单相，0.1 到1.5 kW
170…255 V 三相，0.1 到3 kW
Lexium 23 M 伺服驱动器
170…255 V 三相，3 kW 到7.5 kW
BCH 伺服电机
额定功率：0.1 到7.5KW
额定扭矩：0.3 到48 Nm
额定转速：1000 到3000rpm，取决于不同的型号
Lexium 23 伺服驱动器和BCH 伺服电机的完美组合可以适用于金属加工、物料搬运、纺织机械、电子设备、包装和印刷设备等多种场合。
TWDPTO220DT模块专用于Twido Brick40系列控制器的定位模块，该模块目前控制轴数量是3，该模块是个开环定位模块，不需要实时的移动位置反馈。
李成刚
第2章配置要求
2.1 硬件要求:
Twido控制器:TWDLC**40DRF
PTO模块:TWDPTO220DT-CN
：
要求：
2.2 Firmware要求
BK40_V505及以上
软件要求:
编程软件要求
2.3 编程
TwidoSuite C V2.14.6
第3章硬件连接与配置
本章主要介绍了PTO与Lexium23的硬件连接，以及对PTO和Lexium23的软件配置。
3.1 硬件连接图
3.1.1 Twido PTO 结构
(a)
(b)
图表1Twido PTO 结构
此PTO模块尺寸与通常TWIDO模块一样，且包含了全部输入输出点端子连接和LED显示。端子连接为2排16点的连接端子组成，每排端子控制一个通道。所以，如图所示，1个PTO 可以控制2路驱动。
每排端子的定义如下：
图表 2 端子定义
IN ORIGIN 是原点信号输入
IN LIMIT H 是位置限制信号输入
SINK/SOURCE 为公共端COM，一般接24V
IN DRV_COMPL 为位置到达信号入
INDRV_READY 为驱动器已使能且无故障信号入
DRV_ENABLE 为使能信号输出, 为低电平有效输出
DRV_CLEAR 为驱动器错误清除信号输出, 为低点平有效输出
3.1.2 驱动器LEXIUM23 CN1 连接端子图
图表 3 LXM23端子布局
图表 4 LXM23端子定义
PTO与LEXIUM23 的连接如下图
图表5PTO与LEXIUM23连线清单
图表6PTO与LEXIUM23连线图
3.2 Lexium23的软件设置
本为的所有Lexium23的硬件连接和软件控制都是在控制模式Pt（位置模式（端子输入））下进行的，所以请将P1-10设置成1000。设置后所有端子的定义如下表：
符号DI码输入功能PT
SON 01 伺服启动DI1
ARST 02 异常复位DI5
CCLR 04 脉冲清除DI2
TCM0 16 扭矩命令选择DI3
TCM1 17 扭矩命令选择DI4
EMGS 21 紧急停止DI8
CWL 22 逆转禁止极限DI6
CCWL 23 正转禁止极限DI7
表格 1 DI定义
符号DO码输出功能PT
SRDY 01 伺服准备DO1
ZSPD 03 零速度检出DO2
TPOS 05 位置到达DO4
ALRM 07 伺服警示DO5
HOME 09 原点回归DO3
表格 2 DO定义
3.3 PTO的软件设置
3.3.1 PTO参数介绍
PTO模块在使用过程中会涉及到参数的使用，这对于能否正确使用PTO模块起到至关紧要的作用。
PTO参数大致有如下几种：
组态参数：基本参数设置，并且仅能在离线状态下修改，组态参数的变化会直接导致定位过程的变化。
可调整参数：可在定位过程中实时修改，定位动作也会产生相应的变化.离线或在线状态下都可修改。
3.3.2 组态参数
A 输入滤波选择
每个PTO模块的输入都允许滤波，总共有4种滤波等级可用：无，低，中和高. 该滤波是一个可编程的阶跃滤波器.
对象
定位完成输入滤波 驱动就绪输入滤波 原点信号输入滤波 接近&限位开关输入
滤波
含义
位0～3:值0:无(缺省) 值1:低 值2:中 值3:高 位4～7:忽略
位0～3:值0:无(缺省) 值1:低 值2:中 值3:高 位4～7:忽略 位0～3:值0:无(缺省) 值1:低 值2:中 值3:高 位4～7:忽略 位0～3:值0:无(缺省) 值1:低 值2:中 值3:高 位4～7:忽略 数据类型 UINT8
UINT8
UINT8
UINT8
表格 3 输入滤波选择
输入
滤波器等级 最小脉冲 无
2.3 ms 低(反弹次数>2KHz) 2.7 ms 中(反弹次数>1KHz)
3.5 ms 定位完成
驱动器就绪&紧急
高(反弹次数>250Hz) 6.3 ms 无
2.1 ms 低(反弹次数>2KHz) 2.45 ms 中(反弹次数>1KHz)
3.25 ms 接近&限位开关，用作限位开关 高(反弹次数>250Hz) 6.3 ms 无
60 ms 低(反弹次数>2KHz) 450 ms 中(反弹次数>1KHz)
1.25 ms 原点，接近&限位开关，用于寻原点 高(反弹次数>250Hz)
4.1 ms
表格 4 输入滤波表
输入信号
滤波信号
最小脉冲
最小脉冲
B 速率设置
对象 含义
数据类型 最大加速率 最大加速率值(20～65000),缺省: 65000 UINT16 最大减速率
最大减速率值(20～65000),缺省: 65000
UINT16
最大频率
最大频率 (0～200000, 单位Hz),缺省:
200000
INT32
表格 5 速率设置
C 脉冲脉冲输出模式输出模式
PTO 支持一下三种脉冲输出方式：
图表 7 脉冲方式
D 寻原点模式
寻原点时有两种速度:
1. 高速，由命令参数设置；（程序中设置）
2.
低速，由可调整参数设置;用于得到参考点
寻原点I/O 设置：（homing IO settings ）
CW
CW CW CCW CCW CCW MOTOR MOTOR MOTOR
脉冲+/脉冲－
脉冲＋方向
A/B 相
寻原点I/O 设置 00: 无I/O 被使用 (缺省)
01: 计数器清除输出
10: 定位完成输入
BOOL
表格 6 寻原点IO 设置
1. 缺省设置为无，指定的I/O 用于寻原点过程(值为0): 当寻原点条件满足时，通道的内部
计数器置成指定的位置值,输出频率停止.通道 “REFERENCED” 状态位置成1 .
2. 当”清除计数器”输出使能(值为1):为了同步PTO 通道和驱动器,该输出发送一个脉冲.当
寻原点条件满足时,通道内部计数器置成指定的位置值,输出频率停止.通道 “REFERENCED” 状态位置成1.
3. 当”定位完成”输入使能时 (值为2):
在寻原点条件满足时,输出频率停止.为了同步PTO
通道和PTO 驱动器,寻原点命令保持运行直到”
定位完成”输入的上升沿被检测到.通道内部计数器置成指定的位置值
,通道"REFERENCED"状态位置1 在PTO 中一共有六种寻原点的方式：
短凸轮(缺省
)
图表 8 短凸轮
正向长凸轮
原点
速度
(方向=向前)
向前或向后
原点
速度
(方向=向前)
(方向=向后)
(方向=向后)
图表 9 正向长凸轮
反向长凸轮
图表 10反向长凸轮
带正向限位的短凸轮
图表 11
带正向限位的短凸轮
带反向限位的短凸轮
原点
位置
(方向=向后)
当试着从这点开始
接近和限位开关
原点
速度
(方向=向前)
(方向=向前)
无错误
图表 12带反向限位的短凸轮
带Z 相的短凸轮
图表 13带Z 相的短凸轮
此外，还可以通过设置位置的指令来直接设置当前的位置，该功能不会影响通道的物理脉冲输出,不会产生任何运动廓线图.象寻原点功能一样,它通过分配一个绝对坐标给轴的当前位置以及“REFERENCED"状态位置1，通道从而定义一个原点和轴的参考位置
接近和限位开关
原点
速度 向前或向后
无错误
接近和限位开关
原点
速度
(方向=向后)
(方向=向后)
(方向=向前) (方向=向前)
E 故障管理设置
对象含义数据类型
外部电源故障使能/禁止输入电源错误报告0: 通用I/O故障(缺省)
1: 无报告
BOOL
外部输出故障使能/禁止输入电源错误报告0: 通用I/O故障(缺省)
1: 无报告
BOOL
加/减速率0: ms (0～最大频率间加/减速时间) (缺省)
1: Hz/2ms
BOOL
软件最大上限软件脉冲数最大上限(-2,147,483,648～2,147,483,647)
缺省: 2,147,483,647
INT32
软件最小下限软件脉冲数最大上限(-2,147,483,648～2,147,483,647)
缺省: 2,147,483,647
INT32
警戒时钟PLC本体和PTO模块之间通讯断开超出时间UINT16
表格7 故障管理设置
3.3.3 可调整参数
A 命令参数设置
对象含义数据类型
滞后输出模式是A/B相时(正向或反向):方向改变的场合定义
数字滞后应用于PTO输出,脉冲数0～255
缺省: 0
UINT8
开始频率0: 未使用开始频率参数(缺省)
其它: 1～65535 Hz
UINT16
停止频率0: 未使用停止频率参数(缺省)
其它: 1～65535 Hz
UINT16
加速率除频率产生器之外的所有功能(20～65500)，缺省: 200 UINT16 减速率除频率产生器之外的所有功能(20～65500)，缺省: 200 UINT16
紧急减速率紧急停车场合时减速率(DRIVE_READY输入低电平,超
限, 错误…)(10～32500)，缺省: 100
UINT16
寻原点速率寻原点命令(1～65535,Hz)，缺省: 1 INT32
表格8 命令参数设置
B 报警设置
对象含义数据类型
寻原点超出时间值寻原点命令:
仅当寻原点I/O设置参数置为2时可用(0～65535).
缺省: 65535
UINT16
软件脉冲数上限软件脉冲数上限(-2,147,483,648～
2,147,483,647)
缺省: 2,147,483,647
INT32
软件脉冲数下限软件脉冲数下限(-2,147,483,648～
2,147,483,647)
缺省: - 2,147,483,648
INT32 表格9 报警设置
3.3.4 参数限制
软件脉冲数上限＜软件脉冲数最大上限
软件脉冲数最大上限＞软件脉冲数最小下限
软件脉冲数上限＞软件脉冲数下限
开始频率＜最大频率
停止频率＜最大频率
寻原点速度＜最大频率
开始频率＜如果开始频率使能时的寻原点速度
停止频率＜如果停止频率使能时的寻原点速度
加速率＜最大加速率
减速率＜最大减速率
紧急减速率＜最大减速率
第4章功能实现
4.1 PTO对象
一共有五种类型的PTO对象可供用户编程中使用：
类型PTO对象访问类型交换模式
周期性输入%PTOIx.y.z R 周期性扫描1次
周期性输出%PTOQx.y.z W 周期性扫描1次
外部%PTOEx.y.z R 立即交换
可调整%PTOAx.y.z R/W 立即交换
命令状态%PTOCx.y.z R
表格10 PTO对象
x: PTO 模块所在的槽架号 y: PTO 模块所在的槽位号 z: PTO 模块的通道号
4.1.1 周期性输入对象
对象
含义
数据类型 %PTOI.y.z.EN 使能驱动器输出 BOOL %https://www.doczj.com/doc/2412893867.html, 清除错误计数器输出 BOOL %PTOI.y.z.MOV 轴正在移动 BOOL %PTOI.y.z.STP 轴在停止状态 BOOL %PTOI.y.z.FIN 到达位置 BOOL %PTOI.y.z.REF 轴参考 BOOL %PTOI.y.z.FLT 轴处于故障 BOOL %PTOI.y.z.FRE 轴正以目标频率运行
BOOL
%PTOI.y.z.IDLE 0: 通道正在处理一个命令
1: 无命令正在被处理(一个新命令可以被发送) BOOL
%PTOI.y.z.FCMD
0: 已经有一个命令正在等待被执行
1: 无命令被缓冲(一个新命令可以被发送) BOOL
%PTOI.y.z.Anum 当前正在处理的命令的内部命令数，值0: 意味
着无命令
UINT8
%PTOI.y.z.Bnum
缓冲区中的命令内部命令数，值0: 意味着无命
令
UINT8
%PTOI.y.z.Lnum 刚完成命令的内部命令数，值0: 意味着无命令 UINT8 %PTOI.y.z.Lre
0: 完成 1: 中断
2: 错误
FF:无(停止或恢复错误之后)
UINT8
%PTOI.y.z.Pnum 最后一个命令之前的命令的内部命令数，值0:
意味着无命令 UINT8
%PTOI.y.z.Pre
0: 完成 1: 中断
2: 错误
FF: 无(停止或恢复错误之后) UINT8
%PTOI.y.z.Pos 当前位置 INT32 %PTOI.y.z.Freq 当前频率
INT32
表格 11 周期性输入对象
4.1.2 周期性输出对象
对象
含义
数据类型 %PTOQx.y.z.ENDR 发送给物理Enable_Drive 输出
0: 禁止(Default)
1: 使能 BOOL
%https://www.doczj.com/doc/2412893867.html, 发送给物理Clear_Counter 输出的值
当激活时,如果组态使能可选(寻原点I/O 设置),命令清除驱动器内部错误计数器 BOOL %PTOQx.y.z.STP 当为高电平时命令停止轴
BOOL
%PTOQx.y.z.RST
当为高电平时,命令复位所有的轴错误: 从
ErrorStop 状态转换到StandStill 状态
BOOL
%PTOQx.y.z.DRERR 0: 当Drive_Ready 输入变成低电平时报告一个错
误(缺省)
1: Drive_Ready 输入监控禁止 BOOL %PTOQx.y.z.LMERR 0: 当Proximity&LimitSwitch 输入变为高电平时报
告一个错误(缺省)
1: Proximity&LimitSwitch 输入监控禁止. BOOL %PTOQx.y.z.SWLMT
0: 使能软件限位控制(缺省)
1: 禁止软件限位控制
BOOL
表格 12 周期性输出对象
4.1.3 外部输入对象
对象 含义 数据类型 %PTOEx.y.z.ErrID 错误ID
DWORD 错误列表 Bit 0 = 1 当交换命令时故障 BOOL Bit 1 = 1 当交换可调整参数时故障 BOOL Bit 2 = 1 当重新组态通道时故障 BOOL Bit 3 供电外部故障
BOOL Bit 4 输出外部故障(短路,过载) BOOL Bit 9 不合法命令 BOOL Bit 10 不合法的命令代码 BOOL Bit 11 不合法的命令顺序 BOOL Bit 12 由于缓冲区满命令被拒绝 BOOL Bit 13
由于轴没有参考定位命令被拒绝
BOOL
Bit 14 不合法目标位置 BOOL Bit 15 不合法目标速度 BOOL Bit 24
Drive_Ready 输入关闭
BOOL
Bit 25 限位交叉被检测(限位开关输入) BOOL
Bit 26 到达软件上限BOOL
Bit 27 到达软件下限BOOL
Bit 28 寻原点期间错误BOOL
Bit 29 不合法缓冲模式BOOL
表格13 ERRORID
4.2 PTO指令说明
总共有三种指令可供用户使用:
PTO通用指令:
选择轴
PTO基本指令
频率发生器
速度模式
相对值位移
绝对值位移
寻原点
设置位置
PTO状态指令:
指令状态信息查询
4.3 发送指令时应该考虑的规则
1.每个通道能够连续接受两条指令.一条当前被执行，另一条放入缓冲区，等待先前指令完成(仅对于定位指令.如果选择的缓冲模式是缓冲模式或混合先前)
2.然而当一条指令正在执行而另一条指令在缓冲区，当前通道不会接受第三条指令.因此用户在发送任何一条指令前都必须检查通道的可用性
3.如果当前通道不可用,而用户发送了一条指令，该指令将被拒绝执行,通道中的所有指令都将中止，轴将停止,“BUFFER_FULL”状态对象中将报告一个错误
4.4 寻原点
寻原点的方式设置：
图表14寻原点方式设置参考程序：
图表15 寻原点参考程序
4.5 设置位置
图表16 位置设置参考程序
4.6 频率发生器
基本轮廓线
合成轮廓线
图表17 频率发生器参考程序：
图表 18频率发生器参考程序
4.7 速度模式
图表 19速度模式
参考程序：
频率
频率
频率
频率 频率 频率
时间
时间
时间
时间
时间
时间
开始频率
目标频率
加速率
开始频率
开始频率
开始频率 开始频率
开始频率
目标速度1
目标速度2
目标速度1
目标速度2 目标速度1
目标速度2 目标速度1 目标速度2 目标速度1 目标频率2 加速率
当前速度
加速率 加速率
减速率
加速率1
加速率2 加速率
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
交流伺服控制系统的三种控制方式 交流伺服控制器主要由速度控制器、电流控制器和PWM生成电路组成。控制方式上交流伺服控制用脉冲串和方向信号实现。交流伺服控制系统有三种控制方式：速度控制、转矩控制和位置控制。 1.速度控制 速度控制方式主要以模拟量来控制。如果对位置和速度有一定的精度要求，用速度或位置模式较好;如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，则可选用速度控制。根据电动机的类型，调速控制系统也分不同类型，如异步电动机的变频调速和同步电动机的变频调速’异步电动机的变频调速分为笼型异步电动机的变频调速和PWM型变频调速。下面以PWM型变频调速为例来详细说明交流伺服控制原理。 图4-27给出了PWM调速系统示意图，主电路由不可控整流器UR、平波电容器C 和逆变器UI构成。逆变器输入为固定不变的直流电压%’通过调节逆变器输出电压的脉冲宽度和频率来实现调压和调频’同时减小三相电流波形畸变的输出。这种形式主电路特点如下。 ①由于主要电路只有一个功率控制级UI,因而结构简单。 ②由于使用了不可控整流桥，因而电网功率因数跟逆变器的输出大小无关。 ③逆变器在调频时实现调压，与中间直流环节的元件参数无关，从而加快了系统的动态响应。实际的变频调速系统一般都需要加上完善的保护以确保系统安全运行。 2.位置控制
在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电动机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，电动机轴端的编码器只检测电动机转速。由于位置模式对速度和位置都有很严格的控制，因而其主要应用于定位装置，如数控机床、印刷机械等。 3.转矩控制 转矩控制方式实际上就是通过外部模拟量的输入或直接的地址賦值来设定电动机轴输出转矩。例如10V对应5N ? m的话，当外部模拟量设定为5V时，电动机轴输出为2.5N ? m.如果电动机轴负载低于2.5N.m时电动机正转，外部负载等于2.5N ? m时电动机不转，大于2.5N*m时电动机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时改变模拟量的设定来改变设定力矩大小，也可通过通信方式改变对应的地址的数值来实现。转矩控制主要应用在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备。
第六章. 运动控制6.1 运动控制的定义 6.2 运动控制的组成 6.2.1 同步伺服电机 6.2.2 步进电机 6.2.3 驱动器 6.2.4 控制器 6.3 运动控制系统的结构 6.4 运动控制要解决的问题 6.5 伺服电机的选型计算 6.6 典型应用
6.1 运动控制的定义 运动控制是指动作的单元以非常精确的设定速度在规定时间到达准确位置的可控运动. 运动单元的运动有如下特点: 路径: 有一个初始位置 有一个终点位置 稳定的速度和上升,下降斜率 动作: 静态和动态响应非常精确 运动响应很快 运动很稳定 位置: 有绝对位置 有相对位置 根据不同的应用工艺, 我们把运动分为有限轴运动和无限轴运动. 有限轴运动是指运动体的运动在一定范围内, 如机械手的运动在设计范围内抓取工件. 无限轴运动是指运动体连续不断的向一个方向运动,没有边界. 如传送带的运动. 6.2 运动控制的组成 运动控制的组成离不开以下4个单元,如图: 运动控制器: 控制运动按照设定的轨迹动作,不断计算位置和速度的匹配 驱动器: 把普通电能转化为向电机提供运动的动力 电机: 产生对负载推动的扭矩 位置传感器: 提供电机轴实时的位置和速度 所以, 运动控制要完成可控的动作, 主要对3个变量进行控制. 即: 电机的力矩, 速度, 位置 如图所示
6.2.1 同步伺服电机 首先让我们看一下运动控制中的执行器: 伺服电机 电机是把电枢电流转化为电机轴输出力矩的一种装置. 从技术角度, 我们通常把电机分为异步电机, 同步电机和步进电机. 从运动形式来分,可分为旋转电机和直线电机。如图所示：
运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环速度环位置环。 1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID 调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。 2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。 3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。 编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。 谈谈PID各自对差值调节对系统的影响： 1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。。。增加比例将会有效减小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。。。 2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程，。。。这个环节最大的好处就是被调量最后是没有残差的。。。
伺服系统的发展及展望 摘要：本文主要介绍了伺服系统的三个发展阶段，包括步进电动机开环伺服系统阶段、直流伺服电动机闭环伺服系统阶段、无刷直流伺服电动机、交流伺服电动机伺服系统阶段，并分析了伺服系统的发展趋势：交流化、智能化、网络化、小型化。 关键词：伺服；智能化；小型化 伺服系统也叫位置随动系统，它的根本任务是实现执行机械对位置指令（给定量）的准确跟踪，当给定量随机变化时，系统能使被控制量准确无误地跟随并复现给定量，是一个位置反馈控制系统[1]，主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。随着电力电子、控制理论、计算机术等技术的快速发展以及电机制造工艺水平的不断提高，伺服系统近年来获得了迅速发展。 1伺服系统的发展阶段 伺服系统的发展与伺服电动机的不同发展阶段相联系，
由直流电机构成的伺服系统是直流伺服系统，由交流电机构成伺服系统是交流伺服系统。伺服电动机至今经历了三个主要发展阶段： 1.1 第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统 伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。 步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。 1.2 第二个发展阶段（20世纪60-70年代）：直流伺服电动机闭环伺服系统 由于直流电动机具有优良的调速性能，很多高性能驱动装置采用了直流电动机，伺服系统的位置控制也由开环系统发展成为闭环系统。在数控机床的应用领域，永磁式直流电动机占统治地位，其控制电路简单，无励磁损耗，低速性能好。 1.3 第三个发展阶段（80年代至今）：无刷直流伺服电动机、交流伺服电动机伺服系统
交流伺服电机与运动控制卡的接口实验 一、实验目的 1.认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路 2.认知MPC2810运动控制卡的硬件接口 3.掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接 二、实验器材 MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表 三、实验内容及步骤 有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见《富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册》，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见《MPC2810运动控制器用户手册》。 一）、MPC2810运动控制器相关简介 MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。 MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。 MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位Windows开发工具如Delphi、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。 MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机
伺服驱动器的工作原理 。速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为 2、5Nm:如果电机轴负载低于 2、5Nm时电机正转，外部负载等于 2、5Nm时电机不转，大于 2、5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位回馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由
《伺服与运动控制》技术答疑 2013年4月 李方园 【问题1】什么是编码器的长线驱动？普通型编码器能否远距离传送？请举例说明。 【解答】 长线驱动也称差分长线驱动，5V或TTL的正负波形对称形式，由于其正负电流方向相反，对外电磁场抵消，故抗干扰能力较强。 普通型编码器一般传输距离是100米，如果是24V HTL型且有对称负信号的，传输距离300-400米。 图1所示为Hlperface编码器的长线驱动接线示意，表1为其端子定义。 图1 编码器的长线驱动接线示意 表1 编码器端子定义
【问题2】增量型编码器和绝对型编码器有何区别？做一个伺服系统时怎么选择呢？ 【解答】 常用的为增量型编码器，如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器。 伺服系统要具体分析，看应用场合。测速度用常用增量型编码器，可无限累加测量；测位置用绝对型编码器，位置唯一性（单圈或多圈），最终看应用场合，看要实现的目的和要求。 【问题3】选用绝对型编码器应注意哪些事项？ 【解答】 A．机械部分: 1.测长度还是测角度，测长度如何通过机械方式转换(在上面有一些介绍，如不清楚可来电讨论)。测角度是360度内(单圈)，还是可能过360度(多圈)。生产过程是一个方向旋转循环工作，还是来回方向循环工作。 2.轴连接安装形式，有轴型通过软性联轴器连接，还是轴套型连接。 3.使用环境：要注意粉尘、水气、震动、撞击。 B．电气部分 1.需要确定连接的输出接收部分是什么。 2. 需要确定信号形式。 3. 需要确定分辨率要求。 4. 需要确定控制要求。 【问题4】一个圆盘，分50个点，要实现定位控制，转速很慢，是要用到绝对型编码器吗？怎么找原点呢？50个位置定位是360度均匀等分吗？ 【解答】 绝对编码器的编码都是2的幂次方，没有360度均匀50等分的，要近似，看精度要求有多高，选多高线数的编码器，如果精度要求不是太高的话，用8位256线的就可以了。编码器的每个位置都有唯一编码，编码为零的就可以作为零点，也可以任意位置定义为零，其他位置与其比较计算。 如果可以用参考点的话，也可以用增量式的，因速度慢，应该选3000线或以上的，每圈一个零位。 【问题5】光电编码器、光学电子尺和静磁栅绝对编码器的优缺点是什么？ 【解答】 光电编码器： 1、优点：体积小，精密，本身分辨度可以很高(目前我公司通过细分技术在直径φ66的编码器上可达到54000cpr) ，无接触无磨损；同一品种既可检测角度位移，又可在机械转换装置帮助下检测直线位移；多圈光电绝对编码器可以检测相当长量程的直线位移(如25位多圈)。寿命长，安装随意，接口形式丰富，价格合理。成熟技术，多年前已在国内外得到广泛应用。 2、缺点：精密但对户外及恶劣环境下使用提出较高的保护要求；量测直线位移需依赖机械装置转换，需消除机械间隙带来的误差；检测轨道运行物体难以克服滑差。 光学电子尺： 1、优点：精密，本身分辨度较高（可达到0.005mm）；体积适中，直接测量直线位移；
伺服电机的工作原理图 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的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。 1、永磁交流伺服系统具有以下等优点： （1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； (3)惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，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。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构 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，其结构组成如图1所示。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。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的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，事项数字化、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。
1.课程设计内容和任务要求 1.1设计内容 （1）正确编写PLC程序，能够实现伺服电机的跟随控制 （2）用人界面监控实现伺服电机正反转的控制 1.2 任务要求 （1）熟悉课程设计内容，收集资料，详细阅读各设备说明书； （2）总体设计，正确选定系统方案，认真画出系统总体结构框图； （3）系统各部分的硬件设计； （4）绘制系统硬件原理图（接线图）； （5）编写系统控制程序； （6）设计系统监控界面； （7）完成系统测试，并整理编写课程设计说明书 2.课程设计涉及到的硬件设备 2.1 台达伺服驱动器（ASD-A0421-AB）的功能介绍 本次课程设计选用型号为ASD-A0421-AB的伺服驱动器（额定输出功率为：400W；输入电压及相数：220V单相；编码器分辨率：1000ppr；支持ECMA电机机种）。与驱动器配套的电机型号为ECMA-C30604ES,其额定电压及转速：220V/3000rpm；感应形式：2500ppr；额定输出功率：200W。 2.1.1伺服驱动器的三种控制方式 一般伺服有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么样的控制方式要根据控制的需求，满足何种运动功能来选择。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 （1）转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为，例如10V对应5NM的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5NM，如果电机轴负载低于2.5NM时电机正转，外部负载等于2.5NM时电机不转，大于2.5NM时电机反转（通常在有重力负载的情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 （2）速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直
选购要点：伺服电机的三种控制方式 伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求以及满足何种运动功能来选择。接下来，松文机电为大家带来伺服电机的三种控制方式。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要 求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。 如果上位控制器(在一个运动控制系统中“上位控制”和“执行机构”是系统中举足轻重的两个组成部分。“执行机构”部分一般不外乎：步进电机，伺服电机，以及直流电机等。它们作为执行机构，带动刀具或工件动作，我们称之为“四肢”；“上位控制”单元的四种方案：单片机系统，专业运动控制PLC，PC+运动控制卡，专用控制系统。“上位控制”是“指挥”执行机构动作的，我们也称之为“大脑”。 随着PC（Personal Computer）的发展和普及，采用PC+运动控制卡作为上位控制将是运动控制系统的一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于PC机的运动控制卡主要是功能上的差别：硬件接口（输入/输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。数字卡一般用于控制步进电机和伺服电机，模拟卡用于控制模拟式的伺服电机；数字卡可分为步进卡和伺服卡，步进卡的脉冲输出频率一般较低（几百K左右的频率），适用于控制步进电机；伺服卡的脉冲输出频率较高（可达几兆的频率），能够满足对伺服电机的控制。目前随着数字式伺服电机的发展和普及，数字卡逐渐成为运动控制卡的主流。)有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的
施耐德LEXIUM15系列伺服的CANOPEN控制 施耐德LEXIUM 15 LP 与MP/HP 伺服应用笔记
目录 接线 端子硬件接线图 4 接线 ON2.8工具软件配置CANOPEN设备LXM 15 6. . 标配置: 程软件下导入*.CO配置文件 9参数设置 3. MING: . PP点到点模式 19 . 速度模式velocity profile 21 一. 概述 3 二.LXM15伺服驱动器的硬件 4 1. LXM15伺服驱动器外部 2 外部24V控制电源接线 5 3. 驱动器与电机的5 4. 外部I/O端子的接线 5 5. 串行通讯接口 5 6. X3接口CANOPEN接线 6 三 利用SYC 3.1.1. 节点配置,添加PDO字. 7 3.1.2PDO字 7 3.1.3Object configuration目8 四 在PLC7编 五 LXM15驱动器10 5.1.1. 基本设置 10 5.1.2. 编码器设置 11 5.1.电机选择 11 5.1.4. POSITION位置参数 11 六. LXM15运动功能的实现12 6.1.1. LXM15的JOG实现 12 6.1.2. 回原点功能HOM 13 6.1.3. 运动任务TASK的实现 16 6.1.46.1.5
一. 概述 Lexium 15应用有多种通讯总线和网络连接可用，包括CANopen ， Fipio ， Modbus lus 和Profibus DP ， 都可以集成到分散自动化架构中。对于多轴应用，您还可以增加： m 15 伺服驱动器的控制性能，适用于需要几轴复杂同步的应用( 凸轮模式，定长切割等)。 PLC OPEN,可以方便与施耐德PLC 通讯,适合高速定位,同步控制,满足复杂机器工艺.CANOPEN 是性价比很高的一种高速控制总线,一个网段下最大64个设备,最大127个设备Lexi 动模式 到点模式,运动任务,电子齿轮 速度控制模式:速度调节 扭矩控制模式 运动控制卡，通过它可以扩展Lexiu SERCOS 选件卡，用于连接到Premium PLC 上的TSX CSY 运动控制模块，这就意味者Lexium 15 伺服驱动器可以满足复杂应用的性能需求。其中LXM15集成CANOPEN 通讯接口,符合,很强抗干扰,完善通讯机制. um 15 伺服驱动器具有多种操作模式： 传统调整模式:原点回归,手 位置控制模式:点
雷赛控制产品与伺服驱动配套应用小技巧 作者：李军 对于一些初次使用雷赛运动控制卡的客户来说，常常会在控制伺服电机时出现一些小问题，以致拖迟客户的发开进度，下面简单介绍一下常出现的3个问题，结合DMC5480控制卡实测的曲线为例，给出解决办法： 1、脉冲模式匹配问题 伺服驱动器的脉冲模式要与控制卡的脉冲模式保持一致，否则可能导致 A.伺服电机只能朝一个方向运动； B.做往返运动时会出现一个方向有累计 误差。 DMC5480卡的脉冲模式有6种，其中单脉冲模式（即方向+脉冲模式）4种，如图1所示；双脉冲模式2种，如图2所示。 A.出现伺服电机只往一个方向运动时，排除接线错误后，就有可能是控 制卡设置单脉冲模式（双脉冲模式），而伺服驱动器设置成双脉冲模式 （单脉冲模式）了，把伺服驱动器和控制卡设置成对应的脉冲模式即 可解决该问题。 B.做往返运动时会出现一个方向有累计误差时，是脉冲信号的上升沿或 下降沿选择错误，从而导致电机在换向时丢一个脉冲，随着往返次数 增加，产生的累计偏差也会越来越大。比如脉冲模式0是上升沿有效， 脉冲模式1是下降沿有效，控制卡设置脉冲模式0，而伺服电机的脉冲 信号实际上是下降沿有效，从图1可以看出来，换向后控制卡发出的 第一个脉冲信号将丢失，因为伺服驱动器接收的脉冲信号是下降沿有 效，所以脉冲换向都会丢失一个脉冲信号。双脉冲模式与单脉冲模式 的类似，在这不在重复了。 图1 单脉冲模式
图2 双脉冲模式 2、正确使用伺服使能SEVON信号 伺服上电后如果SEVON信号无效，伺服电机不会锁死，控制卡发脉冲给伺服，伺服也不会运动，所以伺服电机运动前一定要使能。许多客户可能认为伺服使能信号不重要，因此在实际应用中对该信号不予处理，直接导致设备在开机和关机时的异常响应，从而认为整个控制系统出现问题，通过下面的分析可以帮助大家解惑，希望能让大家对SEVON信号有效的帮助到设备的控制有更好的认识。 由于控制卡是插在PC的PCI插槽上的，由PC供给控制卡一个5V的电源，所以PC在开机和关机时，会有一个0-5V的电压变化的，也就是PC在开机和关机时会有一个等同于脉冲信号的电压变化信号发出来，如下述：a, 脉冲输出模式1时，脉冲结束时脉冲口电平状态如下图3： 图3 脉冲输出波形图
伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。伺服电机工作原理: 伺服电机又称执行电动机，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。 伺服电机是一个典型闭环反馈系统，减速齿轮组由电机驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的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）。 一、交流伺服电动机 交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 伺服使能，是伺服系统的输入信号，上位机输出信号给伺服系统使伺服系统处于使能状态，该信号有效时，驱动器控制电机绕组通电，允许接收其他控制指令；否则电机绕组断电，电机处于自由状态，为止偏差清零，不接收其他指令。 伺服准备好，是伺服系统的输出信号，当驱动器上电完成初始化，可以正常运行时，会输出该信号给上位机。
伺服-运动控制卡的工作原理及其应用 作者：深圳众为兴数控 运动控制卡通常是采用专业的运动控制芯片或高速DSP 来满足一系列运动控制需求的控制单元，其可通过PCI 、PC104等总线接口安装到PC 和工业PC 上，可与步进和伺服驱动器连接，驱动步进和伺服电机完成各种运动(单轴运动、多轴联动、多轴插补等)，接收各种输入信号(限位原点信号，sensor)，可输出控制继电器、电磁阀、气缸等元件。用户可使用VC 、VB 等开发工具，调用运动控制卡函数库，快速开发出软件。 以一个通用的XYZ 三轴通用控制平台开发为例，此平台加上胶枪、刀具等模块后可用于点胶、切割等用途，运动控制卡采用深圳众为兴数控开发的ADT8940A1，ADT8940A1运动控制卡是一款经济实用型运动控制卡，4轴伺服/步进电机控制，最大脉冲输出频率为2MHz ，每轴均有位置反馈输入；可实现2-4轴直线插补，可实现XYZ 三轴插补，进行整体配合动作；带有40路隔离数字输入，16路隔离数字输出，可控制胶枪、刀具等模块；具有外部信号驱动、硬件缓存等功能，能满足绝大部分的4轴以下工作平台的运动控制需求。
ADT8940A1能驱动绝大多数的伺服驱动器。ADT8940A1运动控制卡采用脉冲的方式驱动伺服，脉冲数量决定伺服电机的转动圈数，脉冲频率决定伺服电机的转动速度，同时ADT8940A1卡能够将伺服电机的位置实时反馈给控制系统软件。可将伺服报警、伺服到位等信号接入ADT8940A1卡，实时反馈伺服状态。用输出可实现伺服的伺服使能和伺服报警清除等功能。我们XYZ轴采用丝杠传动方式的话，XY假如选用5mm间距的丝杠，将伺服的每转脉冲设置为10000,ADT8940A1控制卡控制精度为1个脉冲，机械的精度将可以达到 5mm/10000=0.0005mm；ADT8940A1控制卡的速度可达2000000脉冲/秒，伺服电机的转速可以高达12000转/分钟，XY轴的速度可达1000mm/s。为了使机械运行更平稳，运用ADT8940A1的硬件加减速功能，能在很短时间内从低速加速到高速，同时也在运动中改变速度，实现速度灵活控制，设置也很简单，只需用运动控制函数库中的 set_startv设置低速，set_speed设置高速，set_acc设置加速度即可
以施耐德公司的位置控制模板TSXCAY系列为例： 如图所示: 9针D型阳插座输出4路模拟信号，可以控制4台驱动器。 15针D型插座接收反馈信号。反馈信号可以是绝对编码SSI或增量编码RS422。它们的电源由外部提供。电源可以是5V或24V。外部电源由HE10型插座接入。
如图示说明： TSXCAY位置控制单元还集成了基本的输入/输出端子，使得在运动控制过程中更加完善了它的控制功能，例如：原点开关，位置限位，事件开关等，电源也由此输入。如图所示：
I0: 原点开关 I1: 紧急停止开关 I2: 事件开关 I3: 自较正开关 Q0：辅助输出 下面就是一个在通道0 实际连接的例子。 PO是原点开关，用于程序中的寻原点的执行。 FCD，FCG，AT_UR都是紧急停止开关。 EVT是一个事件开关，可以在程序中进行中断情况的处理。REC可以是自校正的处理开关。
另外，TSXCAY还集成了对驱动单元的管理功能，例如，驱动器的使能，驱动器出错的报警等。如图示： COMx, VALVARx为输出到相应驱动器的使能控制。 OK_VARx 为驱动器正常工作的输入信号。 连接如图： TSXCAY 驱动器
综上所述，所有这些硬件构成了位置控制的最基本要素，无论是哪家的产品，结构都基本如此。 2．3 脉冲输出的位置控制结构 如上图所示 脉冲输出对位置的控制，结构简捷，不需要来自电机或驱动器的反馈。运动的位置取决于驱动器接收的脉冲数，运动的速度取决于脉冲的频率。对电流，速度，位置的调节都在驱动器里。它可以实现对位置的点到点的控制和同步跟随控制。 2．4 典型的硬件结构 如图所示 以施耐德公司的步进控制模板TSXCFY系列为例
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机? 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。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）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为： （1-1）
图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。 图 3 ? 稳态误差接近为零； ? 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
细数三菱伺服绝对值位置控制系统 绝对值位置控制系统对于经常使用的点位控制系统来说，是一种非常方便实用的位置控制方式。一旦原点设置后，完毕每次停电后开机时，这种系统不需要回原点，大大方便了操作。三菱mr-j2s-a系列的伺服系统和三菱fx2n系列PLC是在实际中经常用到的伺服系统和控制器，本文讨论在某些特殊的应用场合，如何应用它们来构建一个绝对值位置控制系统。 控制任务简介 这是一个实际使用的控制任务，a点是设备的原始位置，b点是设备的工作位置。开始工作后，设备以位置控制方式移到工作位置b，然后，设备从b以速度控制方式点向a点移动。在移动过程中，执行一些其他的任务，当这些任务完成后在a与b之间的任一位置c点停止。然后以位置控制方式回到原始位置a点，这样整个工作循环结束。 控制平台 三菱j2s-a系列的伺服系统和三菱fx2n系列plc的功能和特性：三菱mr-j2s-a 系列的伺服系统中伺服电机的编码器为每转为131072线的绝对值编码器，伺服驱动器能够在停电情况下记住伺服电机的当前位置。该伺服系统有位置控制、速度控制和转矩控制三种运行方式。同时该伺服系统内置绝对位置专用传输协议，如果菱mr-j2s-a系列的伺服系统工作在位置方式，则可配合fx2n系列plc的dabs（读绝对位置）指令，在伺服驱动器通电后伺服on（son信号）有效时，plc中读出伺服电机的当前位置。但仅在son信号接通时的上升沿开始传输当前伺服电机位置一次，在son信号接通以后将不再传输伺服电机的当前绝对位置。伺服电机的当前绝对位置
由位置控制装置（如fx2n-1pg模块）根据发出的脉冲数来确定。这实际上是一个开环控制系统。在不发生报警或者脉冲传输不受到干扰的情况下，整个位置控制系统的位置将不会丢失。如果工作在速度控制方式则不能在son接通时读取伺服电机的绝对位置，在整个工作过程中，也无法确定取伺服电机的绝对位置。 任务分析 在本任务中，伺服驱动器将工作在位置控制和速度控制两种方式。a点和b点的定位操作，要求控制系统必需记住伺服电机的位置，但由于b点与c点之间的速度运行方式，使得传统的控制系统不能获知伺服电机的位置。因为尽管在位置方式位置控制器能确定伺服电机的位置，但在伺服驱动器从位置方式转变为速度方式后，位置控制器将不起作用，所以也无法确定伺服电机的位置。由于在整个控制过程中，既有位置控制方式，又有速度控制方式，所以典型的传统控制配置将不能满足本控制任务，必须采用一种新的控制方式来实现控制。 控制方案的硬件配置 上述问题的基本解决思路是通过plc与伺服驱动器的通讯方式，来实时读取伺服电机的当前实际位置，这样不管伺服系统处于位置控制方式，还是在速度控制方式，控制系统都能知道伺服电机的当前位置，从而使系统能正确地定位在a点和b 点。通过查阅资料，我们了解到三菱j2s系列伺服系统除了内置绝对位置专用传输协议外，还内置了三菱伺服通讯协议；三菱fx2n系列内置了无协议通讯指令（rs指令），所以我们可使用rs指令根据伺服驱动器的通讯协议来读取电机当前位置。 fx2n系列plc为主控制器，扩展特殊模块fx2n-1pg为定位模块，其输出为频率和脉冲数可控的定位脉冲。当plc主系统通过通讯方式获得伺服电机当前位置的前提下，能在定位指令的驱动下，驱动伺服电机到给定位置；扩展特殊模块fx2n-4da
Twido+PTO+Lxm23运动控制系统 Twido+PTO+Lxm23运动控制系统.............................................................................................一第1章前言. (1) 第2章配置要求 (1) 2.1 硬件要求: (1) 2.2 Firmware要求： (1) 2.3 编程软件要求: (1) 第3章硬件连接与配置 (1) 3.1 硬件连接图 (1) 3.2 Lexium23的软件设置 (6) 3.3 PTO的软件设置 (6) 第4章功能实现 (13) 4.1 PTO对象 (13) 4.2 PTO指令说明 (16) 4.3 发送指令时应该考虑的规则 (16) 4.4 寻原点 (16) 4.5 设置位置 (18) 4.6 频率发生器 (18) 4.7 速度模式 (19) 4.8 相对值定位 (20) 4.9 绝对值定位 (22) 4.10 指令状态信息查询 (23) 第5章故障管理 (24) 5.1 LED面板 (24) 5.2 命令错误 (24) 5.3 可调整参数错误 (25) 5.4 轴错误 (25) 第6章编程过程中的注意事项 (26) 6.1 内存区的使用 (26) 6.2 输入滤波器的使用 (27) 6.3 ErrID的用法 (27) 第7章附录 (27) 7.1 图表 (27) 7.2 表格 (28)
第1章前言 Lexium 23 伺服驱动器配合BCH 伺服电机功率宽广、功能强大，能够满足多数工业场合的需求。 Lexium 23 C 伺服驱动器 200…255 V 单相，0.1 到1.5 kW 170…255 V 三相，0.1 到3 kW Lexium 23 M 伺服驱动器 170…255 V 三相，3 kW 到7.5 kW BCH 伺服电机 额定功率：0.1 到7.5KW 额定扭矩：0.3 到48 Nm 额定转速：1000 到3000rpm，取决于不同的型号 Lexium 23 伺服驱动器和BCH 伺服电机的完美组合可以适用于金属加工、物料搬运、纺织机械、电子设备、包装和印刷设备等多种场合。 TWDPTO220DT模块专用于Twido Brick40系列控制器的定位模块，该模块目前控制轴数量是3，该模块是个开环定位模块，不需要实时的移动位置反馈。 李成刚 第2章配置要求 2.1 硬件要求: Twido控制器:TWDLC**40DRF PTO模块:TWDPTO220DT-CN ： 要求： 2.2 Firmware要求 BK40_V505及以上 软件要求: 编程软件要求 2.3 编程 TwidoSuite C V2.14.6 第3章硬件连接与配置 本章主要介绍了PTO与Lexium23的硬件连接，以及对PTO和Lexium23的软件配置。 3.1 硬件连接图 3.1.1 Twido PTO 结构