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產(chǎn)品分類

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類型分類:
科普知識(shí)
數(shù)據(jù)分類:
伺服電機(jī)

松下minas-a交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在位置控制中應(yīng)用

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:162 品牌:松下_Panasonic

    摘要:

    在某些傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi),需要對(duì)被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制,而實(shí)現(xiàn)精確位置控制的一個(gè)基本條件是需要有高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)脈沖當(dāng)量和進(jìn)給速度都要求太高時(shí),傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)將面臨一系列問題,且實(shí)現(xiàn)起來難度大,成本較高。

    關(guān)鍵字:松下伺服;伺服電機(jī);位置控制

    松下MINASA系列交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在位置控制中的應(yīng)用

    在某些傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi),需要對(duì)被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制,而實(shí)現(xiàn)精確位置控制的一個(gè)基本條件是需要有高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)脈沖當(dāng)量和進(jìn)給速度都要求太高時(shí),傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)將面臨一系列問題,且實(shí)現(xiàn)起來難度大,成本較高。而近些年興起的交流伺服電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)卻能以較低的成本獲取極高的位置控制精度,世界上許多知名電機(jī)制造商如松下,三洋,西門子等公司紛紛推出自己的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器。日本松下公司的MINASA系列為比較典型的一種。結(jié)合筆者使用該伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的體會(huì),將對(duì)該伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器作簡(jiǎn)要介紹。

    1位置控制及伺服驅(qū)動(dòng)方框圖

    在位置控制方式下,伺服驅(qū)動(dòng)器接收數(shù)控主機(jī)發(fā)出的位置指令信號(hào)熉齔澹方向 ,送入脈沖列形態(tài),經(jīng)電子齒輪分倍頻后,在偏差可逆計(jì)數(shù)器中與反饋脈沖信號(hào)比較后形成偏差信號(hào)。反饋脈沖是由光電編碼器檢測(cè)到電機(jī)實(shí)際所產(chǎn)生的脈沖數(shù),經(jīng)四倍頻后產(chǎn)生的。位置偏差信號(hào)經(jīng)位置環(huán)的復(fù)合前饋控制器調(diào)節(jié)后,形成速度指令信號(hào)。速度指令信號(hào)與速度反饋信號(hào)熡胛恢眉觳庾爸孟嗤 比較后的偏差信號(hào)經(jīng)速度環(huán)比例積分控制器調(diào)節(jié)后產(chǎn)生電流指令信號(hào),在電流環(huán)中經(jīng)矢量變換后,由SPWM輸出轉(zhuǎn)矩電流,控制交流伺服電機(jī)的運(yùn)行。位置控制精度由光電編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖數(shù)控制。它分增量式光電編碼器和絕對(duì)式光電編碼器。增量式編碼器構(gòu)造簡(jiǎn)單,易于掌握,平均壽命長(zhǎng),分辨率高,實(shí)際應(yīng)用較多。本系統(tǒng)采用的是增量式光電編碼器。絕對(duì)式光電編碼器按二進(jìn)制編碼輸出,信號(hào)線多,由于精度取決于位數(shù),所以高分辨率不易得到。但是這種編碼器即使不動(dòng)時(shí)也能輸出絕對(duì)角度信息,主要用于全閉環(huán)高級(jí)數(shù)控機(jī)床中。增量式光電編碼器伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方框圖如圖1所示:

    2基于MINASA的位置控制傳動(dòng)系統(tǒng)

    激光內(nèi)雕機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的位置控制系統(tǒng)。它的工作原理為:伺服電機(jī)在數(shù)控主機(jī)控制下,帶動(dòng)三維工作臺(tái)在空間內(nèi)作軌跡運(yùn)動(dòng),將出頭光固定在三維工作臺(tái)上,通過數(shù)控主機(jī)控制激光設(shè)備出光。將工件固定在工作臺(tái)打標(biāo)范圍內(nèi)。這樣,在數(shù)控主機(jī)控制下,可在水晶等玻璃制品工件內(nèi)打印出各種立體文字、圖形、圖像等標(biāo)記。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示:

    采用PC機(jī)作為數(shù)控主機(jī),通過研華公司PCL-720多功能卡構(gòu)成計(jì)算機(jī)并行數(shù)據(jù)輸出方式,它的內(nèi)部具有三個(gè)設(shè)備端口:數(shù)據(jù)寄存器,控制寄存器和狀態(tài)寄存器。CPU通過對(duì)它們的訪問,可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的各種操作。接口模板將計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)相連,其結(jié)構(gòu)如圖3所示:

    由計(jì)算機(jī)輸出的六位數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)緩沖器,光電隔離后送入伺服驅(qū)動(dòng)器中。它們分別是X軸脈沖信號(hào),X軸方向信號(hào)。Y軸脈沖信號(hào),Y軸方向信號(hào)。Z軸脈沖信號(hào),Z軸方向信號(hào)。其中,脈沖信號(hào)控制電機(jī)所走的步數(shù),方向信號(hào)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn),以完成各軸的位置控制。X軸到位信號(hào)檢測(cè),Y軸到位信號(hào)檢測(cè),Z軸到位信號(hào)檢測(cè)是三組機(jī)械開關(guān),通過開關(guān)的閉合,可使系統(tǒng)每次復(fù)位時(shí)進(jìn)入?yún)⒖甲鴺?biāo)原點(diǎn)。三位狀態(tài)信號(hào)經(jīng)邏輯電平整形電路,光電信號(hào)隔離電路后送入計(jì)算機(jī)狀態(tài)寄存器中,由CPU隨時(shí)讀出。GAL邏輯電路由可編程邏輯器件構(gòu)成,該邏輯電路生成RS鎖存器,計(jì)算機(jī)通過RS鎖存器,光電隔離電路控制激光電源產(chǎn)生高壓脈沖串,由高壓脈沖串控制光路形成激光束,從而使打標(biāo)頭出光。三組線性電源中,二組用來對(duì)光電隔離前、后芯片供電,另一組線性電源供伺服電機(jī)處于激磁狀態(tài),以便伺服電機(jī)接收到指令脈沖就能運(yùn)行。由于模板采用了隔離措施,這樣,既隔離了外界對(duì)數(shù)字信號(hào)的干擾,又能有效地防止過電壓、過電流等外界突發(fā)事件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的損壞,大大提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性。

    在伺服驅(qū)動(dòng)器中,PULS1與接口板脈沖信號(hào)相連,PULS2接+5V信號(hào),SIGN1接方向信號(hào),SIGN2接+5V信號(hào),COM+,COM-分別接+15V電源正負(fù)端。SRV-ON與COM-相連。這樣,就完成了位置控制模式下的基本連線。其它連線可根據(jù)系統(tǒng)的需要進(jìn)行適當(dāng)連接。參數(shù)設(shè)置通過觸摸面板進(jìn)行,控制方式選擇置為位置控制,轉(zhuǎn)矩限制置為輸入無效,驅(qū)動(dòng)禁止置為輸入無效,指令脈沖輸入方式選擇置為脈沖/符號(hào)方式,指令脈沖禁止置為輸入無效。每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)置為2500。電子齒輪比可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。由于伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與工作臺(tái)的滾株絲杠相連,機(jī)械剛性高,將自動(dòng)增益調(diào)整時(shí),機(jī)械剛性置為9。增益參數(shù)采用自動(dòng)調(diào)整方式:按照預(yù)定熌誆可瓚ā〉哪J絞溝緇加速和減速,從所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算負(fù)荷的慣量,然后根據(jù)慣量,自動(dòng)地決定適當(dāng)?shù)脑鲆妗F渌鼌?shù)按出廠時(shí)的缺省設(shè)置。由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了半閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng),控制精度和運(yùn)行速度得到極大的提高,大大提高了產(chǎn)品的性價(jià)比。

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