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新川伺服X6A通用型运行调试方法
专栏:X6系列伺服驱动器
发布日期:2018-05-24
阅读量:292
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运行调试按照伺服驱动器的命令方式与运行特点,可分为三种运行模式,即位置控制运行模式、速度控制运行模式、转矩控制运行模式等。位置控制模式一般是通过脉冲的个数来确定移动的位移,外部输入的脉冲频率确定转动速度的大小。由于位置模式可以对速度和位置严格控制,所以一般应用于定位装置。是伺服应用最多的控制模式,主要用于机械手、贴片机、雕铣雕刻、数控机床等。速度模式是通过模拟量输入或数字量给定、通讯给定控制转动速...

运行调试

按照伺服驱动器的命令方式与运行特点,可分为三种运行模式,即位置控制运行模式、速度控制运行模式、转矩控制运行模式等。位置控制模式一般是通过脉冲的个数来确定移动的位移,外部输入的脉冲频率确定转动速度的大小。由于位置模式可以对速度和位置严格控制,所以一般应用于定位装置。是伺服应用最多的控制模式,主要用于机械手、贴片机、雕铣雕刻、数控机床等。速度模式是通过模拟量输入或数字量给定、通讯给定控制转动速度,主要应于一些恒速场合。如模拟量雕铣机应用,上位机采用位置控制,伺服驱动器采用速度控制模式。转矩控制方式是通过即时改变模拟量的设定或以通讯方式改变对应的地址数值来改变设定的力矩大小。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

等一些张力控制场合,转矩的设定要根据缠绕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。
       1.1      位置模式使用说明

5.24.jpg

位置模式是伺服驱动器的常见工作模式,其主要使用步骤如下:

1. 正确连接伺服主电路和控制电路的电源,以及电机动力线和编码器线,上电后伺服面板

显示基极封锁“ bb”即表示伺服电源接线正确,电机编码器接线正确。

2. 通过辅助功能Fn000进行伺服JOG试运行,确认电机能否正常运行。

3. 进行位置模式的相关设定。根据实际情况设置所用到的DI/DO,功能码参照Pn4××组。此外根据需要有时还要设置原点复归、分频输出等功能

4.使能伺服,通过上位机发出位置指令控制伺服电机旋转。首先使电机低速旋转,并确认旋转方向及电子齿轮比是否正常,然后进行增益调节。

脉冲指令形态选择

设置功能码Pn006Pn007,选择外部脉冲指令的形式,包括“方向+脉冲”、“正交脉冲”、“CW+CCW”三种形式。

组号

NO

名称和功能

单位

最小值

最大值

初始值

生效时间

Pn0

6

外部脉冲指令输入形式

设定值

项目

0

符号+ 脉冲

1

A +B 相(4 倍频)

2

CW+CCW


0

2

0

重新上电

Pn0

7

位置指令脉冲方向取反

设定值

项目

0

正常

1

位置指令脉冲方向取反


0

1

0

重新上电


指令方向Pn007

脉冲指令类型Pn006

指令脉冲形态

信号名称

正方向指令

负方向指令

0

0

脉冲序列

+

符号

PULSE

SIGN

5.24.jpg

1

90°

2相脉冲

(A+B)

PULSE

SIGN

5.24.jpg

5.24.jpg

2

正方向脉冲序列

+

负方向脉冲序列

PULSE

SIGN

5.24.jpg

1

0

脉冲序列

+

符号

PULSE

SIGN

5.24.jpg

1

90°

2相脉冲

(A+B)

PULSE

SIGN

5.24.jpg

5.24.jpg

2

正方向脉冲序列

+

负方向脉冲序列

PULSE

SIGN

5.24.jpg

 

PULSE/SIGN信号的输入I/F

容许输入

最高频率

最小时间宽度(μs)

t1

t2

t3

t4

t5

t6

脉冲序列接口

长线驱动型接口

500kpps

2

1

1

1

1

1

集电极开路接口

200kpps

5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5


电子齿轮比设置

组号

NO

名称和功能

单位

最小值

最大值

初始值

生效时间

Pn0

8

电机旋转1圈的指令脉冲数

Pn008

Pn010

Pn012

指令输入与电机输出

1~8388608

无影响

无影响

5.24.jpg

0

0

1~1073741824

5.24.jpg

1~1073741824

1~1073741824

5.24.jpg

Pulse

0

8388608

10000

立即

位置指令滤波设置

位置指令平滑功能是指对输入的位置指令进行滤波,使伺服电机的旋转更平滑。该功能在以下场

合效果明显:

上位装置输出脉冲指令未经过加/减速处理,且加/减速度很大;

指令脉冲频率过低;

电子齿轮比为10倍以上。

注:■ 该功能对位移量(位置指令总数)没有影响。

位置指令平滑功能相关参数的设定如下所示。

组号

NO

名称和功能

单位

最小值

最大值

初始值

生效时间

Pn2

23

位置FIR滤波器

ms

0

1280

0

重新上电

5.24.jpg

装置在整个运动过程中,特别时在减速停止的瞬间发生振动时,可以使用位置FIR滤波器抑制振动。

下图展示使用FIR滤波器的效果

5.24.jpg

使用方法:

测定振动波形,计算振动周期并转为ms单位输入P5-23

分频输出功能

组号

NO

名称和功能

单位

最小值

最大值

初始值

生效时间

Pn0

20

电机每转1圈输出脉冲数

类别

范围

2500线编码器

165~2500

(1723bit编码器,且Pn021=0)

265~8192

(1723bit编码器,且Pn021=1)

1060~16383

Pulse

0

65535

2500

立即

Pn0

21

分频输出设定值定义

设定值

项目

0

4倍频前

1

4倍频后(仅17bit23bit编码器支持)


0

1

0

重新上电

Pn0

23

脉冲输出逻辑选择

设定值

项目

0

电机正转时,A超前B

1

电机正转时,B超前A

5.24.jpg


0

1

0

重新上电

增益调谐

增益调整模式説明

伺服放大器单机进行增益调整如下所示。增益调整,首先请采用自动调整模式1。不能满足要求时再依次采用自动调整模式2,手动模式。

增益调整模式

模式调整参数Pn002的设定

负载惯量比的推断

自动设定的参数

手动设定的参数

手动模式

0

固定使用Pn004的值


Pn002(增益调整模式)

Pn100(位置环比例)

Pn101(速度环比例)

Pn102(速度环积分时间常数)

Pn128(转矩给定滤波时间常数)

自动调整模式1

1

固定使用Pn004的值

Pn100(位置控制增益)

Pn101(速度控制增益)

Pn102(速度环积分时间常数)

Pn128(转矩给定滤波时间常数)

Pn002(增益调整模式)

Pn003(刚性值)

Pn004(负载惯量比)

自动调整模式2

2

实时推断

Pn100(位置控制增益)

Pn101(速度控制增益)

Pn102(速度环积分时间常数)

Pn128(转矩给定滤波时间常数)

Pn004(负载惯量比)

Pn002(增益调整模式)

Pn003(刚性值)

自动调整模式

伺服放大器内置有实时自动调整功能,能实时地推断机械特性(负载惯量比),并根据推断

的结果自动设定最优的增益值。利用这个功能可以容易地调整伺服放大器的增益。

自动调整模式1

自动调整模式1在自动调整模式2下不能进行正常的增益调整时使用。此模式下由于不能进行负载惯量比的推断,所以请设定正确的负载惯量比Pn004的值。

通过自动调整模式2自动调整的参数如下表所示。

参数

名称

单位

Pn100

位置控制增益

rad/s

Pn101

速度控制增益

Hz

Pn102

速度环积分时间常数

ms

Pn128

转矩给定滤波时间常数

ms

自动调整模式2

伺服放大器在出厂状态下设定为自动调整模式2

在此模式下,伺服放大器实时推断机械的负载惯量比,自动设定最优的增益。

通过自动调整模式2自动调整的参数如下表所示。

参数

名称

单位

Pn100

位置控制增益

rad/s

Pn101

速度控制增益

Hz

Pn102

速度环积分时间常数

ms

Pn128

转矩给定滤波时间常数

ms

Pn004

负载惯量比

times

l  自动调整模式2如果不能满足以下条件,可能会无法正常动作。

加减速时间常数在5s以下(零速加速到2000r/min)

转速在150r/min以上。

负载和伺服电机负载惯量比在100倍以下。

加减速转矩在额定转矩的10%以上。

l  加减速过程中如果有如急剧的负载变化或结构松动,自动调整可能不能正常工作。

此时请采用自动调整模式1或手动模式进行增益调整。


实时自动调整的方框图如下所示。

5.24.jpg

使伺服电机加减速运行,负载惯量比推断机构会根据伺服电机的电流和电机速度实时推断负载惯量比。推断的结果被写入参数Pn004 (对伺服电机负载惯量比)。这个结果可在伺服放大器设置软件的状态显示画面下确认。

在已经知道负载惯量比的值和不能很好地进行推断时,设定为“自动调整模式1(参数Pn0021),使负载惯量比的推断停止(上图中开关OFF),请手动设定负载惯量比(参数Pn004)。通过被设定的负载惯量比(参数Pn004)的值和响应性(参数Pn003),根据内部的增益表,自动设定最适合的增益。

电源接通后,每隔60分钟将自动调整的结果写入EEP-ROM中。电源接通时,已经保存在EEP-ROM中的各增益值将作为自动调整的初始值。 运行中负载变化剧烈时,可能会一时间无法正确进行惯量比的推断。此时,请设定为自动调整模式1(参数Pn0021),设定正确的负载惯量比(参数Pn004)

● 当从自动调整模式1或者自动调整模式2任一个的设定改变为手动模式的设定时,当前的控制增益和负载惯量比推断値保存在EEP-ROM中。

自动调整的调整顺序

出厂时设定由于自动调整功能出厂时被设为有效,因此只要运行伺服电机就能自动地根据机械状况设定最优的增益值。只需根据需要,改变响应性的设定值就可以完成调整。调整步骤如下图所示。

5.24.jpg

自动调整模式下的响应性设定设定伺服系统整体的响应性(参数Pn003)。响应性设定的越大,系统对指令的跟踪性能越好,定位整定时间越短。但是如果设定的过大机械系统会发生振动。所以应在不会发生振动的范围内设定希望的响应性。由于存在超过100Hz的机械共振无法设定达到希望的响应性时,采用自适应滤波器(参数Pn200Pn223),可以抑制机械共振。通过抑制机械共振,可能允许设定更高的响应性。

 

参数Pn003的设定

响应性设定

机械的特性

机械刚性

速度环带宽[Hz]

对应机械的基准

0

5.24.jpg

1.0

5.24.jpg

1

2.0

2

2.5

3

3.0

4

3.5

5

4.5

6

6.0

7

7.5

8

9.0

9

11.0

10

14.0

11

18.0

12

22.0

13

27.0

14

35.0

15

40.0

16

50.0

17

60.0

18

75.0

19

90.0

20

115.0

21

140.0

22

170.0

23

210.0

24

250.0

25

280.0

26

310.0

27

340.0

28

370.0

29

400.0

30

450.0

31

500.0

手动模式

自动调整不能满足时,可以手动调整全部增益。

参数

增益调整使用的参数如下所示。

参数

名称

单位

Pn100

位置控制增益

rad/s

Pn101

速度控制增益

Hz

Pn102

速度环积分时间常数

ms

Pn128

转矩给定滤波时间常数

ms

Pn004

负载惯量比

times


调整顺序

顺序

操作

内容

1

通过自动调整进行大致的调整


2

改变自动调整为手动模式


3

设定对伺服电机负载惯量比的推断值。(通过自动调整的推断值正确

时没必要改变设定。)


4

设定模型控制增益,位置控制增益为较小。

设定速度积分补偿为较大。


5

速度控制增益在不产生振动和异常声音的范围内调大,如果发生振动稍许调小。

增大速度控制增益。

6

速度积分补偿在不产生振动的范围内调小,如果发生振动稍许调大。

减小速度积分补偿的时间

常数。

7

增大位置控制增益,如果发生振动稍许调小。

增大位置控制增益

8

增大模型控制增益,如果发生超调稍许调小。

增大模型控制增益

9

如果因机械系统发生共振等原因而无法调大增益,而不能得到希望

的响应性时,可采样用滤波器调整模式和机械共振抑制滤波器抑制

共振后,然后重新进行步骤35的操作以提高响应性。


10

查看整定特性和转动的状态,细微地调整各增益。

微调整

调整内容

 速度控制增益(参数Pn101)

这个参数决定速度环的响应性。增大此值将提高响应性,但设定值过大容易导致机械系统振动。

 速度积分补偿(参数Pn102)

为消除系统对指令的静态误差,速度控制环应设为比例积分控制。这时用速度积分补偿(VIC)对积分时间常数进行设定。设定值太大会使响应性变差。但在负载惯量比较大或机械系统中有振动因素的场合,如果这个值设定的过小,机械系统也容易发生振动。

 位置环增益(参数Pn100)

该参数决定了位置控制环对负载变化的响应性。增大位置控制增益对负载变化变小,但太大机械系统容易产生振动。

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