Alpha系列伺服电机和 伺服放大器 结构和维修方法 2道
Alpha系列伺服电机和 伺服放大器 结构和维修方法 2 随着自动控制领域的技术飞速发展特别是微电子和电力技术的不断更新伺服控制系统从早期的模拟控制逐步发展到目前大多数厂家普遍使用的全数字控制系统并随着伺服系统的控制的软件化使伺服系统的控制性能有了更多的提高从驱动元器件上从早期的可控硅、GTR、IGBT发展到目前使用较多的智能型功率器件IPM。FANUC公司从1982年开发了使用GTR的PWM交流伺服控制系统1983年形成系列产品先后经过模拟交流伺服、数字交流伺服S系列和现在所生产的数字交流伺服系统Alpha系列。 为了使读者对交流数字伺服系统建立起基本认识在前面第四讲中我们曾经介绍了模拟交流伺服系统在模拟交流伺服系统中位置控制部分是系统中的一部分有大规模集成电路LSI完成而伺服控制的速度电流和驱动是由速度控制单元来完成的在全数字的伺服系统中速度环和电流环都是由单片机控制FANUC的系统设计该部分在系统内部该伺服部分作为系统控制的一部分通常叫做轴卡AXESCARD该部分实现了位置、速度和电流的控制最终将被三角波调制后的PWM信号输出到伺服放大器图5-1简要的描述了轴卡的控制框图
-2所示 图5-1而原来模拟时的交流伺服单元就变成了简单的功率放大器该框图为5数字伺服控制框图 图5-2交流伺服放大器框图 从以上介绍可以看出交流数字伺服系统与前面所介绍的模拟伺服系统控制的原理上都是相同的所不同的是两者实现的结构有极大的区别第一伺服数字化以后改变了以往的控制结构使原来伺服控制的三环控制全部由系统侧实现现在的伺服放大器则变成了名副其实的伺服功率放大器第二系统侧的伺服控制部分轴控制卡是一个子CPU系统采用了高速的DSP处理芯片具有高速高精度的运算能力第三由于伺服系统的软件化使伺服系统能够完成模拟系统不能完成的非线性补偿和高速加工的一些特殊的功能提高了伺服系统的自适应能力第四由于伺服系统的数字化使伺服系统的各相关量都可以通过总线传送到系统侧例如:伺服电流的位置误差速度偏差等可以指导调试人员进行伺服系统性能的完善提高。 目前FANUC生产制造的Alpha系列的伺服产品是一种
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的伺服产品有各种不同的规格都能与目前使用各种系统配套使用伺服控制的PWM指令电缆从控制接口上分为A/B两种类型主轴指令接口采用串行指令电缆。Alpha系列伺服电机和放大器的产品主要有以下特点: 在伺服电机方面 l具有优越的加速性能 l与以往的S系列电机相比减小了伺服电机的重量和长度 l电机的反馈采用了高可靠、高精度的串行位置编码器 在伺服放大器方面 l与前S系列产品相比Alpha系列伺服产品改进了外形结构使用模块化的设计外形尺寸减少了40左右。 l该放大器采用的高速开关的功率驱动器件IPM从而改进了电流环的控制特性 l由于采用了模块化的设计功率模块可以实现回馈制动从而节省了能源 1.数字伺服的关键参数的设定 1柔性齿轮比的设定 在以往的伺服参数中丝杠的螺距和传动机构丝杠和电机轴之间的减速比确定后才可以确定脉冲编码器的脉冲数所调整的参数一般比较固定使用是较为不便。 使用柔性齿轮比功能脉冲编码器的脉冲数可以适应各种不同的传动机构。 图5-3柔性齿轮比参数示意图 图5-3描述了柔性齿轮比参数的实际意义当反馈的脉冲数不能和指令的脉冲数相同时就可以通过该N/M的值进行调整具体的设定方法如下: 当电机为Alpha系列电机伺服为半闭环系统时不管使用的何种串行位置编码器分子上的电机旋转时的位置反馈的脉冲数的值取1000000p/rev。 当不需要柔性齿轮比功能时可以将该轴的N/M值设定为0。 参数PRM3730用于选择是否使用分离型的反馈系统当制定为1时伺服的位置反馈有分离型的接口输入。 2伺服的电机代码和自动设定以及伺
服的优化 在数字伺服的软件中包括了所有电机非负载情况下的最佳的伺服控制参数该参数在机床的调试时将被设定具体方法可以通过伺服设定画面在该画面中集中了各个控制轴的伺服的主要参数请参考图5-4所示。 图5-4伺服设定画面 l初始设定位initialsetbits:1位为0时进行参数自动设定设定完成后该位恢复为1。 l电机代码MotorIDNo:电机的代码099用于对应每种电机 lAMR:当使用Alpha系列电机时该值为0lCMR:指令倍乘比 l柔性齿轮比N/M:根据上述介绍的公式设定 l方向设定DirectionSet:用于设定正确的电机方向 l速度脉冲数Velocitypules:使用Alpha系列电机时8192/819l位置脉冲数Positionpules:当系统为半闭环Alpha系列电机12500/1250 当系统使用全闭环时取决于反馈脉冲数/转 l参考计数器Ref.Counter:用于参考点回零的计数器 在上述的参数设定完成以后当初始设定为的1位为0时该轴的伺服参数会进行自动参数设定设定如果正常完成后该为变为1。一般以上参数都是有机床厂家在机床调试时进行设定的。但是?捎谧远 瓒ǖ牟问 荈ANUC公司在系统设计时非负载情况下调试出来的最佳参数实际上该参数不能够满足各种不同负载和机械条件
伺服系统的诊断下的最佳参数所以一般要根据实际的机床情况进行参数的优化。 2.和维修 伺服系统作为数控系统的功率放大部分故障的发生率一般高于系统在FANUC的系统中4xx为伺服有关的报警提示下面简要介绍一下: 1过载报警400402 400:提示第一轴第二轴报警 401:提示第三轴第四轴报警 当伺服电机的过热开关和伺服放大器的过热开关有效时发生此报警。 ?系统检查原理 伺服放大器侧具有过载检查信号该信号是常闭开关信号当放大器的温度升高引起该开关打开产生报警。一般情况下该开关和变压器的过热开关以及外置放电单元的过热开关串联在一起。该信号的状态在伺服放大器发生报警时通过PWM指令电缆通知给系统。 电机过载开关是检查伺服电机是否过热该信号也为常闭开关信号当该开关打开时产生报警该信号发生报警时通过电机反馈电缆通知系统。 图5-5过载报警示意图 ?诊断方法 当发生400402报警后通过系统的诊断可以确认是那一个轴发生的报警具体诊断的方法如下:
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