> 儀器知識(shí) > 技術(shù)參數(shù) > 西門(mén)子伺服電機(jī)使用前必要的調(diào)試方法流程 伺服電機(jī)技術(shù)指標(biāo)西門(mén)子伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。其工作原理與分相式單相異步電動(dòng)機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多。
作為一種閉環(huán)控制的系統(tǒng)，西門(mén)子伺服電機(jī)和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，我們首先要對(duì)西門(mén)子伺服電機(jī)進(jìn)行一個(gè)必要的調(diào)試階段，其步驟如下：
1、初始化參數(shù)
在接線之前，先初始化參數(shù)。在控制卡上:選好控制方式;將PID參數(shù)清零;讓控制卡上電時(shí)默認(rèn)使能信號(hào)關(guān)閉;將此狀態(tài)保存，確?？刂瓶ㄔ俅紊想姇r(shí)即為此狀態(tài)。
在伺服電機(jī)上:設(shè)置控制方式;設(shè)置使能由外部控制;編碼器信號(hào)輸出的齒輪比;設(shè)置控制信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，建議使伺服工作中的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)9V的控制電壓。比如，山洋是設(shè)置1V電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，出廠值為500，如果你只準(zhǔn)備讓電機(jī)在1000轉(zhuǎn)以下工作，那么，將這個(gè)參數(shù)設(shè)置為111。
2、接線
將控制卡斷電，連接控制卡與伺服之間的信號(hào)線。以下的線是必須要接的:控制卡的模擬量輸出線、使能信號(hào)線、伺服輸出的編碼器信號(hào)線。復(fù)查接線沒(méi)有錯(cuò)誤后，電機(jī)和控制卡(以及PC)上電。此時(shí)電機(jī)應(yīng)該不動(dòng)，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，如果不是這樣，檢查使能信號(hào)的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，檢查控制卡是否可以正確檢測(cè)到電機(jī)位置的變化，否則檢查編碼器信號(hào)的接線和設(shè)置
3、試方向
對(duì)于一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果反饋信號(hào)的方向不正確，后果肯定是災(zāi)難性的。通過(guò)控制卡打開(kāi)伺服的使能信號(hào)。這是伺服應(yīng)該以一個(gè)較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是傳說(shuō)中的"零漂"。一般控制卡上都會(huì)有抑制零漂的指令或參數(shù)。使用這個(gè)指令或參數(shù)，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過(guò)這個(gè)指令(參數(shù))控制。如果不能控制，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)增加;給出負(fù)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)減小。如果電機(jī)帶有負(fù)載，行程有限，不要采用這種方式。測(cè)試不要給過(guò)大的電壓，建議在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù)，使其一致。
4、抑制零漂
在閉環(huán)控制過(guò)程中，零漂的存在會(huì)對(duì)控制效果有一定的影響，一般需要將其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零。由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性，所以，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)為零。
5、建立閉環(huán)控制
再次通過(guò)控制卡將伺服使能信號(hào)放開(kāi)，在控制卡上輸入一個(gè)較小的比例增益，至于多大算較小，這只能憑感覺(jué)了，如果實(shí)在不放心，就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和伺服的使能信號(hào)打開(kāi)。這時(shí)，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動(dòng)指令大致做出動(dòng)作了。
6、調(diào)整閉環(huán)參數(shù)
細(xì)調(diào)控制參數(shù)，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動(dòng)，這是必須要做的工作，而這部分工作，更多的是經(jīng)驗(yàn)，這里只能從略了。
西門(mén)子伺服電機(jī)操作注意
當(dāng)機(jī)械設(shè)備開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)前須配合其使用者參數(shù)調(diào)整設(shè)定值。若未調(diào)整到相符的正確設(shè)定，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失去控制或發(fā)生故障。
機(jī)器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)前請(qǐng)確認(rèn)是否可以隨時(shí)啟動(dòng)緊急停機(jī)裝置。
當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)禁止接觸任何旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)零件否則可能會(huì)造成人員受傷。
為了避免意外事故請(qǐng)先分開(kāi)機(jī)械設(shè)備的連軸器及皮帶等使其處于單獨(dú)的狀態(tài)再進(jìn)行*次試運(yùn)轉(zhuǎn)。 在伺服電機(jī)和機(jī)械設(shè)備連接運(yùn)轉(zhuǎn)后如果發(fā)生操作錯(cuò)誤則不僅會(huì)造成機(jī)械設(shè)備的損壞有時(shí)還可能導(dǎo)致人身傷害。
強(qiáng)烈建議先在無(wú)負(fù)載情況下測(cè)試伺服電機(jī)是否正常運(yùn)作之后再將負(fù)載接上以避免不必要的危險(xiǎn)。
橡膠拉力機(jī)是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿從而帶動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)的電子拉力機(jī)，既然是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，那就會(huì)存在電機(jī)的選型問(wèn)題，究竟是步進(jìn)電機(jī)好呢還是伺服電機(jī)好？欲搞清楚這個(gè)問(wèn)題，在這里首先向廣大用戶說(shuō)明一下步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別。
一、低頻特性不同。
步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。表現(xiàn)在外像上就是步進(jìn)電機(jī)的噪音比較大。
二、矩頻特性不同。
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。所以在需要高速高力矩的輸出時(shí)，步進(jìn)電機(jī)是不適合的。
三、過(guò)載能力不同。
步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。例如我廠生產(chǎn)的橡膠拉力機(jī)上采用的松下交流伺服系統(tǒng)，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。
通過(guò)以上三點(diǎn)的對(duì)比，廣大用戶是否對(duì)步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的選擇有了更清楚的認(rèn)識(shí)了呢？當(dāng)然，步進(jìn)電機(jī)也有他最大的優(yōu)點(diǎn)價(jià)格經(jīng)濟(jì)，但是既然選擇檢測(cè)設(shè)備，不要因?yàn)橐稽c(diǎn)點(diǎn)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)而忽略了重要的性能要求。
1、高效率化 盡管高效化一直都是伺服系統(tǒng)重要的發(fā)展課題，但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的高效率：比如永磁材料性能的改進(jìn)和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；也包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效率化：包括逆變器驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化，加減速運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化，再生制動(dòng)和能量反饋以及更好的冷卻方式等。 2、直接驅(qū)動(dòng) 直接驅(qū)動(dòng)包括采用盤(pán)式電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動(dòng)，由于消除了中間機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的（如齒輪箱）傳遞誤差，從而實(shí)現(xiàn)了高速化和高定位精度。而直線電機(jī)容易改變形狀的特點(diǎn)可以使采用線性直線機(jī)構(gòu)的各種裝置實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化?！ ?、高速、高精、高性能化 采用更高精度的編碼器，更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP，無(wú)齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)指標(biāo)（控制速度、控制精度）提高?！ ?、一體化和集成化? 電動(dòng)機(jī)、反饋、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊的縱向一體化成為當(dāng)前小功率伺服系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。有時(shí)我們稱這種集成了驅(qū)動(dòng)和通訊的電機(jī)叫智能化電機(jī)，有時(shí)我們把集成了運(yùn)動(dòng)控制和通訊的驅(qū)動(dòng)器叫智能化伺服驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和控制的集成使三者從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)行、維護(hù)都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)和工程師使用習(xí)慣的挑戰(zhàn)，因此很難成為主流，在整個(gè)伺服市場(chǎng)中是一個(gè)很小的有特色的部分?！ ?、通用化 通用型驅(qū)動(dòng)器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下，方便地設(shè)置成V/F控制、無(wú)速度傳感器開(kāi)環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場(chǎng)合，可以驅(qū)動(dòng)不同類(lèi)型的電機(jī)，比如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，也可以適應(yīng)不同的傳感器類(lèi)型甚至無(wú)位置傳感器?？梢允褂秒姍C(jī)本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。 6、智能化? 現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動(dòng)器都具備負(fù)載慣量測(cè)定和自動(dòng)增益調(diào)整功能，有的可以自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)，自動(dòng)測(cè)定編碼器零位，有些則能自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等控制功能和驅(qū)動(dòng)結(jié)合在一起，對(duì)于伺服用戶來(lái)說(shuō)，則提供了更好的體驗(yàn)?！ ?、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化 將現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、甚至無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中，已經(jīng)成為歐洲和美國(guó)廠商的常用做法。現(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)就是如何適應(yīng)高性能運(yùn)動(dòng)控制對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、可靠性、同步性的要求。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)大規(guī)模分布式控制裝置的需求上升，高檔數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字伺服的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。模塊化不僅指伺服驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、再生制動(dòng)模塊、通訊模塊之間的組合方式，而且指伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部軟件和硬件的模塊化和可重用?！ ?、專用化和多樣化? 雖然市場(chǎng)上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列，但是為某種特定應(yīng)用場(chǎng)合專門(mén)設(shè)計(jì)制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)和嵌入式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)出現(xiàn)，分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無(wú)刷伺服電機(jī)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高效率、大批量和自動(dòng)化，并引起國(guó)內(nèi)廠家的研究。
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