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知识功能介绍伺服电机分析和排除如何判断 资讯分享伺服电机注意事项

文章来源: 上传时间:2019-11-09 浏览次数:
文章摘要:以实例解析如何实现PLC控制伺服电机运用方式1. 脉冲序列版本(集成了脉冲,模拟量,USS/MODBUS)2. PROFINET通讯版本SINAMICS V90 脉冲版本可以实现内部定位块功能,同时具

        以实例解析如何实现PLC控制伺服电机运用方式1. 脉冲序列版本(集成了脉冲,模拟量,USS/MODBUS)2. PROFINET通讯版本SINAMICS V90 脉冲版本可以实现内部定位块功能,同时具有脉冲位置控制,速度控制,力矩控制模式。下图所示为脉冲串指令速度控制模式(PTI)下的默认接口定义,符合标准的应用习惯。同时只允许使用一个脉冲输入通道,其他控制信号也可以自由分配到数字量输入和输出端子上,请参见操作手册。数字量输入,支持NPN和PNP两种类型。接线图中的24V电源如下:1、用于SINAMICS V90的24V电源。所有的PTO信号都必须连接至使用同一24V电源的控制器,如SINAMICS V90。2、隔离的数字量输入电源,可使用控制器电源。3、隔离的数字量输出电源,可使用控制器电源。SINAMICS V90 伺服驱动电机抱闸信号(仅用于 SINAMICS V90 200 V 驱动)。SINAMICS V90 200 V 驱动需要使用外部继电器来连接电机抱闸。SINAMICS V90 脉冲序列版本的系统接线图SINAMICS V90 PROFINET 版本的系统接线图1、SIMOTICS S-1FL6 低惯量电机 SH20、SH30 及SH40 使用电缆型连接器。2、此处所展示的抱闸电缆连接仅适用于 V90 400 V 驱动。V90 200 V 驱动需要使用外部继电器来连接电机抱闸电缆。3、SINAMICS V90 PTI 驱动必须通过设定值电缆连接继电器,而 SINAMICS V90 PROFINET 驱动通过 I/O 电缆连接继电器。4、必须使用 I/O 电缆来实现 SINAMICS V90 PROFINET 200 V 驱动的抱闸控制,并实现除 PROFINET 通讯之外需要额外 DI/DO 的应用。根据以上可知,PLC控制伺服电机运用到的方式有以下三种: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、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。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反馈以做运算用。

        伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。分为直流和交流伺服电动机两大类,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。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有,机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电,信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电,信号转换成转轴的角位移或角速度。  工作原理  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的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移。  因为,伺服电机厂家本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精,确的控制电机的转动,从而实现精,确的定位,可以达到0.001mm。  直流和交流伺服电机  1、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。   2、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。  交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:  交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。 3、直流伺服电机分为有刷和无刷电机。  有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便,产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏,感的普通工业和民用场合。  刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。 伺服电机选型计算  1、转速和编码器分辨率的确认。 2、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。 3、再,生电阻的计算和选择,对于伺服,一般2kw以上,要外配置。 4、电缆选择,编码器电缆双绞屏,蔽的,对于伺服等日系产品绝,对值编码器是6芯,增量式是4芯。5、计算负载惯量,惯量的匹配,伺服电机为例,部分产品惯量匹配可达50倍,但实际越小越好,这样对精度和响应速度好。

        有时候我们容易对电磁制动,再生制动,动态制动的作用混淆,选择了错误的配件。以下对这几个概念加以澄清。 动态制动器由动态制动电阻组成,在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离. 再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线,经阻容回路吸收. 电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴. 三者的伺服电机区别 (1)再生制动的工作是系统自动进行,而动态制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制. (2)再生制动必须在伺服器正常工作时才起作用,在故障,急停,电源断电时等情况下无法制动电机.动态制动器和电磁制动工作时不需电源. (3)电磁制动一般在SV OFF后启动,否则可能造成放大器过载.动态制动器一般在SV OFF或主回路断电后启动,否则可能造成动态制动电阻过热. 选择配件的注意事项 (1)有些系统要维持机械装置的静止位置需电机提供较大的输出转矩且停止的时间较长,如果使用伺服的自锁功能往往会造成电机过热或放大器过载.这种情况就要选择带电磁制动的电机. (2)有些系统如传送装置,升降装置等要求伺服电机能尽快停车.而在故障,急停,电源断电时伺服器没有再生制动无法对电机减速.同时系统的机械惯量又较大,这时对动态制动器的选择要依据负载的轻重,电机的工作速度等. (3)有的伺服器有内置的再生制动单元,但当再生制动较频繁时可能引起直流母线电压过高,这时需另配再生制动电阻.再生制动电阻是否需要另配,配多大 的再生制动电阻可参照相应样本的使用说明.需要注意的是一般样本列表上的制动次数是电机在空载时的数据.实际选型中要先根据系统的负载惯量和样本上的电机惯量,算出惯量比.再以样本列表上的制动次数除以(惯量比+1).这样得到的数据才是允许的制动次数。



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