全数字式交流伺服驱动器在自控系统中的应用微特电机
全数字式交流伺服驱动器在自控系统中的应用
全数字式交流伺服驱动器在自控系统中的应用 2011年12月04日 来源: 一、引言上海玉菱铝塑管包装有限公司的1台铝塑管切割机是1998年投产运行的,其控制系统是通过PLC控制步进电机,这种控制模式已经落后,整个系统存在以下缺点:·参数的调整和整个系统的调试难度大; ·继电器控制,故障率高,维护困难,严重制约着生产的稳定运行; ·产品的废品率高。·上海理工大学数控数显实验室受其委托,对其设备进行全数字化技术改造,以实现数控加工,提高劳动生产率,降低产品的废品率。二、系统概况整个系统的核心是全数字式交流伺服驱动器的输入、输出信号通过PLC与触摸屏的通信,完成对整个系统的自动控制,实现铝塑管的准确切割(切割误差小于0.2mm)。其系统框图如图1 所示。
图1 系统框图
三、系统设备配置根据产品生产的要求,从经济性的角度出发,选择控制系统的元器件:1、伺服系统器件的选择选用松下大型MINAS V系列的全数字式交流伺服驱动器MDD203AIV(其主要性能指标:适配电机的额定功率为2000W,电源电压为3相220V,编码器类型为2500P/R,与驱动器配套使用的交流伺服电机为MDM202A1。2、主控系统器件的选择选用松下FPO系列化产品C16T(NPN 型,输入与输出均为8个点)3、人机交互界面的选择选用我国台湾的HITECH人机触摸屏(配有强大的功能软件ADP3)。四、控制系统设计控制系统的核心器件是FPOC16T,其输入信号包括:交流伺服驱动器的输出信号(编码器零位脉冲输出,报警输出)、色标传感器信号和变频器报警信号。其输出信号包括:交流伺服驱动器的输入信号(脉冲输入信号,脉冲方向输入信号)、变频器启动信号及频率设定选择信号、高频焊接信号。PLC的I/O(输入与输出)信号分配如图2所示。
图2 PLC 输入和输出信号分配
可见,控制系统的核心任务是完成交流伺服驱动器信号的控制。五、交流伺服驱动器主控回路设计1、主回路主回路中驱动器上的U,V,W 及E号端子与伺服电机主回路航空插头的A,B,C及D号端子必须按次序一一对应地连接,否则有可能使驱动器或伺服电机造成损害。交流伺服驱动器接线端子如图3所示。
图3 交流伺服驱动器接线端子
2、控制回路(1) 联接器CN I/F信号线(50 针):作为外部控制信号的输入/输出。其注意事项是:·用24V,d.c.的电源,作为控制信号的供电。 ·伺服驱动器与其它设备间的连线应尽量短(3m以内)。 ·控制线与电源线应尽量隔开(大于30cm),并且不要将它们捆在一起或放在同一接线槽内。 ·对于CN I/F 信号线应采用双绞屏蔽线,并且将屏蔽线与驱动器的信号地(GND)连在一起。(2) 联接器CN SIG信号线(20 针):作为伺服电机编码器的连接线。其注意事项是: ·将屏蔽线同CN SIG的GND引脚相连,将电机屏蔽线同驱动器屏蔽线相连接。 ·电缆线最长的长度为20m,若太长,驱动器内保证编码器正常工作的输出电压(5V)会有损失,从而使编码器不能正常工作。此时应调节伺服驱动器在前面板上的PG电位器,调节PG可使起始电压在4.75--5.25V之间。 ·同电源线(R,S及T)相隔距离应尽量远(大于30cm),并且避免捆在一起或接在同一接线槽内。六、交流伺服驱动器用户参数设置松下大型MINAS V系列的全数字式交流伺服驱动器MDD203AIV有一系列的参数,通过这些参数的设置和调整,用户可以改变系统的性能和功能。调试前应首先设置的参数有: 1、参数No.02:设置驱动器控制方式为“0”———位置(脉冲)控制方式; 2、参数No.25:设置指令脉冲分/ 倍频分子为“10000”;3、参数No.26:设置指令脉冲分/ 倍频分母为“1000”; 4、参数No.29:设置指令脉冲输入方式为“3”——— 选择脉冲串指令输入及符号输入。注意:在位置控制方式时,通过对No.25及No.26参数的设置,可以很方便的与各种频率的指令脉冲源相匹配,以达到用户理想的控制分辨率(即:角度/脉冲)。因二者的值差异过大会造成控制精度下降,所以推荐设 置No.25/No.26(即:电子齿轮比)为:1/50< 电子齿轮比<20。在生产线上安装调试时,伺服电机在停止或运行状态中会发生振荡和噪声,即不能在负载条件下获得最合适的响应和稳定性,此时需要进行基本增益调整。在位置控制方式时,在工作现场进行基本增益调整的用户参数有:1、设置参数No.03的值至较大值而不至于发生振荡为止;2、设置速度环积分时间常数参数No.04 较小值,其值越小,位置偏差值相减越快;3、设置位置环增益参数No.20 较大而不发生振荡为止;4、设置参数No.21,将速度前馈系数设置为最小(0%)。增益调整时应注意的事项:1、增益的最优值依负载而定,若负载变化,则需要重新调整。2、若位置环增益过大,机械刚性较高,有可能导致振荡。3、若采用驱动器的速度环而外加位置环单元,伺服系统的位置环增益会由于速度指令输入增益参数的改变而改变。4、若增益设置值过大,会引起振荡,这时应减小设置值从而停止振荡。若不能停止振荡,则关掉电源和伺服系统信号,然后再开启电源将增益恢复到较小的值。七、结束语本自动控制系统经过合适的选型,认真的硬件配置及完善的程序设计,完全满足铝塑管准确切割的要求,该系统自2000年5月投入运行至今,一直运转良好,得到了用户的好评。(end)
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