伺服电机20166.doc

1、PWM 方式 .........................................................2 2、 变频调速电动机..................................................2 2.1 异步电动机 ..................................................2 3、送料.............................................................2 4、制作袋子.........................................................3 5、伺服电机.........................................................41 1、、PWMPWM 方式方式脉冲宽度调制人式(Pulse W1dth Modulation)，简称 PwM 方式这种方法 的特点是，变频器在改变输出频率的同时也改变了电压的脉冲占空比PwM 只 需控制逆变电路便可实现通过改变脉冲宽度来改变输出电压幅值，通过改变 调制周期可以控制其输出频率。

在脉宽调制中，若脉冲系列的占空比遵循正弦 规律，则输出电流的波形接近于正弦波，称为正弦波脉宽调制，简称 sPwM这 种方式大大减少了负载电流中的高次谐波2 2、、 变频调速电动机变频调速电动机变频是近代对异步电动机进行起动和调速时采用的主要办法，也适用 于同步电动机调速，为配合变频调速，必须选用变频调速专用电动机，该电动 机应该是高效的变频调速电动机可分为异步电动机和同步电动机 T-VERTER N2 系统的变频器，220V，1.5KW外部模拟量信号种类选择 0- 10VDC， 型号：N2-202，单相/三相共用，马力数：2HP,电机功率 1.5KW,额定电流 7.5A, 输入最大电压三相 200～240V±10%，50/60Hz±5%，输出最大电压三相 200～ 240V. 控制回路端子台2.1 异步电动机异步电动机主电机选择三相异步电动机，异步电动机由于具有结构简单，价格低 廉，运行可靠，无需经常维护等一系列优点，在交流传动领域内得到了最广泛 应用异步电动机纳基本结构及工作原理：异步电动机主要由磁路、电路和机械三部 分组成异步电动机定子上磁通和转子电流相互作用产生电磁转矩其中，主 磁通是以一定的转速旋转，转子绕组中的电流是绕组本身切割旋转磁场的磁力 线而感应产生的。

因此，转子的速度必须 小于定子磁场的转速（即所谓“异步” ）主轴传动系统通常由交流异步电动机、矢量控制变频器构成；进给系统 通常有两大类型，第—种类型是由步进电动机及驱动器构成的步进进给系统， 第二种类型是由交流伺服电动机及驱动器构成的交流伺服进给系统 型号：Y80Mz-43 3、送料、送料由于伺服电机只有在热刀抬起到落下的过程中可以送料，因此主电机和伺 服电机之间的协调很重要，如果不恰当，就会出现堵料，造成损失，控制系统 通过主电机提供的一些中断信号来协调主电机和伺服电机的工作于是在主电 机的导辊的圆周上按有两个感应磁铁，上方有两个霍尔元件传感器，分别作为 启动拉袋信号和高位停车信号当切刀和烫排离开最低位时，有一定高度时， 拉袋传感器磁铁首先旋转到正上方，此时两个伺服电机开始牵引和送料 当发出运行指令后，控制器接通主电机继电器，主电机开始运转，切刀开 始上下运动，切刀位置信号由霍尔传感器传回控制器，当切刀运行到特定位置 后，控制器发出相应指令（如发送伺服电机脉冲开始送料等）完成相应的任务 当发出停止指令时，系统将在切刀离最低位的时候停止主电机先停伺服再 停主电机）切刀位置示意图用 VISO 画）。

4 4、制作袋子、制作袋子点击触摸屏自动运行按钮，主变频电机工作，通过机械连杆带动烫排和切 刀上下往复运动，当伺服信号导通时，由 CPU 发送脉冲控制伺服电机运转，脉 冲的个数决定了伺服电机转动的圈数，脉冲的频率决定了伺服电机的转速，伺 服电机通过同步带带动送料辊送料，伺服电机必须在切刀下降到最低位时前完 成定位，当切刀和烫排下切后，胶袋成形，当切袋个数到达预设个数或按下停 止按钮时，在完成当前胶带后停机，切刀和烫排停在高位停车处制袋机一般具有两种封切方式：空白袋定长封切和寻标封切，当选择空白袋 定长封切时色标光电眼不起作用，cpu根据切袋长度、机械传动比、伺服驱 动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及送料辊的周长，计算出伺服系 统 定位所需要的脉冲数，然后由驱动器驱动伺服电机带动送料辊转动送出一定长 度 的胶袋，从而实现白袋定长封切；当选择寻标封切时，其过程如下，伺服启动 信 号导通，伺服电机按照控制系统预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色，如图3 所示，cpu 接收到追色信号时，通过中断方式立 即 停止伺服电机一般追色长度为10mm，并且要求追色信号只能在追色范围内起 作用，其它范围内需屏蔽掉其干扰信号。

追色封切调试时，在人机界面上设定 好 伺服电机的恒速速度，先将加速时间、减速时间设长，再调低速追色速度，尽 可 能提高低速追色速度，以追色平稳、准确为准调整好追色速度后，再调加速 时 间、减速时间，尽可能调短加减速时间，以胶袋与出料辊不发生相对滑动及追 色 平稳为准Cpu 程序在追色封切时，对追色信号记数，连续三次检测不到时， cpu停止各电机运转，并驱动报警器报警同时CPU对批量记数，当批量达到 预警值时，CPU驱动报警器报警提示 寻标速度曲线图袋长 D (mm) 袋长 D (mm) 色标，由电眼传感器 检测 色标检测区间：一般设为距离色标±x mm 进入色标检测区间伺服电 机应低速运行，以便一检 测到色标准确停止并定位 x x 塑料膜 伺服电机牵引 通过按运行键（或由控制器，或由触摸屏发命令），伺服驱动器首先输出一个控制信号以启动变频器，变频器驱动主电机，主电机带动刀架，当刀架上升到一定位置引发一个启动伺服电机的信号，伺服驱动器接收到该信号后，若为切切白袋白袋（（即不检测色标，亦即定长模式），则伺服系统按加速、匀速、减速方式牵引塑料膜走完定长 D（mm）并停止，等待切刀切下，由于主电机周而复始的运行；下一个启动伺服电机的信号到来时，伺服系统又按加速、匀速、减速方式牵引塑料膜走完定长并停止，等待切刀切下。

若为切色袋切色袋，则伺服系统按加速、匀速、减速方式牵引塑料膜走完定长 D-x（mm）并保持低速运行，直到色标信号到来时停止，等待切刀切下；下一个启动伺服电机的信号到来时，伺服系统又按加速、匀速、减速方式牵引塑料膜走完定长 D-x（mm）并保持低速运行直到色标信号到来时停止，等待切刀切下若一直走完 D+x（mm）仍未找到色标，则停止，若设有 k 次未找到色标信号停机时，则在第 K 次未找到色标信号且检测到刀架高位信号时取消变频器的控制信号而停机当按下停止键（或由控制器，或由触摸屏发命令）时，则在检测到刀架高位信号时取消变频器的控制信号停机当设有分组切袋，每组 n 个，组间隔 t（*0.1）秒时，则当当前组切完第n 个袋时，在 t（*0.1）秒内，即便有启动伺服电机的信号，亦不启动伺服电机，同时输出一个蜂鸣器控制信号当 t=0 时，不停伺服电机1） 切袋行程： 即总行程 （2） 追色行程：如当前切袋行程为 1000，追色行程为 100，设定的最高运行 速度为 1000RPM，最低运行速度为 10RPM则在正常运行时的速度如行程 关系如下图所示：10RPM 追色行程 200 电机速度 追色时最大切袋行程 1100 1000RPM 加减速时间 100 100 设置的切袋行程 1000 (3) 启动速度：即电机在每一行程运行时的起始速度，也即最低运行速度。

如上图所示的 10RPM （4）最高速度：即电机在每一行程运行时的最高运行速度如上图所示的 1000RPM （1） 加减速时间：即电机在运行时从最低速度加速到最高速度所需要的时间2）追色速度为设定的电机启动速度 （3）从上图可知系统将会在剩余追色行程的 2 倍的位置开始追色若在切袋 总行程范围内没有检测到有效的色标则丢色出错计数器加 1 （8）若切白袋，如切袋行程设定为 1000则在运行时，伺服电机运行到 1000 的位置便 会停止即在切白袋时将不考虑追色行程5 5、伺服电机、伺服电机本机采用的伺服系统为南京埃斯顿公司生产的EDB 系列伺服，驱动单元采用美 国 TI 公司最新数字信号处理器DSP 为核心，选用三菱公司工业级智能功率模块 （IPM），而且所选IPM 的容量比通常标定相同功率的同类伺服产品要大一个等 级，因而具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大等特点；采用自抗 扰 控制和速度观测控制，比传统的PI 控制技术具有更好的动态和稳态性能；支持 多种通讯方式，RS232,RS422/RS485,CAN 或Profibus；驱动器将位置控制、速 度控制、转矩控制这三种控制方式合为一体，并且可以进行各控制模式的动态 切换， 使用更加灵活柔性；具备控制超速、过流、过载、主电源过压欠压、编码器异 常、 制动异常、位置偏差等多项检测与诊断，使控制过程一目了然。

电机为三 相 永磁同步伺服电机，具有三倍过载能力，3000RPM 的额定转速，2500p/r 的码 盘 反馈脉冲精度 机械参数： 机械传动减速比1：3 胶辊直径66mm 精度要求：袋长精度小于0.5mm，伺服电机编码器脉冲数为2500P/R，通过四倍 频转换后，分辨精度达到10000p/r,即v 伺=360°/10000=0.036°，电机输出到 送料辊有3:1 的减速比，实际检测精度达到： v 辊=360°/(10000×3)=0.012° 对应的袋子长度分辩精度为： vl 辊=πD×(0.012°/360°)=207.24×0.000033=0.006839mm 故其本身误差远远小于0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑，停车时抖动，故要根据伺服电机的起停速度调整合适的速度 环、 位置环增益与加减速时间，调试过程如下： a）将位置环增益即先设在较低值，然后在不产生异常响声和振动的前提下，逐 渐增加速度环的增益至最大值 b）逐渐降低速度环增益值，同时加大位置环增益在整个响应无超调、无振动 的前提下，将位置环增益设至最大 c）速度环积分时间常数取决于定位时间的长短，在机械系统不振动的前提下， 尽量减小此值。

d）随后对位置环增益、速度环增益及积分时间常数进行微调，找到最佳值 e）适当调整位置指令一次滤波时间常数 调试参数如下： 参数号参数名称数值 Pn013 速度环增益300 Pn014 速度环积分时间常数250 Pn015 位置环增益25 Pn017 位置前馈20 Pn018 转矩滤波时间常数8 Pn022 电子齿轮分子100 Pn023 电子齿轮分母7 Pn024 位置指令一次滤波时间常数10 Pn025 前馈滤波 10选用低惯性高转速的伺服电机作为主要运动机构，保证在频繁启动负载下自身 运动的平稳性与快速响应性选用型号：松下 MINAS A4 系列 AC 伺服电机和驱动器驱动器型号为 MDDDT5540.型号说明： 符号MDDDT5540说明A4 系列 D 型功率器件的最大额定电流--50A单\三相 220V电源检测器额定电流--40A额定电压额定电流所配电机额定输出功率频率INPUT200-240V11A-----------------50/60HZOUTPUT103V9.4A1.5KW0-333.3HZ电机选用配套的 MHMA152P1G 型号的电机符号MHMA152P说明类型：大惯量（500w-5.0kw）电机额定输出1.5kw电压规格200V旋转编码器规格：增量式，脉冲数2500P/。