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三菱三菱 MITSUBISHI 三菱伺服系统教育训练讲义三菱伺服系统教育训练讲义 课程名称 三菱泛用课程名称 三菱泛用AC伺服系统基本及应用伺服系统基本及应用 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 何谓伺服何谓伺服 SERVO语源自拉丁语语源自拉丁语 原意为 原意为奴隶奴隶的意思 取原意称 的意思 取原意称 依指令确实执行动作之驱动装置 能够 依指令确实执行动作之驱动装置 能够高精度的灵敏动作表现 自我动作状态 常时确认 高精度的灵敏动作表现 自我动作状态 常时确认 日本工业规格 日本工业规格JIS定义 定义 伺服机构是监控物体 的位置 方位 姿势等 追随目标的任意变化量 的控制系统 伺服机构是监控物体 的位置 方位 姿势等 追随目标的任意变化量 的控制系统 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 伺 服 机 构 系 统伺 服 机 构 系 统 伺服机构系统 大致上可分为下例几项 伺服机构系统 大致上可分为下例几项 1 指令部 动作指命信号的输出装置 2 控制部 接收控制指令 并驱动马达的装置 3 驱动 检出部 驱动控制对象 并检出状态的装置 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 伺 服 马 达 的 种 类伺 服 马 达 的 种 类 伺服马达的种类 大致可区分成 1 伺服马达的种类 大致可区分成 1 同步形同步形 采用永磁式同步马达 停电时发电效应 因此 煞车容易 但因制程材料上的问题 马达容量 受限制 回转子 永久磁铁 固定子 线圈 2 采用永磁式同步马达 停电时发电效应 因此 煞车容易 但因制程材料上的问题 马达容量 受限制 回转子 永久磁铁 固定子 线圈 2 感应形感应形 感应形马达与泛用马达构造相似 构造坚固 高速时转矩表现良好 但马达较易发热 容量 7 5KW以上 大多为此形式 回转子 固定子皆为线圈 3 感应形马达与泛用马达构造相似 构造坚固 高速时转矩表现良好 但马达较易发热 容量 7 5KW以上 大多为此形式 回转子 固定子皆为线圈 3 直流形直流形 直流伺服马达 有碳刷运转磨耗所产生粉尘的问 题 于无尘要求的场所就不宜使用 以小容量为 主 回转子 线圈 固定子 永久磁铁 整流子 磁刷 直流伺服马达 有碳刷运转磨耗所产生粉尘的问 题 于无尘要求的场所就不宜使用 以小容量为 主 回转子 线圈 固定子 永久磁铁 整流子 磁刷 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI SM 同 步 伺 服 马 达同 步 伺 服 马 达 特长优点 特长优点 1 免维护 免维护 2 耐环境性佳 耐环境性佳 3 转矩特性佳 大转矩 转矩特性佳 大转矩 4 停电时可发电剎车 停电时可发电剎车 5 尺寸小 重量轻 尺寸小 重量轻 6 高效率 缺点 高效率 缺点 1 AMP较较DC形构造复杂 形构造复杂 2 MOTOR及及AMP必需必需1 1 搭配使用 搭配使用 3 永久磁石有消磁的可能 永久磁石有消磁的可能 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI IM 感 应 形 伺 服 马 达感 应 形 伺 服 马 达 特长优点 特长优点 1 维护容易 维护容易 2 耐环境性佳 耐环境性佳 3 高速时 转矩特性佳 高速时 转矩特性佳 4 可制做大容量 效率佳 可制做大容量 效率佳 5 构造坚固 缺点 构造坚固 缺点 1 小容量机种 效率差 小容量机种 效率差 2 AMP较较DC形构造复杂 形构造复杂 3 停电时 无法动态剎车 停电时 无法动态剎车 4 隋温度变动影响特性 隋温度变动影响特性 5 AMP与与MOTOR必需必需1 1 使用 使用 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI DC 直 流 形 伺 服 马 达直 流 形 伺 服 马 达 特长优点 特长优点 1 伺服驱动器构造简单 伺服驱动器构造简单 2 停电时可发电剎车 停电时可发电剎车 3 体积小 价格低 体积小 价格低 4 效率佳 缺点 1 整流子外围需定期保养 2 碳刷磨耗产生 碳粉 无法 应用于要求凊絜的场所 3 因整流器碳刷的问题 高速 时转矩差 4 永久磁石有消磁的可能 效率佳 缺点 1 整流子外围需定期保养 2 碳刷磨耗产生 碳粉 无法 应用于要求凊絜的场所 3 因整流器碳刷的问题 高速 时转矩差 4 永久磁石有消磁的可能 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 1 相对值型编码器相对值型编码器 2 绝对值型编码器绝对值型编码器 项 目项 目相对值形编码器相对值形编码器绝对值形编码器绝对值形编码器 输出内容输出内容 回转角度 变化相对值脉波输出 绝对值输出 回轻角度的绝对值输 出 停止时的 对应 停止时的 对应 停电中娈动位置时 需于 复电后重新做原点复归 停电再复电后不需再做 原点复归 构造价格构造价格构造简单 且便宜 构造复杂 且昂贵 ENCODER的种 类 ENCODER的种 类 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 相 对 值 编 码 器相 对 值 编 码 器 Incremental Encoder 回转圆盘上有很多的光学刻度设计 当发光二极体的光源 通过固定式刻度盘 回转圆盘时 随时检测出刻度变换的 相对电气信号位置装置 当回转圆盘转动时 连续脉波数的累计数值取得 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 绝 对 值 编 码 器绝 对 值 编 码 器 Absolute Encoder 马达轴安装绝对值编码器 常时对马达轴位置做俭测工作 及脉波计数工作 当断电再复电后不需再做原点复归 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI INC及及ABS指令方式指令方式 位置决定时的位置指命方式 位置决定时的位置指命方式 1 INC 必需对位置值加以计算 必需对位置值加以计算 Roll等 往返运动时一定位 置量的控制系统 等 往返运动时一定位 置量的控制系统 2 ABS 直接下达位置值 可用于 直接下达位置值 可用于XY轴 轴 table等 一般的机械 均可使用 于指命程序中较为简便 等 一般的机械 均可使用 于指命程序中较为简便 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 增 量 型 定 位 控 制增 量 型 定 位 控 制 A A 10 B B 20 C C 30 D D 40 P1 10 P2 10 P3 10 P4 30 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 绝 对 型 定 位 控 制绝 对 型 定 位 控 制 A A 10 B B 20 C C 30 D D 40 P1 20 P2 30 P3 40 P4 10 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 伺服系统的最大特色 透过回馈信号的控制方式 可做指令值与目标值 的比较 因而大幅减少误差状况 何谓回馈信号 向控制对象下达指令后 正确的追踪并查明现在值 且 随时回馈控制内容的偏差值 待目标物到达目的地后 回馈位置值 如 此反复动作 控制流程 检测机械本体之位置检出 回路为封闭系统 称之为闭回 路 相反 检测马达轴或机械轴端 之回路系统就称为半闭回路 伺服系统的最大特色 透过回馈信号的控制方式 可做指令值与目标值 的比较 因而大幅减少误差状况 何谓回馈信号 向控制对象下达指令后 正确的追踪并查明现在值 且 随时回馈控制内容的偏差值 待目标物到达目的地后 回馈位置值 如 此反复动作 控制流程 检测机械本体之位置检出 回路为封闭系统 称之为闭回 路 相反 检测马达轴或机械轴端 之回路系统就称为半闭回路 伺 服 的 原 理 构 成伺 服 的 原 理 构 成 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 伺 服 控 制 回 路 的 组 成伺 服 控 制 回 路 的 组 成 SERVO内部信号流程图内部信号流程图 依回馈方式可分为三种 依回馈方式可分为三种 1 位置回路位置回路 编码器脉波信号 位置控制单元 2 速度回路速度回路 编码器脉波信号 速度控制单元 3 电流回路电流回路 编码器脉波信号 电流控制单元 各控制回路的响应速度依序为 电流 各控制回路的响应速度依序为 电流 速度 速度 位置位置 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 定位方式比较定位方式比较 分 类 速度控制方式位置控制方式 方 式 分 类 速度控制方式位置控制方式 方 式 Limit switch 方式脉波计数方脉波指令方 硬 体 构 成 硬 体 构 成 INV 感应马达 Brake 减速用开 关 停止用开关 PLC DA模组 高 速Counter INV 感 应马达 Encoder PLC 定位模组 侍 服驱动器 侍服马达 含Encoder 停 止 精 度 停 止 精 度 约 0 5 5 0mm约 0 5 5 0mm约 0 0001 0 05mm www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 控制模式种类控制模式种类 模式位置控制模式速 控制模式扭 控制模式 指令 模式位置控制模式速 控制模式扭 控制模式 指令 脈波模拟电压 0 10V 模拟电压 0 8V 应用例应用例 1 滚轮送料 2 制袋机 3 X Y Table 等 1 输送带 2 定速机械 等 1 卷取机械 2 冲压机械 等 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 位 置 控 制 模 式位 置 控 制 模 式 位置控制的区分 位置控制的区分 1 半闭回路控制 马达轴 端检出 半闭回路控制 马达轴 端检出 2 半闭回路控制 螺旋导 杆轴端检出 半闭回路控制 螺旋导 杆轴端检出 3 全闭回路控制 机械位置 检出 全闭回路控制 机械位置 检出 使用 使用AC伺服马达于位置控制 一般是指由与伺服马达 轴心一体化的位置检出器 伺服马达于位置控制 一般是指由与伺服马达 轴心一体化的位置检出器 编码器 角度检测器等编码器 角度检测器等 取得 回授讯号 当与位置指令量一致时 使马达轴停止之 控制 并执行伺服锁定之机能 取得 回授讯号 当与位置指令量一致时 使马达轴停止之 控制 并执行伺服锁定之机能 SERVO LOCK www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 位置控制模式位置控制模式 脚位说明 一 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 适用于位置控制适用于位置控制 AC伺服马达用于位置控制 以用途分别可区分为伺服马达用于位置控制 以用途分别可区分为2大项大项 1 点至点的控制点至点的控制 POINT TO POINT BA a 点至点控制 不重视走行路 2 轮廓控制轮廓控制 补间控制补间控制 B A 直线补间 B A b 圆弧补间 以A B间为直径的圆弧 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 步进马达与步进马达与AC伺服差异伺服差异 一般使用于定位控制之定位方式 步进马达的使用率不 比 一般使用于定位控制之定位方式 步进马达的使用率不 比AC伺服马达来得少 依机械特性而言 步进马达没有像伺服马达般的检出器做回授控制 完全 因应指令做电气角度的回转 属于开回路的控制 使用简单 多使用于小形搬运机执 行点到点的定位控制 伺服马达来得少 依机械特性而言 步进马达没有像伺服马达般的检出器做回授控制 完全 因应指令做电气角度的回转 属于开回路的控制 使用简单 多使用于小形搬运机执 行点到点的定位控制 优点 优点 价格便宜 简单 使用容易 价格便宜 简单 使用容易 缺点 缺点 不稳定 易受干扰 高速时转矩小 低分解能 容量小 200W以下 不稳定 易受干扰 高速时转矩小 低分解能 容量小 200W以下 www 91HMI com 三菱三菱 MITSUBISHI 位 置 定 位 控 制 基 础位 置 定 位 控 制 基 础 1 伺服系统的位置精度 伺服马达 伺服系统的位置精度 伺服马达1回转的机械移动量 伺服马达 回转的机械移动量 伺服马达1回。