项目6-伺服电机的应用2017.12.ppt

变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍2022/5/25项目项目6 伺服电机的应用伺服电机的应用变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍 任任务务6.1伺服伺服驱动驱动器的器的认识认识及及试试运行运行任任务务6.2伺服伺服电电机的多段速控制机的多段速控制任任务务6.3伺服伺服电电机的机的转转矩控制矩控制教教 学学 内内 容容2022/5/25任任务务6.4伺服伺服电电机的位置控制机的位置控制变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍学 习 目 标1了解伺服电机的工作原理2掌握伺服驱动器的端子功能3会使用伺服电机及其驱动器，能够根据要求来对伺服驱动器进行参数设定4掌握PLC控制伺服电机的硬件接线图5学会编写伺服电机的简单控制程序2022/5/25变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍2022/5/25任务任务6.1伺服驱动器的认识及试运行伺服驱动器的认识及试运行任务导入任务导入 伺服控制系统，也称为随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及转矩位置、速度及转矩输出的自动控制系统，它用来控制被控对象的转角或位移，使其自动、连续、精确地复现输入指令的变化。

变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 2022 “以物体的位置、方位、姿势等作为控制量，为跟踪目标的任何变化而建构的控制系统”伺服机构大致由下列各部分组成1.伺服控制系伺服控制系统统的构成的构成相关知识相关知识一、伺服系统的组成、发展及应用变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 2022指令部指令部发出动作的指令信号发出动作的指令信号控制部控制部使电机能按照指令运行使电机能按照指令运行驱动、检测部驱动、检测部驱动控制对象，对其运行状态进行检测驱动控制对象，对其运行状态进行检测 实际的伺服机构也有液压和气动式的，但最近广泛使用的是电气式伺服机构电气式伺服机构中尤其与FA相关的精密控制中，经常使用AC伺服系统而且，伺服电机常常带有可检测旋转角度、速度和方向的编码器，它可将检测信息反馈给伺服放大器（控制部）变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍图6-1伺服控制系统组成原理图 伺服控制系统一般包括伺服控制器、伺服驱动器、执行机构（伺服伺服控制器、伺服驱动器、执行机构（伺服电机）、被控对象（工作台）、测量电机）、被控对象（工作台）、测量/反馈环节反馈环节等五部分组成。

伺服系统主要由三种控制模式，分别是位置控制模式、速度控制模位置控制模式、速度控制模式、转矩控制模式式、转矩控制模式 变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20222.伺服的作用伺服的作用变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20223、电电气伺服系气伺服系统统三个主要三个主要发发展展阶阶段段（1）以步）以步进电进电机机驱动驱动的开的开环环控制系控制系统统以步进电机驱动的液压伺服马达或以功能步进电机直接驱动为中心，伺服系统的位置控制为开环系统2）直流（）直流（DC）伺服系）伺服系统统50年代，无刷电机和直流伺服电机实现了产品化，并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用70年代则是直流伺服电机应用的全盛时代由开环闭环永磁直流伺服电机在数控机床中的应用占统治地位变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 2022（3）交流（）交流（AC）伺服系统）伺服系统20世纪70年代开始应用，20世纪90年代，交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。

交流伺服的控制方式迅速向微机方向发展，并由硬件伺服向软件伺服发展低档的伺服系统调速范围在1：1000以上，一般的在1：50001：10000，高性能的可以达到1：100000以上；定位精度一般都要达到1个脉冲变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20224、交流伺服在我国的发展历史、交流伺服在我国的发展历史1970年代开始跟踪开年代开始跟踪开发发交流伺服技交流伺服技术术主要研究机构主要研究机构：北京机床所、西安微电机研究所、中科院沈阳自动化所80年代之后开始年代之后开始进进入工入工业领业领域域，国产伺服停留在小批量、高价格、应用面狭窄的状态，技术水平和可靠性难以满足工业需要2000年之后年之后，目前国内主要的伺服品牌或厂家有森创（和利时电机）、华中数控、广数、南京埃斯顿、兰州电机厂等其中华中数控、广数等主要集中在数控机床领域变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20225、伺服系、伺服系统统的的应应用（在搬运控制中的用（在搬运控制中的应应用）用）在工业高度发达、自动化不断进步的 今天，搬运设备已成为不可或缺的项目搬运机（垂直）搬运机（垂直）自动仓库自动仓库分拣系统分拣系统由于导入了伺服机构，可提高机械速度，从而提高生产效率。

可在指定位置正确停止，采用带电磁制动器的伺服电机，可防止停车时货物下降自动仓库分拣系统在自动仓库中，分拣部和行走部都已越来越多地采用AC伺服电机，可实现高速运行以及平稳的及加减速与SCM（供应链管理）相结合的自动仓库分拣系统从原料采购到商品发送等各个环节，可大大提高物流库存管理的效率变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20225、伺服系、伺服系统统的的应应用（在卷材用（在卷材设备设备中的中的应应用）用）变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20225、伺服系、伺服系统统的的应应用（在食品用（在食品设备设备中的中的应应用）用）变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20225、伺服系、伺服系统统的的应应用（在服装用（在服装设备设备中的中的应应用）用）多多头头电电脑脑绣绣花花机机变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20225、伺服系、伺服系统统的的应应用（在机床用（在机床设备设备中的中的应应用）用）变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍 伺服电动机又称为执行电动机，其功能是把输入的电压信号变把输入的电压信号变换成电机转轴的角位移或角速度输出换成电机转轴的角位移或角速度输出。

输入的电压信号又称为控制信号或控制电压，改变控制电压的大小和电源的极性，就可以改变伺服电动机的转速和转向其主要特点是，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二、伺服电机变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 20221伺服电机的铭牌和外部结构伺服电机的铭牌和外部结构（a）伺服电机的铭牌SFS表示中等容量、表示中等容量、中等中等惯惯性性时间时间常数、常数、高高转转速速20代表代表额额定定输输出功出功率率为为2000W2表示表示输输出出转转速速为为2000r/min变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍25 五月 2022（1）编码器：位于伺服电动机的背面，主要测量电动机的实际速度，并将转速信号转化为脉冲信号2）编码器电缆：从伺服电动机背面的编码器引出一组电缆，主要传输测得的转速信号，并反馈给控制器进行比较3）输入电源线电缆：与电动机内部绕组U、V、W连接，还包括一根接地线伺服伺服电电机主要包括机主要包括3部分部分编码器编码器编码器电缆编码器电缆输入电源线电缆输入电源线电缆变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍（1）伺服电动机的分类）伺服电动机的分类 普通直流伺服电动机直流伺服电动机直流伺服电动机 低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 两相感应伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机 三相感应伺服电动机 无刷永磁伺服电动机直线伺服电动机直线伺服电动机 电机为直线运动变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍（2）伺服电机的发展史）伺服电机的发展史自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。

到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品整个伺服装置市场都转向了交流系统转向了交流系统到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本三菱、松下及安川等公司变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍2022/5/25知识链接知识链接伺服电机生产商伺服电机生产商1、日本安川日本安川电电机机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列，之后又推出M、F、S、H、C、G六个系列其中D系列适用于数控机床数控机床（最高转速为1000r/min，力矩为0.252.8N.m），R系列适用于机器人机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.0160.16N.m）这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.056kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要2、日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、东芝精机（SM系列）、大隈铁工所(BL系列）、三洋电气（BL系列）、立石电机（S系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。

变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍2022/5/25知识链接知识链接伺服电机生产商伺服电机生产商3、德国力士乐公司德国力士乐公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC系列交流伺服电动机共有7个机座号92个规格4、德国西门子（德国西门子（Siemens）公司）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类，共8个机座号98种规格据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比，重量只有后者的1/2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列，最多的可供6个轴的电动机控制5、德国博世（德国博世（BOSCH）公司）公司生产铁氧体永磁的SD系列（17个规格）和稀土永磁的SE系列（8个规格）交流伺服电动机和ServodynSM系列的驱动控制器变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍2022/5/25知识链接知识链接伺服电机生产商伺服电机生产商6、美国美国A-B（ALLEN-BRADLEY）公司）公司驱动分部生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器电动机包括3个机座号共30个规格。

7、I.D.（IndustrialDrives）是美国著名的科尔摩根科尔摩根（Kollmorgen）的工业驱动分部，自1989年起推出了全新系列设计的Goldline永磁交流伺服电动机，包括B（小惯量）、M（中惯量）和EB（防爆型）三大类，有10、20、40、60、80五种机座号，每大类有42个规格，全部采用钕铁硼永磁材料，力矩范围为0.84111.2N.m，功率范围为0.5415.7kW配套的驱动器有BDS4（模拟型）、BDS5（数字型、含位置控制）和SmartDrive（数字型）三个系列，最大连续电流55AGoldline系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平变频及伺服应用技术变频及伺服应用技术重庆工业职业技术学院 郭艳萍宽广的调速范围；机。