1、伺服電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置方法及編碼器替代技巧伺服電機(jī)驅(qū)動器的正確使用除按用戶手冊正確設(shè)置參數(shù)外，還應(yīng)結(jié)合使用現(xiàn)場和負(fù)載情況，靈活操作。同樣，維修伺服電機(jī)系統(tǒng)除采用同型號的部件進(jìn)行替代外，也可以對原設(shè)備的功能、信號分析后，使用不同型號部件進(jìn)行替代?，F(xiàn)將有關(guān)資料供給讀者參考。一、伺服電機(jī)編碼器替代技巧從結(jié)構(gòu)上講，伺服系統(tǒng)分為三部分：伺服電機(jī)、編碼器、驅(qū)動器。伺服電機(jī)的精度取決于編碼器，故障也常見于這三方面。由于技術(shù)、利益等關(guān)系，各廠家所生產(chǎn)的配件不可代替，而進(jìn)口配件的渠道不很暢通，造成維修上很大困難。我們可以通過對其測量，分析研究工作原理，嘗試采用替換的方法進(jìn)行維修。例如，手頭上有一個15芯電纜的編

2、碼器，嘗試替代日本安川9芯電纜的編碼器，該編碼器分辨率為1024，6極，配套在安川公司生產(chǎn)的型號為SGMP-06AFTF22的交流伺服電機(jī)上，其原理如圖1所示。即編碼器的接線除 a正、a負(fù)、b正、b負(fù)、z正、z負(fù)，加上正負(fù)電源和屏蔽共9根線。而手頭上的15根線編碼器與電機(jī)裝配的9根線編碼器無法替代使用，可作如下嘗試。圖3 替代原理圖圖1 編碼器原理方框圖首先，對一臺同型號且完好的伺服電機(jī)裝配的9根線編碼器進(jìn)行測量，得到如圖2所示波形。分析得知，a、b信號的波形與15線編碼器a、b信號的波形相同，而X信號為圖3所示。從中可看出，當(dāng)U、V、W分別換相時，X的波形就發(fā)生一次變化。在一個角度的過程中共

3、有6種波形，分別定義為區(qū)、區(qū)、區(qū)、區(qū)、區(qū)、區(qū)，依測繪結(jié)果推測，此編碼器送出的a、b、X信號，在伺服電機(jī)驅(qū)動器中可以將其解碼后得到U、V、W信號。據(jù)此，用一個常用1024線6極交流伺服電機(jī)編碼器，只要設(shè)計合理的電路，用其u、v、w以其a、b信號合成完全相同的X信號，就可以完全代替原9芯線編碼器。為便于理解，如圖3為替代原理圖，其中虛線部分即為被替代的編碼器。圖2 測繪出的編碼器對應(yīng)輸出波形圖其次，依據(jù)測繪及原理分析，設(shè)計電路。方法是寫出圖2中每一區(qū)間所對應(yīng)的表達(dá)式，如表1所示；按數(shù)字電路的設(shè)計思想，設(shè)計如圖4所示的邏輯電路。15線編碼器真值表 表1區(qū)域U圖4 合成X波形的硬件原理圖區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)而

4、對于于合成信號中的零點信號，讓a、b、c同時高電平時作為零信號。根據(jù)以上真值表，可以寫出X的表達(dá)式為：然后，根據(jù)以上分析推理，繪出如圖4硬件電路原理圖對應(yīng)的PCB板，并利用Protel仿真得到預(yù)期波形。結(jié)論：采用上述設(shè)計的電路，用15線編碼器替代9線編碼器，根據(jù)仿真結(jié)果，完全可以正常工作。利用這種方法，已成功維修好多臺進(jìn)口伺服電機(jī)，解決了進(jìn)口設(shè)備維修難的問題。二、伺服電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置的方法與技巧以北京凱恩帝數(shù)控技術(shù)有限責(zé)任公司（KND）生產(chǎn)的KNDSD200-20伺服電機(jī)驅(qū)動器為例，說明其基本參數(shù)的設(shè)置方法與技巧。1.驅(qū)動器基本功能KNDSD200-20伺服電機(jī)驅(qū)動器采用國際上先進(jìn)的數(shù)字信號

5、處理器（DSP）、大規(guī)模可編程門陣列（FPGA）、新一代智能化功率模塊（1PM）等組成。集成度高，體積小。具有超速、過流、過載、主電源過壓欠壓、編碼器異常和位置超差等保護(hù)功能。伺服電動機(jī)自帶編碼器，位置信號反饋至伺服驅(qū)動器，與開環(huán)位置控制器一起構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。調(diào)速比寬 1：5000；轉(zhuǎn)矩恒定，1 r和2000r的扭矩基本一樣，從低速到高速都具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩特性和很快的響應(yīng)特性。采用全數(shù)字控制，控制簡單靈活。用戶可以通過設(shè)定用戶參數(shù)，對伺服的工作方式、運行特性作出適當(dāng)?shù)娜我饨M態(tài)。例如：可以組成位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)等。2.驅(qū)動器基本參數(shù)伺服電機(jī)驅(qū)動器一般為用戶提供了豐富的用戶

6、參數(shù)059個，報警參數(shù)132個，監(jiān)視方式（電動機(jī)轉(zhuǎn)速，位置偏差等）22個。用戶可以根據(jù)不同的現(xiàn)場情況調(diào)整參數(shù)，以達(dá)到最佳控制效果。幾種常用的參數(shù)的含義是：   （1）“0”號參數(shù)為密碼參數(shù)，出廠值315，用戶改變伺服電機(jī)型號時必須將此密碼改為385。   （2）“1”號參數(shù)為型號代碼，對應(yīng)同系列不同功率級別的驅(qū)動器和電動機(jī)。   （3）“4”號參數(shù)為控制方式選擇，改變此參數(shù)可設(shè)置驅(qū)動器的控制方式。其中，“0”為位置控制方式；“1”為速度控制方式；“2”為試運行控制方式；“3”為JOG控制方式；“4”為編碼器調(diào)零方式；“5”為開環(huán)控制方式（用戶測試電壓及編碼器）；“

7、6”為轉(zhuǎn)矩控制方式。   （4）“5”號參數(shù)為速度比例增益，出廠值為150。此設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)設(shè)置根據(jù)具體的伺服驅(qū)動器型號和負(fù)載情況設(shè)定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩情況下，應(yīng)盡量設(shè)定較大些。   （5）“6”號參數(shù)為速度積分時間常數(shù)，出廠值為20。此設(shè)定值越小，積分速度越快，太小容易產(chǎn)生超調(diào)，太大使響應(yīng)變慢。參數(shù)設(shè)置根據(jù)具體的伺服驅(qū)動型號和負(fù)載確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。 （6）“40”、“4l”號為加減速時間常數(shù)，出廠設(shè)定為0。此設(shè)定值表示電動機(jī)以0100r/min轉(zhuǎn)速所需的加速時間或減速時間。加減速特性呈線

8、性。 （7）“9”號參數(shù)為位置比例增益，出廠沒定為40。此設(shè)置值越大，增益越高，剛度越高，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動型號和負(fù)載情況而定。 SD200伺服驅(qū)動器和凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)相配時，只需設(shè)定表1中的參數(shù)，其余參數(shù)，一般情況下，不用修改表1 部分用戶參數(shù)一覽表參數(shù)序號名稱設(shè)定值及范圍功 能PA-00密碼3151 修改259號參數(shù)時，將此參數(shù)設(shè)定為3152 修改1號參數(shù)時，將此參數(shù)設(shè)定為381PA-01型號代碼（設(shè)定電機(jī)型號代碼）根據(jù)伺服電機(jī)型號查出其型號代碼。PA-04控制方式030為位置控制方式1為速度控制方式2

9、為轉(zhuǎn)矩控制方式3為JOG控制方式PA-05速度比例增益150一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大PA-07轉(zhuǎn)矩濾波器100抑制電動機(jī)產(chǎn)生的振動PA-08速度檢測低通濾波器100抑制電動機(jī)產(chǎn)生的振動PA-09位置比例增益150在穩(wěn)定范圍內(nèi)，盡量設(shè)置得較大PA-12位置指令脈沖分頻分子132767需要計算，方法見電子齒輪比設(shè)置。PA-13位置指令脈沖分頻分母132767PA-40加速時間0電動機(jī)以0100r/min轉(zhuǎn)速所需的加速時間PA-41減速時間0電動機(jī)以1000r/min轉(zhuǎn)速所需的減速時間電子齒輪比的設(shè)置PA12 為電子齒輪比分頻分子 （1）設(shè)置位置指令脈沖的分倍頻（電子齒輪）。（2）在位置

10、控制方式下，通過對No.12,No.13參數(shù)的設(shè)置，可以很方便地與各種脈沖源相匹配，以達(dá)到用戶理想的控制分辨率（即角度/脈沖）。P：輸入指令的脈沖數(shù)；G：電子齒輪比；N：電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；C：光電編碼器線數(shù)/轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)C2500。（3）例輸入指令脈沖為6000時，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)1圈則參數(shù)No.12設(shè)為5，No.13設(shè)為3。（4）電子齒輪比推薦范圍為：PA13為電子齒輪比分頻分母設(shè)置方法參見 PA12 3.KNDSD200-20的參數(shù)優(yōu)化技巧   （1） 根據(jù)上述設(shè)置好SD200伺服驅(qū)動器參數(shù)后，開始優(yōu)化調(diào)整伺服性能，即驅(qū)動增益參數(shù)的調(diào)整。一般SD200驅(qū)動器保持缺省的增益參數(shù)，基

11、本可以滿足用戶的加工要求。在缺省增益運行電動機(jī)時，如果電動機(jī)發(fā)出異常聲音，則要首先考慮電動機(jī)軸的安裝是否存在問題。經(jīng)檢查問題后可考慮采用共振抑制的辦法，修改7號參數(shù)（轉(zhuǎn)矩濾波器）和8號參數(shù)（速度檢測低通濾波器）來抑制電動機(jī)產(chǎn)生的振動。7、8號參數(shù)缺省參數(shù)為100，可試著每次將7、8號參數(shù)分別減少10，按確認(rèn)鍵。運行電動機(jī)，如還不正常，再減少10，直到電動機(jī)無異常聲音。一般7，8號參數(shù)的調(diào)整范圍為2080之間，這樣基本能達(dá)到共振抑制的效果。  （2） 保持出廠參數(shù)時達(dá)不到加工效果，比如車床車出的斜面粗糙度值大，可試著再調(diào)整如下參數(shù)：速度比例增益PA5的調(diào)整：確認(rèn)驅(qū)動器正常啟動，用數(shù)控系

12、統(tǒng)手動控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動（機(jī)床移動）。確認(rèn)如果電動機(jī)不振動，加大調(diào)整此參數(shù)。設(shè)定值越大，剛性越大，機(jī)床的定位精度越高，每次加大數(shù)值5，直到產(chǎn)生振動，將此值減小到穩(wěn)定后，再將此值減10；位置比例增益PA9：在穩(wěn)定范圍內(nèi)，盡量設(shè)置得較大，這樣機(jī)床跟蹤特性好，滯后誤差小。同速度比例增益的調(diào)整相似，在不產(chǎn)生振動的情況下應(yīng)盡可能調(diào)大此值；如以上兩參數(shù)提高后還達(dá)不到加工效果，可采用調(diào)整7、8號參數(shù)的方法進(jìn)行振動的抑制參數(shù)調(diào)整。調(diào)整后，驅(qū)動器5、9 號參數(shù)可以再向上調(diào)一些，這樣應(yīng)該可以滿足用戶的加工要求。4.KNDSD200-20的故障處理技巧  一旦出現(xiàn)報警信號，伺服單元將禁止電動機(jī)運行，以及對用戶

13、參數(shù)的調(diào)整，直至斷電后重新上電。用戶可以根據(jù)顯示的報警信息來判斷故障的類型以及引起故障的原因。具體故障處理辦法可以參考SD200用戶手冊。如果連報警都沒有，那自然就是驅(qū)動器故障。當(dāng)然，還有可能是伺服根本沒有故障，而是控制信號或上位機(jī)有問題導(dǎo)致伺服沒有動作。  除了看驅(qū)動器上的錯誤、報警號，查手冊外，有時最直接的判斷就是互換，如數(shù)控車床的X軸和Z軸互換（型號相同才可以）。或在伺服電動機(jī)功率差距不大的情況下，修改伺服驅(qū)動器某些特征參數(shù)（如KNDSD200的“1”號型號代碼參數(shù)），短時間內(nèi)互換，確定故障后再換回來是可以的。  還可以通過修改數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，將某軸如X軸鎖住，不讓系統(tǒng)

14、檢測X軸，達(dá)到判斷目的。但應(yīng)注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，機(jī)床可能因為負(fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。在確認(rèn)檢查方案動手前，一定要考慮全面，以免造成不必要的損失。  再有，因為交流伺服單元通常使用數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一供電系統(tǒng)，三相交流220 V的電壓來自伺服變壓器。所以在操作過程中必須符合操作規(guī)范。例如：U、V、W三相輸出必須按照正確的順序連接，否則電動機(jī)將不能正常運轉(zhuǎn)，將給出報警信號，并禁止電動機(jī)運行。  5.伺服電動機(jī)的其他問題處理技巧 （1）電動機(jī)竄動：在進(jìn)給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象，測速信號不穩(wěn)定，如編碼器有裂紋；接線端子接觸不良，如螺釘松動等；當(dāng)竄動發(fā)生在由正方向運動

15、與反方向運動的換向瞬間時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向問隙或伺服驅(qū)動增益過大所致；  （2） 電動機(jī)爬行：大多發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良，伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進(jìn)給運動忽快忽慢；  （3）電動機(jī)振動：機(jī)床高速運行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會產(chǎn)生過流報警。機(jī)床振動問題一般屬于速度問題，所以應(yīng)尋找速度環(huán)問題；  （4）電動機(jī)轉(zhuǎn)矩降低：伺服電動機(jī)從額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩到高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩會突然降低，這時因為電動機(jī)繞組的散熱損壞和機(jī)械部分發(fā)熱引起的。高速時，電動機(jī)溫升變大，因此，正確使用伺服電動機(jī)前一定要對電動機(jī)的負(fù)載進(jìn)行驗算；  （5） 電動機(jī)位置誤差：當(dāng)伺服軸運動超過位置允差范圍時（KNDSD200出廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置PA17：400，位置超差檢測范圍），伺服驅(qū)動器就會出現(xiàn)“4”號位置超差報警。主要原因有：系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍??；伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測裝置有污染；進(jìn)給傳動鏈累計誤差過大等；  （6）電動機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)到伺服驅(qū)動器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24 V繼電器線圈電壓。伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：檢