電氣控制與驅(qū)動(dòng)目錄項(xiàng)目1電氣控制電路的識(shí)圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)1.1認(rèn)知低壓電器

任務(wù)1.2識(shí)讀電氣控制系統(tǒng)圖

任務(wù)1.3分析電氣控制原理圖

任務(wù)1.4典型機(jī)床控制電路的連接與調(diào)試項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

任務(wù)2.2認(rèn)知三菱PLC

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目3變頻驅(qū)動(dòng)（調(diào)速）系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)3.1認(rèn)知變頻器

任務(wù)3.2應(yīng)用變頻器基本運(yùn)行功能控制傳送帶

任務(wù)3.3應(yīng)用變頻器的基本參數(shù)控制傳送帶

任務(wù)3.4應(yīng)用變頻器多段速度控制傳送帶電氣控制與驅(qū)動(dòng)目錄項(xiàng)目4步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)4.1利用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的直線移動(dòng)控制

任務(wù)4.2利用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的定位控制

任務(wù)4.3搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目5伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)識(shí)交流伺服系統(tǒng)

任務(wù)5.2利用伺服系統(tǒng)速度控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺(tái)

任務(wù)5.3利用伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺(tái)

任務(wù)5.4

利用伺服系統(tǒng)位置控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺(tái)項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)【任務(wù)引入】

交流伺服系統(tǒng)是以交流伺服電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它主要由伺服控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī)組成。交流伺服系統(tǒng)主要有三種控制模式，分別是位置控制模式、速度控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式。在不同的工作模式下，系統(tǒng)工作原理略有不同。交流伺服系統(tǒng)的控制模式可通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)來(lái)改變?！救蝿?wù)目標(biāo)】

1.根據(jù)控制要求完成系統(tǒng)接線。

2.完成伺服驅(qū)動(dòng)器試運(yùn)行調(diào)試?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

伺服系統(tǒng)是一種用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（輸出量）是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒(méi)有原則上的區(qū)別。圖5-1為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)圖5-1伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖5.1.1.伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)是伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的電力驅(qū)動(dòng)裝置。伺服電動(dòng)機(jī)可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和速度等物理量以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，它可以非常準(zhǔn)確地控制速度和位移精度。伺服電機(jī)分直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)又分同步電機(jī)和異步電機(jī)，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中一般用交流同步伺服電機(jī)，尤其是永磁同步伺服電機(jī)。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其定子結(jié)構(gòu)與一般的異步電動(dòng)機(jī)相同。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與異步電動(dòng)機(jī)不同，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式，轉(zhuǎn)子本身不帶磁性，而永磁同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子上嵌有永久磁鐵。項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其定子結(jié)構(gòu)與一般的異步電動(dòng)機(jī)相同。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與異步電動(dòng)機(jī)不同，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式，轉(zhuǎn)子本身不帶磁性，而永磁同步伺服點(diǎn)東西的轉(zhuǎn)子上嵌有永久磁鐵。

5.1.2.編碼器伺服電動(dòng)機(jī)常用編碼器來(lái)檢測(cè)其轉(zhuǎn)速和位置。編碼器裝在伺服電機(jī)的輸出軸上，與電動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將編碼信號(hào)送回驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)編碼信息判斷伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、位置是否正確，據(jù)此調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸出的電源頻率及電流大小。編碼器種類很多，主要分增量型和絕對(duì)型兩類。絕對(duì)型編碼器具有位置記憶功能，而增量型編碼器無(wú)位置記憶功能。下面介紹增量型編碼器。1.外形

增量型編碼器的外形如圖5-2所示。圖5-2編碼器外形項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)

2.結(jié)構(gòu)與工作原理

增量型光電編碼器主要由玻璃碼盤、發(fā)光管、光電接受管和整形電路組成。玻璃碼盤的結(jié)構(gòu)如圖5-3所示，它從外往內(nèi)分作三環(huán)，依次為A環(huán)、B環(huán)和Z環(huán)，各環(huán)中的黑色部分不透明，白色部分透明可通過(guò)光線，玻璃碼盤的中間安裝轉(zhuǎn)軸，碼盤與伺服電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。

增量型光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖5-4所示。編碼器的發(fā)光管發(fā)出光線照射到玻璃碼盤，光線分別通過(guò)A、B環(huán)的透明孔照射到A、B相光電接受管上，從而得到A、B相脈沖，脈沖經(jīng)過(guò)放大整形后輸出，由于A、B環(huán)透明孔交錯(cuò)排列，故得到的A、B相脈沖相位差90

o。Z環(huán)只有一個(gè)透明孔，碼盤旋轉(zhuǎn)一周時(shí)只產(chǎn)生一個(gè)脈沖，該脈沖稱為Z脈沖（零位脈沖），用來(lái)確定碼盤的起始位置。圖5-3玻璃碼盤的結(jié)構(gòu)圖5-4增量型光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理說(shuō)明圖項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)5.1.3.伺服驅(qū)動(dòng)器1.伺服驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)參數(shù)三菱MR-J3-20A伺服驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)構(gòu)成及含義如圖5-5。2.伺服驅(qū)動(dòng)器接口與顯示操作部分介紹三菱MR-J3-20A伺服驅(qū)動(dòng)器接口外觀如圖5-6所示。圖5-5三菱伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)構(gòu)成及含義圖5-6三菱伺服驅(qū)動(dòng)器接口外觀圖項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)三菱MR-J3-20A伺服驅(qū)動(dòng)器操作及顯示說(shuō)明如圖5-7所示。圖5-7三菱伺服驅(qū)動(dòng)器操作及顯示說(shuō)明項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)3.伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理1）主電路的結(jié)構(gòu)原理

三菱伺服驅(qū)動(dòng)器的主回路部分的結(jié)構(gòu)組成與變頻器的主回路結(jié)構(gòu)原理相似，同樣也包含整流電路、濾波和浪涌保護(hù)電路、再生制動(dòng)電路和逆變電路，圖5-8為MR-J3-20A主回路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-8MR-J3-20A主回路結(jié)構(gòu)示意圖項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)2）控制回路原理

三菱伺服驅(qū)動(dòng)器的控制回路主要為三環(huán)控制回路（圖5-9），其中，最內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，中間環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。這三環(huán)的控制都采用PID調(diào)節(jié)，即每一環(huán)都設(shè)有設(shè)定值、當(dāng)前值、輸出值。圖5-9伺服驅(qū)動(dòng)器控制回路原理示意圖項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)

①電流環(huán)

此環(huán)完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行，通過(guò)霍爾裝置檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出到電動(dòng)機(jī)各相的電流，并通過(guò)負(fù)反饋進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近設(shè)定電流。電流環(huán)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，所以在轉(zhuǎn)矩模式下，驅(qū)動(dòng)器運(yùn)算量最小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快。

②速度環(huán)

通過(guò)裝在伺服電動(dòng)機(jī)上的編碼器所檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)。由于速度輸出環(huán)的輸出值即是電流環(huán)的輸入值，所以速度環(huán)控制時(shí)就包含了電流環(huán)。實(shí)際上，任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時(shí)也在進(jìn)行電流（轉(zhuǎn)矩）的控制，以達(dá)到對(duì)速度和位置的相應(yīng)控制。

③位置環(huán)

它是外環(huán)，可以在驅(qū)動(dòng)器和編碼器之間構(gòu)建，也可以在外部控制器與編碼器或最終負(fù)載之間構(gòu)建。由于位置控制環(huán)的內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的輸入，所以位置控制模式下，系統(tǒng)進(jìn)行了所有三個(gè)環(huán)的運(yùn)算，此時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)算量最大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也最慢。項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)4.伺服驅(qū)動(dòng)器的試運(yùn)行

一般在實(shí)際運(yùn)行之前進(jìn)行試運(yùn)行。下面介紹伺服驅(qū)動(dòng)器的試運(yùn)行操作過(guò)程。

（1）系統(tǒng)接線

系統(tǒng)接線如圖5-10所示。圖5-10系統(tǒng)接線圖項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)（2）點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行設(shè)置電源接通后，按以下步驟選擇點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式運(yùn)行，使用“MODE”按鈕切換到診斷畫面，如圖5-11所示。（3）將SON、EMG、LSP、LSN置ON伺服電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)需要將SON（伺服開(kāi)啟）、EMG（緊急停止）、LSP（正轉(zhuǎn)行程末端）、LSN（反轉(zhuǎn)行程末端）置ON。SON、EMG端子通過(guò)外部接線置ON，而LSP/LSN端子既可通過(guò)外接置ON，也可通過(guò)設(shè)置參數(shù)PD01=0C00內(nèi)部置ON，如圖5-10。項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)（4）在外部指令裝置無(wú)輸出指令狀態(tài)下，執(zhí)行點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行

①操作運(yùn)行

按住“UP”、“DOWN”按鈕可使伺服電動(dòng)機(jī)正、反旋轉(zhuǎn)；松開(kāi)按鈕，伺服電動(dòng)機(jī)便停止。通過(guò)伺服設(shè)置軟件可改變運(yùn)行條件。運(yùn)行的初始條件和設(shè)定范圍如表5-1所示。

②狀態(tài)顯示

此功能可確認(rèn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行中伺服電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。在可以運(yùn)行點(diǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，按下“MODE”，則顯示“狀態(tài)顯示”畫面。在這個(gè)畫面上，通過(guò)“UP”、“DOWN”進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。每按一次“MODE”按鈕，就會(huì)移到下一狀態(tài)顯示畫面。移動(dòng)一周后又回到點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。在使運(yùn)行模式下，不能使用“UP”、“DOWN”按鈕切換到狀態(tài)顯示畫面。

③點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行結(jié)束

可以通過(guò)斷開(kāi)電源或按“MODE”按鈕切換到另外畫面，按下“SET”2s以上，可以結(jié)束點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。表5-1運(yùn)行的初始條件和設(shè)定范圍項(xiàng)

目初始設(shè)定值設(shè)定范圍轉(zhuǎn)速（r/min）2000~瞬時(shí)允許轉(zhuǎn)速加減速時(shí)間常數(shù)（ms）10000~50000項(xiàng)目5

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)【任務(wù)計(jì)劃】1.畫出伺服系統(tǒng)試運(yùn)行的接線示意圖2.將伺服驅(qū)動(dòng)器所需要設(shè)置的參數(shù)列于下表畫出伺服系統(tǒng)速度控制模式接線示意圖教師審核

序號(hào)參數(shù)號(hào)名稱設(shè)定范圍出產(chǎn)設(shè)定設(shè)定值備注