伺服电机驱动参数设置及编码器替代技巧.doc

伺服电机驱动器参数设置方法及编码器替代技巧 伺服电机驱动器的正确使用除按用户手册正确设置参数外，还应结合使用现场和负载情况，灵活操作。同样，维修伺服电机系统除采用同型号的部件进行替代外，也可以对原设备的功能、信号分析后，使用不同型号部件进行替代。现将有关资料供给读者参考。 一、伺服电机编码器替代技巧 从结构上讲，伺服系统分为三部分：伺服电机、编码器、驱动器。伺服电机的精度取决于编码器，故障也常见于这三方面。由于技术、利益等关系，各厂家所生产的配件不可代替，而进口配件的渠道不很畅通，造成维修上很大困难。我们可以通过对其测量，分析研究工作原理，尝试采用替换的方法进行维修。例如，手头上有一个15芯电缆的编码器，尝试替代日本安川9芯电缆的编码器，该编码器分辨率为1024，6极，配套在安川公司生产的型号为SGMP-06AFTF22的交流伺服电机上，其原理如图1所示。即编码器的接线除 a正、a负、b正、b负、z正、z负，加上正负电源和屏蔽共9根线。而手头上的15根线编码器与电机装配的9根线编码器无法替代使用，可作如下尝试。 图3 图3 替代原理图 图1 编码器原理方框图 图1 编码器原理方框图 首先，对一台同型号且完好的伺服电机装配的9根线编码器进行测量，得到如图2所示波形。分析得知，a、b信号的波形与15线编码器a、b信号的波形相同，而X信号为图3所示。从中可看出，当U、V、W分别换相时，X的波形就发生一次变化。在一个角度的过程中共有6种波形，分别定义为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区、Ⅵ区，依测绘结果推测，此编码器送出的a、b、X信号，在伺服电机驱动器中可以将其解码后得到U、V、W信号。据此，用一个常用1024线6极交流伺服电机编码器，只要设计合理的电路，用其u、v、w以其a、b信号合成完全相同的X信号，就可以完全代替原9芯线编码器。为便于理解，如图3为替代原理图，其中虚线部分即为被替代的编码器。 图2 图2 测绘出的编码器对应输出波形图 其次，依据测绘及原理分析，设计电路。方法是写出图2中每一区间所对应的表达式，如表1所示；按数字电路的设计思想，设计如图4所示的逻辑电路。 15线编码器真值表 表1 区域 U　Ｖ　Ｗ 图4 合成X波形的硬件原理图Ｘ 图4 合成X波形的硬件原理图 Ⅰ区 ０　１　０ Ⅱ区 ０　１　１ Ⅲ区 ０　０　１ Ⅳ区 １　０　１ Ⅴ区 １　０　０ Ⅵ区 １　１　０ 而对于于合成信号中的零点信号，让a、b、c同时高电平时作为零信号。 根据以上真值表，可以写出X的表达式为： 然后，根据以上分析推理，绘出如图4硬件电路原理图对应的PCB板，并利用Protel仿真得到预期波形。 结论：采用上述设计的电路，用15线编码器替代9线编码器，根据仿真结果，完全可以正常工作。利用这种方法，已成功维修好多台进口伺服电机，解决了进口设备维修难的问题。 二、伺服电机驱动器参数设置的方法与技巧 以北京凯恩帝数控技术有限责任公司（KND）生产的KNDSD200-20伺服电机驱动器为例，说明其基本参数的设置方法与技巧。 1.驱动器基本功能 KNDSD200-20伺服电机驱动器采用国际上先进的数字信号处理器（DSP）、大规模可编程门阵列（FPGA）、新一代智能化功率模块（1PM）等组成。集成度高，体积小。具有超速、过流、过载、主电源过压欠压、编码器异常和位置超差等保护功能。伺服电动机自带编码器，位置信号反馈至伺服驱动器，与开环位置 HYPERLINK 控制器一起构成半闭环控制系统。调速比宽 1：5000；转矩恒定，1 r和2000r的扭矩基本一样，从低速到高速都具有稳定的转矩特性和很快的响应特性。采用全数字控制，控制简单灵活。用户可以通过设定用户参数，对伺服的工作方式、运行特性作出适当的任意组态。例如：可以组成位置控制系统、速度控制系统、转矩控制系统等。 2.驱动器基本参数 伺服电机驱动器一般为用户提供了丰富的用户参数0～59个，报警参数1～32个，监视方式（电动机转速，位置偏差等）22个。用户可以根据不同的现场情况调整参数，以达到最佳控制效果。几种常用的参数的含义是： ? （1）“0”号参数为密码参数，出厂值315，用户改变伺服电机型号时必须将此密码改为385。 ? （2）“1”号参数为型号代码，对应同系列不同功率级别的驱动器和电动机。 ? （3）“4”号参数为控制方式选择，改变此参数可设置驱动器的控制方式。其中，“0”为位置控制方式；“1”为速度控制方式；“2”为试运行控制方式；“3”为JOG控制方式；“4”为编码器调零方式；“5”为开环控制方式（用户测试电压及编码器）；“6”为转矩控制方式。 ? （4）“5”号参数为速度比例增益，出厂值为150。此设置值越大，增益越高，刚度越大。参数设置根据具体