南調(diào)機電設(shè)備——變頻器與伺服驅(qū)動器的工作原理

     基本的伺服系統(tǒng)包括伺服執(zhí)行元件（電機、液壓缸）、反饋元件和伺服驅(qū)動器。若想讓伺服系統(tǒng)運轉(zhuǎn)順利還需要一個上位機構(gòu)，PLC、以及專門的運動控制卡，工控機 PCI卡，以便給伺服驅(qū)動器發(fā)送指令。

兩者的工作原理

        變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動機的轉(zhuǎn)速n、異步電動機的頻率f、電動機轉(zhuǎn)差率s、電動機極對數(shù)p這四個因素。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。

       變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

      伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機的基礎(chǔ)上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機的輸出對設(shè)定值追隨的準確性和時間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng)，達到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡。

南調(diào)機電設(shè)備——伺服驅(qū)動器調(diào)零方法之一

一般在編碼器從伺服電機上拆下來后都需要進行調(diào)零，否則上機運行過程中就會報錯，飛車等。

像三菱，安川，松下，三洋增量式編碼器的輸出信號為方波信號，具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B，以及零位信號Z，其對齊方法如下：

1.給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，V入，U出，將電機軸定向至一個平衡位置；

2.用示波器觀察編碼器的Z信號； 因為日系三菱，安川，松下，三洋等編碼器走的都是不公開的協(xié)議，一般需要借助伺服驅(qū)動器來輸出來，A,B,Z信號，這些伺服驅(qū)動器的說明書上都有詳細的信號說明。

3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置，調(diào)整的時候不要撤掉電源，讓電機軸一直固定在平衡位置。

4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器Z信號跳變，直到Z信號穩(wěn)定在高電平上（在此默認Z信號的常態(tài)為低電平），鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 有些朋友喜歡用二極管接在z信號上，代替示波器，通過二極的發(fā)光來判斷Z信號，因為電機每旋轉(zhuǎn)圈，會發(fā)出一個Z信號。

5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，Z信號都能穩(wěn)定在高電平上，則對齊有效。

南調(diào)機電設(shè)備——伺服驅(qū)動器的作用

伺服驅(qū)動器是驅(qū)動伺服電機使設(shè)備產(chǎn)生動力而正常運轉(zhuǎn)，它的功能細分的話有很多種，而隨著品牌的不同功能性也不盡相同。類似科峰 自 動化的伺服電機功能相對較多，盤點一下大致有以下幾個方面：

1、參數(shù)分組化設(shè)置、控制模式再線任意切換；

2、控制電源交流輸入、可設(shè)置的寬電壓輸入；

3、瞬間掉電快速停機保護功能；

4、再生制動、動態(tài)制動功能；

5、系統(tǒng)電壓監(jiān)控，低壓警告功能；

6、調(diào)試軟件支持參數(shù)管理、監(jiān)控、示波器功能。

驅(qū)動器方面：伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)（變頻器沒有該環(huán)）都進行了比一般變頻更的控制技術(shù)和算法運算，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多，主要的一點可以進行的位置控制。通過上位控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置（當然也有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數(shù)設(shè)定在驅(qū)動器里），驅(qū)動器內(nèi)部的算法和更快更的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器。

電機方面：伺服電機的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機（一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機），也就是說當驅(qū)動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時，伺服電機就能根據(jù)電源變化產(chǎn)生響應(yīng)的動作變化，響應(yīng)特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機，電機方面的嚴重差異也是兩者性能不同的根本。就是說不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號，而是電機本身就反應(yīng)不了，所以在變頻的內(nèi)部算法設(shè)定時為了保護電機做了相應(yīng)的過載設(shè)定。當然即使不設(shè)定變頻器的輸出能力還是有限的，有些性能優(yōu)良的變頻器就可以直接驅(qū)動伺服電機?。。?

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廣州市南調(diào)機電設(shè)備有限公司

驅(qū)動器故障引起跟隨誤差超差報警維修 故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統(tǒng)發(fā)生“ERR22跟隨誤差超差”報警。

分析與處理過程：數(shù)控機床發(fā)生跟隨誤差超過報警，其實質(zhì)是實際機床不能到達指令的位置。引起這一故障的原因通常是伺服系統(tǒng)故障或機床機械傳動系統(tǒng)的故障。由于機床伺服進給系統(tǒng)為全閉環(huán)結(jié)構(gòu)，無法通過脫開電動機與機械部分的連接進行試驗。為了確認故障部位，維修時首先在機床斷電、松開夾緊機構(gòu)的情況下，手動轉(zhuǎn)動Z軸絲杠，未發(fā)現(xiàn)機械傳動系統(tǒng)的異常，初步判定故障是由伺服系統(tǒng)或數(shù)控裝置不良引起的。為了進一步確定故障部位，維修時在系統(tǒng)接通的情況下，利用手輪少量移動Z軸(移動距離應(yīng)控制在系統(tǒng)設(shè)定的允許跟隨誤差以內(nèi)，防止出現(xiàn)跟隨誤差報警)，測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)速度給定有電壓輸入，其值大小與手輪移動的距離、方向有關(guān)。由此可以確認數(shù)控裝置工作正常，故障是由于伺服驅(qū)動器的不良引起的。檢查驅(qū)動器發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動器本身狀態(tài)指示燈無報警，基本上可以排除驅(qū)動器主回路的故障?？紤]到該機床X、Z軸驅(qū)動器型號相同，通過逐一交換驅(qū)動器的控制板確認故障部位在6RA26**直流驅(qū)動器的A2板。根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器的原理圖，逐一檢查、測量各級信號，后確認故障原因是由于A2板上的集成電壓比較器N7(型號：LM348)不良引起的：更換后，機床恢復(fù)正常。