伺服控制器维修超详细阐述《资讯》

2018-10-12 08:16:41来源：贤集网 赵媛

众所周知，伺服控制器是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。伺服电机控制器的电路也由三部分组成，第一部分是电机整流电路，整流单元主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路，实质是一组共阴极与一组共阳极的三相半波可控整流电路的串联，习惯将其中阴极连接在一起的三个晶间管称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管称为共阳极组。第二部分是功率驱动电路，功率驱动单元一般采用智能功率模块，通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流。功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件，主要由整流桥、可控硅、电解电容、IGBT等器件组成。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。第三部分是电机控制电路，主电路采用数字信号处理器作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，进行智能控制。现如今，伺服控制器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域等。今天贤集网小编来与大家分享更多伺服控制器的相关知识，包括：伺服控制器维修、伺服控制器控制方式、伺服控制器参数设置方法、伺服控制器如何通过接收的脉冲频率和数量来实现位置控制？一起来了解下吧！

伺服控制器维修

伺服控制器是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。那么对伺服控制器如何测试检修，以下是一些方法：

一、示波器检查控制器的电流监控输出端时，发现它全为噪声，无法读出

故障原因：电流监控输出端没有与交流电源相隔离(变压器)；

处理方法：可以用直流电压表检测观察。

二、电机在一个方向上比另一个方向跑得快

1、故障原因：无刷电机的相位搞错。

处理方法：检测或查出正确的相位。

2、故障原因：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。

处理方法：将测试/偏差开关打在偏差位置。

3、故障原因：偏差电位器位置不正确。

处理方法：重新设定。

三、电机失速

1、故障原因：速度反馈的极性搞错。

处理方法：

a、如果可能，将位置反馈极性开关打到另一位置。(某些控制器上可以)

b、如使用测速机，将控制器上的TACH+和TACH-对调接入。

c、如使用编码器，将控制器上的ENC A和ENC B对调接入。

d、如在HALL速度模式下，将控制器上的HALL-1和HALL-3对调，再将Motor-A和Motor-B对调接好。

2、故障原因：编码器速度反馈时，编码器电源失电。

处理方法：检查连接5V编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源，确保该电压是对控制器信号地的。

四、LED灯是绿的，但是电机不动

1、故障原因：一个或多个方向的电机禁止动作。

处理方法：检查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

2、故障原因：命令信号不是对控制器信号地的。

处理方法：将命令信号地和控制器信号地相连。

五、上电后， 控制器的LED灯不亮

故障原因：供电电压太低，小于最小电压值要求。

处理方法：检查并提高供电电压。

六、当电机转动时，LED灯闪烁

1、故障原因：HALL相位错误。

处理方法：检查电机相位设定开关(60?/120?)是否正确。 多数无刷电机都是120?相差。

2、故障原因：HALL传感器故障

处理方法：当电机转动时检测Hall A, Hall B, Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。

七、LED灯始终保持红色

故障原因：存在故障。

处理方法：原因: 过压、欠压、短路、过热、控制器禁止、HALL无效。

伺服控制器的控制方式

数控机床中伺服控制器控制按其结构可分成开环控制和闭环（半闭环）控制。如果详细分类，开环控制又可分为普通型和反馈补偿型，闭环（半闭环）控制也可分为普通型和反馈补偿型。

1、反馈补偿型开环控制

开环系统的精度较低，这是由于伺服控制器的步距误差、起停误差、机械系统的误差都会直接影响到定位精度。应采用补偿型进行改进，这种系统且有开环与闭环两者的优点，即具有开环的稳定性和闭环的精确性。不会因为机床的谐振频率、爬行、失动等引起系统振荡。反馈补偿型开环控制不需要间隙补偿和螺距补偿。

2、闭环控制

由于开环控制的精度不能很好地满足机床的要求，为了提高伺服控制器的控制精度，最根本的办法是采用闭环控制方式。即不但有前身控制通道，而且有检测输出的反馈通道，指令信号与反馈信号比较后得到偏差信号，形成以偏差控制的闭环控制系统。

3、半闭环控制

对于闭环控制系统，合理的设计可以得到可靠的稳定性和很高的精度，但是直接测量工作台的位置信号需要用如光栅、有磁尺或直线感应同步器等安装、维护要求较高的位置检测装置。通过对传动轴或丝杠角位移的测量，可间接地获得位置输出量的等效反馈信号。由于这部分传动引起的误差不能被闭环系统中不包含从旋转轴到工作台之间的传动链，因此这部分传动引起的误差不能被闭环系统自动补偿，所以称这种由等效反馈信号构成的闭环控制系统为半闭环伺服控制器，这种控制方式称为半闭环控制方式。

4、反馈补偿型的半闭环控制

这种伺服控制器控制补偿原理与开环补偿系统相同，由旋转变压器和感应同步器组成的两套独立的测量系统均以鉴幅方式工作。该系统的缺点是成本高，要用两套检测系统，优点是比全闭环系统调整容易，稳定性好，适合用做高精度大型数控机床的进给驱动。

伺服控制器参数设置方法

在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考，然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。

1、位置比例增益

设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。

2、位置前馈增益

设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%

3、速度比例增益

设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

4、速度积分时间常数

设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。

5、速度反馈滤波因子

设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。

6、最大输出转矩设置

设置伺服控制器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位置控制方式下控制器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，控制器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF。在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间。加减速特性是线性的到达速度范围设置到达速度在非位置控制方式下，如果伺服电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。

7、手动调整增益参数

（1）调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值．调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢．KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。

（2）调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVI值即初步确定的参数值。

（3）调整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋转平稳，降低超调量。因此，将KVD值渐渐加大可改善速度稳定性。

（4）调整位置比例增益KPP值。如果KPP值调整过大，伺服电机定位时将发生电机定位超调量过大，造成不稳定现象。此时，必须调小KPP值，降低超调量及避开不稳定区；但也不能调整太小，使定位效率降低。因此，调整时应小心配合。

8、自动调整增益参数

现代伺服控制器均已微计算机化，大部分提供自动增益调整( autotuning)的功能，可应付多数负载状况。在参数调整时，可先使用自动参数调整功能，必要时再手动调整。事实上，自动增益调整也有选项设置，一般将控制响应分为几个等级，如高响应、中响应、低响应，用户可依据实际需求进行设置。

伺服控制器如何通过接收的脉冲频率和数量来实现位置控制？

1、在回答这个问题之前，首先要清楚伺服电机的用途，相对于普通的电机来说，伺服电机主要用于精确定位，因此大家通常所说的控制伺服，其实就是对伺服电机的位置控制。其实，伺服电机还用另外两种工作模式，那就是速度控制和转矩控制，不过应用比较少而已。

2、速度控制一般都是有变频器实现，用伺服电机做速度控制，一般是用于快速加减速或是速度精准控制的场合，因为相对于变频器，伺服电机可以在几毫米内达到几千转，由于伺服都是闭环的，速度非常稳定。转矩控制主要是控制伺服电机的输出转矩，同样是因为伺服电机的响应快。应用以上两种控制，可以把伺服控制器当成变频器，一般都是用模拟量控制。

3、伺服电机最主要的应用还是定位控制，位置控制有两个物理量需要控制，那就是速度和位置，确切的说，就是控制伺服电机以多快的速度到达什么地方，并准确的停下。

4、伺服控制器通过接收的脉冲频率和数量来控制伺服电机运行的距离和速度。比如，我们约定伺服电机每10000个脉冲转一圈。如果PLC在一分钟内发送10000个脉冲，那么伺服电机就以1r/min的速度走完一圈，如果在一秒钟内发送10000个脉冲，那么伺服电机就以60r/min的速度走完一圈。

5、所以，PLC是通过控制发送的脉冲来控制伺服电机的，用物理方式发送脉冲，也就是使用PLC的晶体管输出是最常用的方式，一般是低端PLC采用这种方式。而中高端PLC是通过通讯的方式把脉冲的个数和频率传递给伺服控制器，比如Profibus-DPCANopen,MECHATROLINK-II,EtherCAT等等。这两种方式只是实现的渠道不一样，实质是一样的，对我们编程来说，也是一样的。这也就是我想跟大家说的，要学习原理，触类旁通，而不是为了学习而学习。

6、对于程序编写，这个差别很大，日系PLC是采用指令的方式，而欧系PLC是采用功能块的形式。但实质是一样的，比如要控制伺服走一个绝对定位，我们就需要控制PLC的输出通道，脉冲数，脉冲频率，加减速时间，以及需要知道伺服控制器什么时候定位完成，是否碰到限位等等。无论哪种PLC，无非就是对这几个物理量的控制和运动参数的读取，只是不同PLC实现方法不一样。

上述是贤集网小编为大家介绍的伺服控制器维修、伺服控制器控制方式、伺服伺服控制器参数设置方法、伺服控制器如何通过接收的脉冲频率和数量来实现位置控制？大家都了解了吧！当然，大家还要注意伺服驱动器在恶劣环境使用时，接触腐蚀性气体、潮湿、金属粉尘、水以及加工液体，会使驱动器发生故障。所以在安装时，必须保证驱动器的工作环境。驱动器附近有干扰设备时，对伺服驱动器的电源线以及控制线有很大的干扰影响，使驱动器产生误动作。可以加入噪声滤波器以及其他各种抗干扰措施，保证驱动器的正常工作。注意加入噪声滤波器后，漏电流会增大，为了避免这个毛病，可以使用隔离变压器。特别注意，驱动器的控制信号线很容易受到干扰，要有合理的走线和屏蔽措施。最后，气控制柜内部电气设备的发热以及控制柜内的散热条件，伺服驱动器周围的温度将会不断升高，所以在考虑驱动器的冷却以及控制柜内的配置情况，保证伺服驱动器周围温度在 55摄氏度以下，相对湿度 90%以下。长期安全工作温度在 45摄氏度以下。掌握这些对大家来说很有帮助哦！

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