埃斯顿PRONET伺服系统调试方法.ppt

ESTUN伺服系统的调试 （ProNet伺服系统专场） 主讲：褚文军 2014年1月 国内免费服务热线：400-025-3336,1.请根据实际工况，正确选型适配的伺服系统。 2.请参照我司伺服标准接线图，进行正确的焊线，接线。 3.请选择正确的控制方式。 4.请确认机械处于安全位置，防止出现意外。 5.请进行抗干扰处理和接地。 6.通电时请不要进行插座的拔、插动作。,PRONET伺服调试前的注意事项,PRONET伺服的接线注意事项,PRONET伺服的接线注意事项,三相200V ProNet-0850A 标准接线图,PRONET伺服的接线注意事项,PRONET伺服的接线注意事项,PRONET伺服调试前的注意事项,1CN输入输出信号 标准接线图,注意：使用位置指令信号 和PG分频输出信号时 请选用带屏蔽的双绞线电缆,设定适配电机型号参数流程,a、 请确认购买的伺服电机型号； b、 请确认购买的伺服驱动器型号； c、 请根据电机型号表，确认伺服电机型号与伺服驱动器型号是否适配。然后设置正确的Pn840参数。 （如不适配请联系厂家或销售商；如果是ASA绝对值编码器的电机，需要设定Pn840.0=3；如果是ADA增量式编码器的电机，需要设定Pn840.0=4，否则将会出现A52报警；如果是ARA旋变编码器的电机，需要设定Pn840.0=5；否则将会出现A17报警。） d、请根据电机型号表，设置正确的Pn005.3参数。,设定适配电机型号参数流程,1. Pn000 二进制位参 (0-1111) 2. Pn001 二进制位参 (0-1111) 3. Pn002 二进制位参 (0-0111) 4. Pn003 二进制位参 (0-1111) 5. Pn004 十六进制位参 (0-OX3425) 6. Pn005 十六进制位参 (0-OX33E3),PRONET伺服调试控制参数,基本控制参数：,速度控制方式（模拟指令）,PRONET伺服调试控制参数, 速度控制即电机按照给定的速度指令进行运转。 速度控制的应用场合相当广泛，典型的应用场合有：需要快速响应的连续调速系统；由上位机进行位置闭环的定位系统；需要多档速度进行快速切换的系统。 通常伺服的速度给定为模拟量，即模拟量幅值的大小决定了给定速度的大小，正负决定电机的转向，而模拟量与转速的对应关系取决于速度指令增益(Pn300)。,1、 Pn102 速度环增益 2、 Pn103 速度环积分时间常数 3、 Pn200 PG脉冲分频比 4、 Pn300 速度指令增益 5、 Pn306 软起动加速时间 6、 Pn307 软起动减速时间 7、 Pn308 速度滤波时间常数 8、 Pn309 S曲线上升时间 9、 Pn310 速度指令曲线形式 10、Pn311 S曲线的过渡形态,PRONET伺服调试控制参数,速度控制可能用到的参数,PRONET伺服调试控制参数,指令速度 (rpm),指令电压 （V）,设定的斜率,Pn300,指令速度 (rpm),指令电压 （V）,偏移量手动调整范围 （-1024+1024）,Fn004效果图,指令速度 (rpm),指令电压 （V）,Fn003效果图,模拟指令自动 调整偏移量,指令电压 （10V）,速度范围 （3000rpm）,PRONET伺服调试控制参数,Pn306、Pn307效果图,Pn309效果图,S曲线,PRONET伺服调试控制参数, 速度环路增益Pn102，通常是设定高一些以使得整个系统响应快一些，电机刚性也会增强。但是增益大了可能导致系统振动，一般负载惯量大的场合该参数设得大一些。 积分时间常数Pn103，它的作用是消除静差，数值设得越大响应越慢，定位越长。通常负载惯量越大，积分时间应设定得越大。 上位机作闭环时，应尽量不要设置软起动减速时间参数Pn306、Pn307。 若没有上位机作闭环，希望通过模拟量来使得电机完全停止，则必须采用零钳位或比例控制。 用上位机作位置闭环时，模拟量不能自动调零。,速度控制调试时的注意事项,转矩控制方式（模拟指令）,PRONET伺服调试控制参数, 非速度控制，控制输出的转矩即为典型转矩控制。 常使用于张力控制、压力控制等场合。 用户输入为模拟量，模拟量大小与转矩大小的关系取决于参数Pn400（转矩指令增益），其单位是0.1V/100%，该单位的含义是多少个0.1V对应100%的额定转矩。 举例：假定用户设定是100，则表明若输入10V的模拟量时,电机输出转矩可以达到其额定转矩的100% 。,1、 Pn001.1 模拟速度限制使能 2、 Pn001.2 模拟转矩限制使能 3、 Pn105 转矩指令滤波 4、 Pn300 速度指令增益 5、 Pn400 转矩指令增益 6、 Pn401 正转扭矩内部限制 7、 Pn402 反转扭矩内部限制 8、 Pn403 正转外部扭矩限制 9、 Pn405 反转外部扭矩限制 10、Pn406 转矩速度限制,PRONET伺服调试控制参数,转矩控制可能用到的参数,PRONET伺服调试控制参数,指令转矩 (%),指令电压 （V）,设定的斜率,Pn400,指令电压 （V）,偏移量手动调整范围 （-1024+1024）,Fn004效果图,指令电压 （V）,Fn003效果图,模拟指令自动 调整偏移量,指令转矩 (%),指令转矩 (%),指令电压 （10V）,转矩范围 （300%）,自动增益,PRONET伺服调试控制参数, 转矩控制首先应注意限制电机转速，电机转速可以用模拟量进行限制，也可以通过设置参数来限制转速（Pn001.1和Pn001.2）。 转矩指令增益Pn400（0.1V/100%）数值设定越小，相同模拟量对应的转矩越大。 电机输出的力矩是模拟量转矩给定和负载转矩中相对小的那一个。,转矩控制调试时的注意事项,位置控制方式（脉冲列指令）,PRONET伺服调试控制参数, 位置控制普遍应用在各 种定位场合，可以直接替换各种步进传动系统。 一般情况下伺服通过接受脉冲来进行位置控制，脉冲的个数决定了位置，脉冲的频率决定了电机运行的速度。 一个脉冲对应的位置当量，取决于机械结构和电子齿轮。,Pn004.2 脉冲形式 Pn100 实时自动调谐设置 Pn101 负载刚性选择 Pn102 速度环增益 Pn103 速度环积分时间常数 Pn104 位置环增益 Pn112 位置前馈 Pn201 电子齿轮分子 Pn202 电子齿轮分母 Pn204 位置指令加减速时间参数 Pn205 位置指令一次滤波、二次滤 波选择,PRONET伺服调试控制参数,位置控制可能用到的参数,自动增益,手动增益,PRONET伺服调试控制参数,Pn004.2：脉冲指令形式效果图,PRONET伺服调试控制参数,差分指令信号接线图,PRONET伺服调试控制参数,NPN型集电极开路指令信号接线图,PRONET伺服调试控制参数,PNP型集电极开路指令信号接线图,PRONET伺服调试控制参数,电子齿轮比的计算方法,PRONET伺服调试控制参数, 当上位装置无加减速功能设置时。 当电子齿轮设定数值较大时。 指令脉冲频率低时。 指令脉冲频率不稳定时。 以上这几种情况根据需要设定位置指令一次滤波、前馈等参数。当用户设定的前馈较大时，设定前馈滤波效果会更好。,Pn204、Pn205位置平滑参数效果图,PRONET伺服调试控制参数,Pn006.3:集电极开路信号指令输入滤波器使用效果图,使用前,使用后,PRONET伺服调试控制参数,位置控制调试时的注意事项, 位置增益Pn104设的太小（16），有可能会引起定位不到位的情况。 如两轴是插补关系，则这两轴的位置增益、位置前馈、速度偏置应尽量设得靠近或一致。 使用高增益有助于快速定位，减小跟随误差，注意位置增益和速度增益的匹配。 当上位装置指令脉冲频率不稳定、指令脉冲频率低时需要设定位置指令一次滤波Pn204。 通过监视Un009Un014显示的脉冲数，可以判断电机是否定位准确。,PRONET伺服的监视及辅助功能,监视模式的显示内容,Un000 电机的实际转速r/min Un001 输入的速度指令值r/min Un002 输入的转矩指令百分比%（相对额定转矩） Un003 内部转矩指令百分比%（相对额定转矩） Un004 编码器旋转角脉冲数 Un005 输入信号监视 Un006 编码器信号监视 Un007 输出信号监视 Un008 脉冲给定速度（电子齿轮为1：1 时） Un009 当前位置（1 指令脉冲） Un010 当前位置（10000 指令） Un011 偏差脉冲计数器低16 位 Un012 偏差脉冲计数器高16 位 Un013 给定脉冲个数监视低位 Un014 给定脉冲个数监视高位（10000） Un015 负载惯量百分比 Un016 电机过载比率,PRONET伺服的监视及辅助功能,监视模式的显示内容,PRONET伺服的监视及辅助功能,辅助功能模式的显示内容,Fn000 显示报警历史数据 Fn001 恢复参数出厂值 Fn002 点动(JOG)运行模式 Fn003 速度指令偏移的自动调整 Fn004 速度指令偏移的手动调整 Fn005 电机电流检测偏移的自动调整 Fn006 电机电流检测偏移的手动调整 Fn007 伺服软件版本显示 Fn008 位置示教功能 Fn009 静态惯量检测 Fn010 清除绝对值多圈信息及错误 Fn011 清除绝对值编码器相关错误,PRONET伺服的监视及辅助功能,辅助功能模式操作时的注意事项, 恢复出厂值（Fn001）操作时，必须是伺服当前状态为非run状态。如果是伺服ON状态时，无法进行此项操作。 在伺服当前状态为报警状态或主回路未得电时，无法进行点动运行模式操作（Fn002）。 只有在伺服当前状态为非run状态时，才能进行电流偏移量调零的操作（Fn005、Fn006）。 请保证电机的测试位移行程具有往复六圈的行程，才能进行静态惯量检测操作（Fn009）。 只有电机的编码器为绝对值编码器时，才能使用清除绝对值多圈信息及错误（Fn010）、清除绝对值编码器相关错误（Fn011）的相关操作。,PRONET伺服的增益(PID)调整原则,PRONET伺服三环控制示意图,给定 位置,位置 环,速度 环,电流 环,PWM 调制,伺服 电机,反馈 位置,反馈 速度,反馈 电流,+,+,+,PG,伺服驱动器硬件上是基于变频调速的原理， 软件上主要是位置环，速度环，电流环 由外到内的控制结构。,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,伺服驱动器包括三个反馈环节：位置环、速度环以及电流环。最内环（电流环）的反应速度最快，中间环节（速度环）的反应速度必须高于最外环（位置环）。 如果不遵守此原则，将会造成电机运转的震动或反应不良。,电流环,速度环,位置环,电流环,位置环,速度环,YES,N0,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,为什么位置环的反应不能比速度环的反应快呢？,由于速度环反应相对较慢，速度环的输出变化无法跟上位置环输出的速度指令的变化，因此就无法达到平滑的线性加速或减速。而且，位置环会继续累计脉冲偏差，从而增加速度指令。这样，电机速度会超过给定值，然后位置环会尝试减少速度指令输出量，这样又会导致速度环反应会变得很差，电机将赶不上速度指令。整个速度指令会如下图所示振动。 如果发生这种情形，就必须减少位置环增益，或增加速度环增益，以防止速度指令振动。,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,速度环增益（P调节）的简介,1、速度环增益主要用来决定速度环的反应速度。在机械系统不震动的前提下，参数设定的值愈大，反应速度就会增加。 2、在确保负载惯量比的设定值处于允许范围的条件下，速度环的增益设置就可以达到设计时允许的数值范围，从而确保速度环的快速反应。 3、增大速度环的比例增益，则能降低转速脉动的变化量，提高伺服驱动系统的硬度，保证系统稳态及瞬态运行时的性能。但是在实际系统中，速度环比例增益不能过大，否则将引起整个伺服驱动系统振荡。,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,速度环参数调整与负载惯量的关系,1、当负载对象的转动惯量与电动机的转动惯量之比增大以及负载的摩擦转矩增大时，宜增大速度环比例增益和积分时间常数，以满足运行稳定性的要求。 2、当负载对象的转动惯量与电动机的转动惯量之比减小以及负载的摩擦转矩减小时，宜减小速度环比例增益和积分时间常数，保证低速运行时的速度控制精度。,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,位置环增益（D调节）的简介,1、位置环增益是交流伺服系统的基本指标之一，它与伺服电机以及机械负载有着密切的联系。 2、通常伺服系统的位置环增益越高，电机速度对于位置指令响应的延时减少，位置跟踪误差愈小，定位所需时间越短，但要求对应的机械系统的刚性与自然频率也必须很高。而且当输入的位置量突变时，其输出变化剧烈，机械负载要承受较大的冲击。此时，驱动器必须进行升降速处理或通过上位机用编程措施来缓冲这种变化。 3、当伺服系统位置环增益相对较小时，调整起来比较方便，因为位置环增益小，伺服系统容易稳定，对大负载对象，调整要简单些。同时，低位置环增益的伺服系统频带较窄，对噪音不敏感。因此，作为伺服进给用时，位置的微观变化小，但低位置环增益的伺服系统位置跟踪误差较大，进行轮廓加工时，会在轨迹上形成加工误差。,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,速度环增益(PID中的P) 数值设置太高： 破坏了系统稳定性，电机速度波动加剧。故两者（P和I）的调整必须保持协调，增大速度环增益的同时应该增加速度环积分时间，否则伺服系统会振荡。 数值设置太低： 速度环增益太低也会导致电机速度出现波动。比较速度增益过高的情形可知，此时电机速度的波动频率更低。这充分表明了速度环增益的提高使系统的工作频率得到了提高，控制系统的快速响应性能好，能更有效地克服干扰作用的影响。 此外，当速度环增益远小于位置环增益时，伺服的稳定性也会被破坏，电机速度在运行过程中也会不断地波动。一般情况下尽量保证速度环增益大于位置环增益。,P参数调整的不合适对伺服性能的影响,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,速度环积分时间常数（PID中的I） 数值设置太高： 速度环积分对速度跟踪位置指令的影响不是很大，但过大的速度环积分时间会延迟速度回路的反应时间。 数值设置太低： 速度环积分时间太短，破坏了速度回路的稳定性，电机速度的波动增加，伺服变得不稳定，运行中可伴有尖锐的震动噪音。,I参数调整的不合适对伺服性能的影响,PRONET伺服的手动增益(PID)调整原则,D参数调整的不合适对伺服性能的影响,位置环增益（PID中的D） 数值设置太高： 在位置伺服系统中，调高位置增益虽然可以使得电机速度对于位置指令响应的延时减少，但位置环增益过高引起系统开环的总增益加大，易造成系统不稳定，可体现为电机速度波动有所加剧。 数值设置太低： 在伺服系统中，位置环的工作频率远比速度环要低。位置环增益过低时，系统难以抵消在速度响应过程中造成的位置偏差，从而导致电机的速度跟踪严重滞后于位置指令速度。,PRONET伺服系统的常见报警及排除方法,A.52报警及排除方法,报警说明：A.52（串行编码器绝对状态出错） 排除方法： 1、如果使用的电机配置的是17位增量式编码器 （EM- ADA ）； 请设置Pn840.0=4，断电后重新上电即可排除。 2、如果使用的电机配置的是17绝对值编码器 （EM- ASA ）； 表示编码器损坏或编码器解码电路可能损坏， 需要更换电机或驱动器。,PRONET伺服系统的常见报警及排除方法,A.50报警及排除方法,报警说明：A.50（串行编码器通讯超时 ） 排除方法： 1、编码器接头接触不良或没