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《伺服控制系统》课件
伺服电机
作为伺服系统的驱动器， 根据控制信号，将电能转 化为机械能。
反馈装置
用于测量并反馈输出的位 置、速度和加速度信息。
控制器
接收反馈信息，并根据预 设的控制算法，输出控制 信号，调整伺服电机的运 行状态。
伺服电机的原理
1 电磁感应原理
利用电磁感应现象，将电能转化为机械能。
2 传感器反馈原理
通过传感器测量转子位置，实时反馈给控制器，实现闭环控制。
伺服控制系统在生产线、机器 人等工业自动化领域获得广泛 应用。
CNC加工
伺服控制系统在数控机床等 CNC加工设备中发挥重要作用。
运动控制
伺服控制系统广泛应用于运动 平台、舞台灯光等需要精确运 动控制的领域。
伺服控制系统的优势和劣势
优势
高精度控制、快速响应、稳定性好、适应性强、灵活可靠。
劣势
成本较高、对环境要求高、对参数调整要求高、故障排除较为复杂。
伺服控制系统的性能指标
1 位置误差
伺服控制系统位置控制 的偏差。
2 速度曲线
伺服控制系统输出速度 与时间的关系曲线。
3 加速度响应
伺服控制系统加速度变 化的能力。
3 电子调速原理
通过控制信号调整电机的转速，实现精确的位置和速度控制。
伺服控制系统的分类
位置控制系统
以精确的位置控制为目标， 广泛应用于工业自动化、机 器人等领域。
速度控制系统
以精确的速度控制为目标， 常用于纺织、包装等需要恒 定速度的应用。
力矩控制系统
以精确的力矩控制为目标， 适用于需要精确控制力矩的 应用，如模具加工。伺服控制系统与普通控来自系统的区别1 精度要求
伺服控制系统具有更高 的精度要求，能够实现 更精确的位置、速度和 力矩控制。
安川伺服快速入门课件
应用案例一：数控机床的改造与优化
总结词
数控机床是工业制造中的重要设备， 安川伺服系统在数控机床的改造和优 化中扮演着关键角色。
详细描述
随着制造业的不断发展，老旧的数控 机床往往难以满足新的生产需求。通 过使用安川伺服系统，可以对数控机 床进行升级和优化，提高加工精度、 效率和产品质量。
应用案例一：数控机床的改造与优化
应用案例三：搬运机械的人工智能升级
总结词：搬运机械是物流和仓储领域的重要设备，通过 使用安川伺服系统，可以实现搬运机械的人工智能升级 。
具体应用
详细描述：随着人工智能技术的发展，搬运机械也需要 不断升级以适应新的需求。安川伺服系统结合人工智能 技术可以实现搬运机械的自动化和智能化。
路径规划：通过使用人工智能算法，可以规划出最优的 搬运路径，减少时间和能源消耗。
安川伺服快速入门课 件
目录
CONTENTS
• 安川伺服系统概述 • 安川伺服系统基础知识 • 安川伺服驱动器详解 • 安川伺服电机详解 • 安川伺服系统的故障诊断与排除 • 安川伺服系统的应用案例与实战演练
01 安川伺服系统概述
定义与特点
定义
安川伺服系统是一种将输入的模 拟信号转化为机械转矩输出的控 制系统，主要由伺服驱动器、伺 服电机和编码器组成。
开环控制
控制器发出控制指令后，不关注电机的实际运动状态，不进行反馈控制。
闭环控制
控制器发出控制指令后，通过反馈装置获取电机的实际运动状态，进行误差修 正和补偿，实现精确控制。
03 安川伺服驱动器详解
驱动器的型号与规格
型号
功率范围
安川伺服驱动器有多种型号，包括Σ-7、Σ5、Σ-3等系列，每个系列又根据功率和功 能的不同有不同的细分型号。
《伺服系统入门资料》课件
市场发展前景
随着技术不断进步，各行各业对伺服系统的需求不断增长，市场发展前景仍然广阔。
总结
• 伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、反馈控制器和其他元 器件组成的自动化控制系统。
• 伺服系统具有高效精确的特点，广泛应用于工业自动化、医疗、半导 体电子、航空模型等领域。
• 伺服系统的结构不同、应用不同，具有很多种分类，但其基本原理和 工作模式相同。
伺服系统入门资料
本课件对伺服系统进行概述，针对伺服系统的定义、组成、应用领域、工作 原理、分类和市场情况等方面进行详细介绍。
伺服系统的定义与组成
定义
伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、 反馈控制器和其他元器件组成的自动化控制系统。
组成
伺服系统主要由伺服电机、传感器、控制器和驱 动器等组成。
伺服系统的工作原理
伺服系统的分类和特点
分类
• 根据控制方式的不同，分为开环伺服和闭环 伺服。
• 根据结构的不同，分为直线伺服和旋转伺服。 • 根据应用的不同，分为位置伺服、速度伺服
和扭矩伺服等。
特点
• 稳定性好 • 响应速度快 • 适应范围广 • 易于控制
伺服系统的选型和安装
选型 安装
根据应用场景选择合适的伺服系统规格、型号和 品牌。
伺服系统的优点和缺点
优点
• 高精度 • 高速度 • 高刚性 • 广泛应用领域
缺点
• 成本相对较高 • 需要专业技能和经验 • 易出现过调和不足调问题
伺服系统的发展历程
发展历程
伺服系统最初采用模拟回路控制电机，后来发展到 数字回路，现在越来越多地采用数字信号处理技术 来控制。
未来趋势
随着数字化技术、智能化技术和控制算法的不断发 展，伺服系统将更加高效稳定，向"轻量化、高效率" 的方向发展。
随着技术不断进步，各行各业对伺服系统的需求不断增长，市场发展前景仍然广阔。
总结
• 伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、反馈控制器和其他元 器件组成的自动化控制系统。
• 伺服系统具有高效精确的特点，广泛应用于工业自动化、医疗、半导 体电子、航空模型等领域。
• 伺服系统的结构不同、应用不同，具有很多种分类，但其基本原理和 工作模式相同。
伺服系统入门资料
本课件对伺服系统进行概述，针对伺服系统的定义、组成、应用领域、工作 原理、分类和市场情况等方面进行详细介绍。
伺服系统的定义与组成
定义
伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、 反馈控制器和其他元器件组成的自动化控制系统。
组成
伺服系统主要由伺服电机、传感器、控制器和驱 动器等组成。
伺服系统的工作原理
伺服系统的分类和特点
分类
• 根据控制方式的不同，分为开环伺服和闭环 伺服。
• 根据结构的不同，分为直线伺服和旋转伺服。 • 根据应用的不同，分为位置伺服、速度伺服
和扭矩伺服等。
特点
• 稳定性好 • 响应速度快 • 适应范围广 • 易于控制
伺服系统的选型和安装
选型 安装
根据应用场景选择合适的伺服系统规格、型号和 品牌。
伺服系统的优点和缺点
优点
• 高精度 • 高速度 • 高刚性 • 广泛应用领域
缺点
• 成本相对较高 • 需要专业技能和经验 • 易出现过调和不足调问题
伺服系统的发展历程
发展历程
伺服系统最初采用模拟回路控制电机，后来发展到 数字回路，现在越来越多地采用数字信号处理技术 来控制。
未来趋势
随着数字化技术、智能化技术和控制算法的不断发 展，伺服系统将更加高效稳定，向"轻量化、高效率" 的方向发展。
第六章：伺服系统(6学时)PPT课件
4
四、常见三种电气伺服驱动装置的特点：
1、步进电机（Stepping Motor）
✓转角与数字脉冲成比例，可构成直接数字控制 ✓构成廉价的开环系统 ✓控制系统控制较简单
2、直流伺服电机(DC Servo Motor)
✓高响应、高功率密度 ✓可实现高精度的数字控制 ✓换向器件需维护
3、交流伺服电机(AC Servo Motor)
对于直线移动的工作台，折算到丝杠轴的转动惯量为：
J
M
(
p
2
)2
丝杠轴折算到电机轴的转动惯量为：
J
1 i2
J
z
2
Js
p M(
2
)
2
因此，折算到电机轴的等效转动惯量Jd为：
Jd
Jm
J z1
1 i2
J
z
2
Js
M
(
p
2
)
2
对于齿轮齿条传动的工作台，折算到驱动轴的转动惯量为：
J M R 2 R为齿轮分度圆半径
TN
Jm
d
dt
因此，比功率为：
dP dt
TN2
/
Jm
2、快速性好；调速范围宽（1：1000以上）；适应启停频繁的工作要 求等。
6
§ 6.2 步进电机伺服驱动
一、步进电机工作原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的电气执行元件，电机绕组每接 受一个脉冲，转子转过相应的角度（即步距角），低频率运行时，明显 可见电机轴是一步一步转动的，故称为步进电动机。
适用范围：空压伺服、步进电机伺服、 交流直流伺服、液压伺服
2
三、伺服系统基本要求
精度 指输出量复现输入指令信号的精确程度，通常用稳态误差表示
四、常见三种电气伺服驱动装置的特点：
1、步进电机（Stepping Motor）
✓转角与数字脉冲成比例，可构成直接数字控制 ✓构成廉价的开环系统 ✓控制系统控制较简单
2、直流伺服电机(DC Servo Motor)
✓高响应、高功率密度 ✓可实现高精度的数字控制 ✓换向器件需维护
3、交流伺服电机(AC Servo Motor)
对于直线移动的工作台，折算到丝杠轴的转动惯量为：
J
M
(
p
2
)2
丝杠轴折算到电机轴的转动惯量为：
J
1 i2
J
z
2
Js
p M(
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)
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因此，折算到电机轴的等效转动惯量Jd为：
Jd
Jm
J z1
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J
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2
Js
M
(
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2
)
2
对于齿轮齿条传动的工作台，折算到驱动轴的转动惯量为：
J M R 2 R为齿轮分度圆半径
TN
Jm
d
dt
因此，比功率为：
dP dt
TN2
/
Jm
2、快速性好；调速范围宽（1：1000以上）；适应启停频繁的工作要 求等。
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§ 6.2 步进电机伺服驱动
一、步进电机工作原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的电气执行元件，电机绕组每接 受一个脉冲，转子转过相应的角度（即步距角），低频率运行时，明显 可见电机轴是一步一步转动的，故称为步进电动机。
适用范围：空压伺服、步进电机伺服、 交流直流伺服、液压伺服
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三、伺服系统基本要求
精度 指输出量复现输入指令信号的精确程度，通常用稳态误差表示
伺服基础培训教材PPT课件
（圆盘上的形状）
例： 由B相作为基准 B相为On时如果A相有上升沿，定义为正传。 B相为Oｆｆ时如果A相有上升沿，定义为反转。
CHENLI
20
倍频的原理
直接计数脉冲数
1个脉冲计数2次（2倍频）
1组脉冲计数4次（4倍频）
右回転時 B相
A相
①
②
① ②③ ④
①②③④ ⑤⑥⑦⑧
左回転時 B相
A相 ①
②
绝对值编码器方式
14
伺服器的工作模式：
CHENLI
15
伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
16
伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
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编码器：
CHENLI
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CHENLI
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编码器：
１） 增量型编码器的原理
＊ 圆盘上刻有相位相差90度的A相、B相的槽 ＊ 由此可检测出旋转量和旋转方向。
旋转方向判定的原理
增量型编码器的原理
① ②③ ④
①②③ ④ ⑤ ⑥⑦⑧
本公司的绝对值编码器采用配置有电池，在伺服放大器电源关断时也能记忆当前位置情报 的方式。
伺服放大器电源打开后伺服放大器将电机轴距离原点的圈数及脉冲数所反映的当前位置情 报向上位控制器传送。
CHENLI
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２）绝对值编码器的基本原理
＊在分辨率的范围内输出波形 是不重复的 ＊根据读取的输出波形可以得到 绝对位置的信息 ＊另外还配备了有电池作断电 备份的计数器以判断出当前所 转到的圈数位置
伺服放大器的功能框图如下图所示。
动力部分 电机
整流部分
逆变部分
反馈 CHENLI
编码器 23
１） 动力部分的构成
第2章伺服控制基础知识ppt课件
在伺服系统中测角度〔角位移〕的方法很多，常用的有电位计、差动变 压器、微动同步器、自整角机、旋转变压器等，这里引见部分丈量元件。 ---测小角位移
(一)差动变压器和微同步器
1.差动变压器
励磁
直线位移式
输出
转角式
差动变压器
2.微动同步器
微动同步器由四极定子和两极转子组成。在定子每个极上 绕有两个线圈〔初级在里侧，次级在外侧〕。用各极中的一 个线圈串联成初级激磁回路，各极中的另一线圈那么串联成 次级感应回路。
数字测速方法
在闭环伺服控制系统中，根据脉冲 计数来丈量转速的方法有M法测速﹑T 法测速和M/T法测速三种：
M法测速是指：在规定时间间隔Tg内， 丈量所产生的脉冲数来获得被测速度 值；
T法测速是指：丈量相邻两个脉冲的时 间间隔Ttach来确定被测速度值；
M/T法测速是指：同时丈量检测时间和
二、角度〔角位移〕检测
• 位量检测元件的分类和特点
经常用于数控机床的位置检测元件有旋转变压器、感 应同步器、编码盘、光栅和磁尺等。
分类：
☆ 安装的位置及耦合方式—直接丈量和间接丈量；
☆ 丈量方法
—增量型和绝对型;
☆ 检测信号的类型
—模拟式和数字式；
☆ 运动型式
—回转型和直线型；
☆ 信号转换的原理
—光电效应、光栅效应、电磁感应原理、
信号型的微动同步器实践上是一种高准确度的变磁阻型 旋转变压器。对于一定的励磁电压和频率来说，在一定的转 子转角范围(普通为10度或12度)内，它的输出电压正比于转 子转角。
激磁回路的衔接原那么是：当将等幅交流电压加于其上时，在激磁电流
的某半周期内，各极上的磁通方向如图中箭头所示；次级感应回路的衔接 原那么是：使总的输出电压是Ⅱ 、Ⅲ极和I 、Ⅳ极上感应电压之差。
伺服系统上课课件
（3）快速响应无超调。 快速响应反映系统的跟踪精度。 （4）稳定性好，可靠性高。 稳定性：系统在给定输入或外界干扰作用下，能经 过短暂的调节达到新的或恢复到原来平衡状态。 系统具有较好的抗干扰能力能保证进给速度均匀、 平稳。 （5）足够的传动刚性，较强的过载能力，电机的惯 量与移动部件的惯量相匹配，伺服电机能够频繁启 停和可逆运行。
5）低速大转矩 机床加工的特点是，在低速时进行重切 削。因此，要求伺服系统在低速时要有 大的转矩输出。进给坐标的伺服控制属 于恒转矩控制，在整个速度范围内都要 保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在 低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩； 在高速时为恒功率控制，具有足够大的 输出功率。
伺服系统的分类 1. 按照调节理论分类 1）开环伺服系统 开环伺服系统由步进电机及其驱动电路 组成，无位置检测装置。
(3) 最大静转矩和失调角 当转子带有负载力矩通电时，转子就不再能和 定子上的某极对齐，而是相差一定的角度，该角 度所形成的电磁转矩正好和负载力矩相平衡。这 个角度称为失调角。 步进电动机所能带的静转矩是受到限制的，最 大静转矩表示步进电机的承受载荷的能力。
（3）启动频率 启动频率：空载时，步进电机由静止状态突然启动，并 进入不丢步的正常运行的最高频率。 步进电机带负载下的启动频率要比空载启动频率低，并 随负载增加而进一步降低。 （4）连续运行的最高工作频率 最高工作频率：步进电机启动后，保证连续不丢步运行 的最高工作频率。 决定了定子绕组通电状态下最高变化的频率，即决定了 步进电机的最高转速。 （5）加减速特性 加减速特性：步进电机由静止刀工作频率和由工作频率 到静止的加减速过程中，定子绕组通电状态的变化频率 与时间的关系。
数控机床对伺服系统的基本要求
伺服电机培训课件(PPT 39张)
Pr1.09第二转矩滤波 ↓
3.转矩控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr3.18 Pr3.19 Pr3.20 Pr0.11 Pr3.21
参考值 2 用户指定 用户指定 用户指定 用户指定 用户设置
备注 控制方式选择，固定为“2” 转矩指令选择 转矩指令增益，单位 （×0.1V/100%） 电机旋转逻辑取反， 反馈脉冲数 转矩模式速度限制
速度前馈(speed feedforward)的效果：速度(speed)观测
【实时自动调整流程图】
实行实时自动调整的情况下， 右图表示调整流量。 是 运转是否 实时自动调整这一功能，可 结束 正常？ 以进行自动增益切换，自动 设定位置环路增益，速度环 路增益，速度环路积分时间 分析频率（FFT） 把握共振特性 常数、速度观测滤波器、转 矩滤波器、前馈速度，惯量 比等个调整参数，不能更改 ①把握速度环增益的范围 。 ②把握共振点,根据需要使用 按照操作手册进行调整时， 陷波滤波器 需要设定实时自动调整功能 为无效。 出现共振现象时 要求更短的整定时间时
举一个简单例子：有一台机械，是用伺服电机通过V形带传动一个恒定速 度、大惯性的负载。整个系统需要获得恒定的速度和较快的响应特性，分 析其动作过程： 当驱动器将电流送到电机时，电机立即产生扭矩；一开始，由于V形带 会有弹性，负载不会加速到象电机那样快；伺服电机会比负载提前到达设 定的速度，此时装在电机上的偏码器会削弱电流，继而削弱扭矩； 随着V 型带张力的不断增加会使电机速度变慢，此时驱动器又会去增加电流，周 而复始。 在此例中，系统是振荡的，电机扭矩是波动的，负载速度也随之波动。其 结果当然会是噪音、磨损、不稳定了。不过，这都不是由伺服电机引起的， 这种噪声和不稳定性，是来源于机械传动装置，是由于伺服系统反应速度 (高)与机械传递或者反应时间（较长）不相匹配而引起的，即伺服电机响 应快于系统调整新的扭矩所需的时间。 找到了问题根源所在，再来解决当然就容易多了，针对以上例子，您可以： （1）增加机械刚性和降低系统的惯性，减少机械传动部位的响应时间， 如把V形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替V型带。（2）降低伺服系 统的响应速度，减少伺服系统的控制带宽，如降低伺服系统的增益参数值。 （3）设置滤波器，陷波等。
安川伺服快速入门ppt课件
操作步骤 1、按MODE/SET键选择辅助功能
Fn000
2、按UP或DOWN键显示”Fn005”
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Fn005
最新课件
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最新课件
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Fn000
最新课件
2、按UP或DOWN键显示”Fn002”.
3、按DATA/SHIFT键约1秒钟，显示 内容如右图所示
4、按MODE/SET键，进入伺服ON （电机通电）状态
5、按UP键（正转）或DOWN键（反转） 在按键期间，伺服电机按照Pn304设 定的速度旋转。
6、按MODE/SET键，进入伺服OFF （电机不通电）状态。也可以按 DATA/SHIFT键约1秒钟时伺服OFF。
PN100——速度环增益
10 PN101——位置环增益
最新课件
位置控制模式中的重要参数
PN102——位置环增益 PN103——转动惯量比 PN50A、PN50B 以上参数与速度控制模式类似
PN202——电子齿轮比分子 PN203——电子齿轮比分母
电子齿轮比的计算和设置
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最新课件
电子齿轮比的计算和设置
5. 最后，请进行阶梯响应等，对增益 ( 位置、速度环 )、积分时间常数 等进行微调，以找出最佳位置。
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最新课件
改善响应性的功能
作为改善响应性的功能，有模式开关功能、前馈功能、偏移功能等各种 功能。这些功能，对改善特性来说并非万能，有时还会出现相反的结果。 请参照以下注意事项，一边注意实际的响应特性，一边进行调整。
如何快速上手安川Σ-Ⅱ
苏州钧信自动控制有限公司1Fra bibliotek最新课件
伺服基础培训资料PPT课件
步
光电型旋转编码器（增量型/绝对值型）
光电型旋转编码器,旋转变压器型
一般
快
好
一般（旋转变压器型可耐振动）
运行温度高
一般
基本可以免维护
较好
12
伺服系统控制
-
13
上位机
脉冲列
1.16 位置控制
アンプ 速度指令
偏差 计数器
+
－
速度环
力矩指令 电流环 +
－
M
位置感应
位置环
位置控制 ⇒ 通过对移动量（马达旋转数）的控制而达到任意目 标的位置。
電流环 速度环
伺服系统放大器Байду номын сангаас本构成图
-
速度 感应器
位置 感应器
10
伺服与变频的区别
• 主回路部分
o 整流单元（四相限电源） o 逆变单元 o 电流传感器
伺服主回路和变频器的 最大区别是：
1、过载倍数
2、电流采样精度
功率单元IPM和PIM之分，有集成模块和分离IGBT 结构
-
11
特性 力矩范围 速度范围
３轴使用
-
射出轴 夹紧轴 计量轴 送出轴
同时使用
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• 案例一：横切
• 追剪的运动特点：
o 在设定的同步区牵引剪切部件的速度和送料速度一致，在同步区 完成剪切运动，而不同的切割长度则通过调节非同步区的速度来 适应。
-
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• 案例二：排料
-
28
感谢聆听！ Thanks
-
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从系统的结构特点来看: 有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。
-
6
伺服系统培训课件
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护 1.光栅 • 透射光栅与反射光栅 • 光栅输出信号：二个相位和一个零标志 • 维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低压 压缩空气、无水酒精轻檫） 防振（不能敲击避免光学元件损坏）
伺服系统培训课件
第一节 主轴驱动系统 • 一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒
功率范围宽 • 伺服主轴要求：有进给控制和位置控制 • 主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降速、
增大传动比、增大主轴转矩）；电动机通 过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机 械传动简单）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍 • FANUC公司主轴驱动系统
• 主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输
出；使能信号是否接通、CTR观察I/O状态、
分析PLC梯形图以确定主轴的启动条件
（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电
机故障
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断 1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭 环调速系统，内环是电流环，外环是速度 环。 调速特点是速度环的输出是电流环的输入， 可以根据速度指令电压和转速反馈电压的 差值及时控制电动机的转矩。在速度差值 大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达 到给定值，当转速伺服接系统近培训课给件 定值时，转矩自
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断 （一）6SC650系列主轴交流驱动系统 1.驱动装置的组成（原理图）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
• 1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
第三节 位置检测装置
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护 1.光栅 • 透射光栅与反射光栅 • 光栅输出信号：二个相位和一个零标志 • 维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低压 压缩空气、无水酒精轻檫） 防振（不能敲击避免光学元件损坏）
伺服系统培训课件
第一节 主轴驱动系统 • 一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒
功率范围宽 • 伺服主轴要求：有进给控制和位置控制 • 主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降速、
增大传动比、增大主轴转矩）；电动机通 过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机 械传动简单）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍 • FANUC公司主轴驱动系统
• 主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输
出；使能信号是否接通、CTR观察I/O状态、
分析PLC梯形图以确定主轴的启动条件
（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电
机故障
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断 1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭 环调速系统，内环是电流环，外环是速度 环。 调速特点是速度环的输出是电流环的输入， 可以根据速度指令电压和转速反馈电压的 差值及时控制电动机的转矩。在速度差值 大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达 到给定值，当转速伺服接系统近培训课给件 定值时，转矩自
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断 （一）6SC650系列主轴交流驱动系统 1.驱动装置的组成（原理图）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
• 1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
第五章 伺服驱动系统PPT课件
CP 13 出错报警输出
18，17，15 A，B，C相输出
16 电源
PA0 PA1
8155
PA2 PA5 PA6 PA7
PA3 PA4 TMOUT
+5V YB015
A0
Vcc A
A1
B
E0
C
E1
D
E2
E
R
+
GGNNDD
CP
YB013
A0 Vcc
A1
A
E0
B
E1
C
E2
+
R
-
GND CP
+5V
光电 隔离
41
1
0
2A03H 06H
正
4
1
1
0
2A13H 30H 正
5 1 0 0 2A04H 04H 转 5 1 0 0 2A14H 20H 转
6 1 0 1 2A05H 05H
6 1 0 1 2A15H 28H
2、功率放大器
作用：将环形分配器或I/O口输出的弱电信号放大，给步 进电机每相绕组提供脉冲励磁电流
调速系统：线路简单、效率高、调速范围宽、快速响应好、
抗干扰强；
2）直流PWM调速的基本原理：通过控制电枢电压的占空比，从
而改变其平均电压，完成转速控制。
S
平均电压U d
UmS T
忽略电枢内阻上压降，则电枢回路静态
Um
方程式为：
Ud
E
UmS T
Cen
T
n Um S n S
TCe
7、速度控制单元
分类： 按驱动方式：单压驱动、双压（高低压）驱动 按功率开关元件：功率晶体管驱动、晶闸管驱动 按控制方式：高低压定时控制、恒流斩波控制、脉宽 控制单电压与高低压驱动电路
伺服系统入门 适合初学者56页PPT
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
伺服系统入门 适合初学者
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的பைடு நூலகம்罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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・额定力矩（Ｎ･ｍ）･･･ 可以連続输出的最大力 ・额定转数（r/min）･･･ 可以連続运转的最高転数
●速度控制
速度控制和力矩控制 按照指令以一定速度转动！！
Ｄ 偏差０Ｖ
ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
＋
＋
―
―
10Ｖ
Ｍ 3000r/min
Ｆ／Ｖ 電流反馈
50kPPS 速度反馈
Ｅ
1000P/r
●速度控制
速度控制和力矩控制 力矩ＵＰ！！
Ｄ ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
偏差２Ｖ
＋
＋
Ｍ
―
―
8Ｖ 10Ｖ
電流反馈
Ｆ／Ｖ
40kPPS 50kPPS
－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
Ｃ ① CW(＋) CCW(－)
ａ： ① ＞ ②
ｂ： ① ＝ ｃ： ②① ＜
②
偏差计数 器
－ ＋
Ｄ／Ａ
②
脉冲倍频
电路
間ａ 加 速 時
間ｂ 定 速 時
間Ｃ 減 速 時
①：指令频率 ②：反馈频率
偏差计数器的计数値
积累量
Ｃ
指令脉冲频 率
高
CW(＋)
CCW(－)
积累量
大
偏差 计数器
10000脉冲
CCW(－)
－ ＋
脉冲倍频 电路
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
指令脉冲列
Ｃ
＋１－１＝０ ＋１－１＝０ ＋１－１＝０
･･･
CW(＋) CCWHale Waihona Puke －)偏差 计数器－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
指令脉冲列
Ｃ
＋１＋１＋１ ＋１＋１＋１ ＋１＋１－１
･･･
CW(＋) CCW(－)
偏差 计数器
步进马达
一方向指令
开回路 没有反馈、只能进行一个方向的控制。
使用步进马达。
开回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０．３６° 的情况 １脉冲 → ０．３６° 的動作
１０００脉冲 → ３６０° （１回転）
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
开回路
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
开回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
注意点
有失步的可能性
原因
急速負荷変動 急速速度変動
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
半闭回路
伺服 驱动器
编码器
伺服马达
全闭合回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
伺服驱动器
编码器
伺服马达
丝性标尺
Ｆ／Ｖ
位置控制
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
「１脉冲」下的移動量是？
例：编码器的分辨率
由编码器的分辨率で決定。
2000(P/r) →
0.18(度/P)
－ ０
＋
STOP － ０ ＋
STOP
●位置控制
Ａ
Ｂ
理解脉冲频率和偏差计数器积累量之间的关系
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
Ｄ／Ａ
位置指令 速度指令
速度反馈 位置反馈
伺服马达
脉冲系列
●位置控制控制器
脉冲
控制器 （脉冲输出）
驱动器
速度反馈 位置反馈
伺服马达
伺服系统的構成和動作（block図）
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
位置指令
CCW(－)
－
速度指令
＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍 频电路
马达
＋
＋
ｉ Ｍ
－
－
電流反馈
Ｆ／Ｖ
速度反馈 位置反馈
Ｅ 编码器
「伺服系统入門」
オムロンＦＡ実践セミナ
研究的目的 ・理解伺服系统的構成、学习理解基本的
動作原理和控制的特性。
・学习理解伺服驱动的基本操作、設定、 配線方法。
第１章
关于伺服系统
位置控制 速度控制 力矩控制
目的 操作
控制対象
目的
反馈环
操作
計測
制御対象
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
开回路
步进 驱动器
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
原因･･･「超負荷」「断線」等
反馈系列異常
●位置制御 「伺服锁定」について
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
０ －１
控制部
振荡器
＝ －１
CW(＋)
偏差计 数器
位置指令 速度指令
CCW(－)
－ ＋
－１Ｖ
Ｄ／Ａ
脉冲倍 频电路
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
－ ０
＋
－ ０
＋
電流反馈
Ｄ
Ｅ
ｉ
＋
＋
力矩限制
Ｍ
―
―
力矩控制
電流反
馈
Ｆ／Ｖ
出错
速度反馈
Ｅ 「過負荷」 検出
●位置控制
Ａ
Ｂ
理解振荡器以１脉冲（最小設定単位）振荡时的 位置決定流程。
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
＋１－１ ＋１Ｖ
控制部
振荡器
CW(＋)
＝０
偏差 计数器
０Ｖ
Ｄ／Ａ
位置指令 速度指令
１脉冲
CCW(－)
－ ＋
脉冲倍频 电路
＋
＋
－
－
伺服马达
额定转数 （正転）
－１０
＋１０
额定转数 （逆転）
额定转数是?
Ｖ
可以连续转动状态下的最大
转数
模拟系列
●位置控制控制器
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器(模拟输出) 驱动器 位置反馈
伺服马达
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
脉冲系列
驱动器
脉冲
控制器
驱动器
伺服马达 伺服马达
脉冲系列
●伺服驱动器
脉冲
驱动器 脉冲列输入型
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
脉冲系列
驱动器
脉冲
控制器
驱动器
伺服马达 伺服马达
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
驱动器
伺服马达
模拟系列
伺服马达
模拟系列
●伺服马达
马达部 旋转编码器
输出軸 ＜旋转＞
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
驱动器
伺服马达
模拟系列
●伺服驱动器
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
ｒｐｍ
速度反馈 驱动器(模拟输入型)
－ ＋
输出電圧 大
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
马达速度 快
Ｃ
指令脉冲频率
积累量
低
小
CW(＋)
偏差 计数器
CCW(－)
－
＋
输出電圧 小
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
马达速度 慢
●位置控制 关于「偏差计数器的超限」出错
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
位置指令 速度指令
CCW(－)
－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
伺服锁定是? 「为维持現在停止的位置而进行的修正動作」
●位置控制
关于选中位置
伺服系列在位置決定完成时,得到完成信号后继续下面的
動作。这时发出的位置决定完成的信号称为「选中位置」。
実際的位置控制装置（位置控制器,ＮＣ）使设定选中位 置的范围成为可能.
ＩＮＰ输出領域
‐5 ‐4 ‐3 ‐2 ‐1 0 1 2 3 4 5
Ｅ
速度反馈
3000r/min 2400r/min
1000P/r
負荷がかかったとき
●速度控制
速度控制和力矩控制
Ｄ ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
偏差０Ｖ
＋
＋
Ｍ
―
―
8Ｖ 10Ｖ
電流反馈
Ｆ／Ｖ
40kPPS 50kPPS
Ｅ
速度反馈
3000r/min 2400r/min
1000P/r
負荷がかかったとき
●力矩控制
速度控制和力矩控制
●位置控制
关于编码器的输出信号
正転 Ａ相 Ｂ相 Ｚ相
逆転 Ａ相 Ｂ相 Ｚ相
●位置制御
关于脉冲倍频电路
可以提高编码器的分辨率和精度的电路 ［ 例：1000P/r 的２倍频･･･ 2000P/r ］
Ａ相 Ｂ相
１倍频 ２倍频 ４倍频
第３章
伺服系统样本的阅读方 法
伺服规格
・额定输出（Ｗ）･･･ Ｐ＝0.105 × Ｔ × Ｎ 输出Ｐ(Ｗ)，额定力矩(Ｎ･ｍ)， 额定转数(r/min)
●速度控制
速度控制和力矩控制 按照指令以一定速度转动！！
Ｄ 偏差０Ｖ
ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
＋
＋
―
―
10Ｖ
Ｍ 3000r/min
Ｆ／Ｖ 電流反馈
50kPPS 速度反馈
Ｅ
1000P/r
●速度控制
速度控制和力矩控制 力矩ＵＰ！！
Ｄ ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
偏差２Ｖ
＋
＋
Ｍ
―
―
8Ｖ 10Ｖ
電流反馈
Ｆ／Ｖ
40kPPS 50kPPS
－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
Ｃ ① CW(＋) CCW(－)
ａ： ① ＞ ②
ｂ： ① ＝ ｃ： ②① ＜
②
偏差计数 器
－ ＋
Ｄ／Ａ
②
脉冲倍频
电路
間ａ 加 速 時
間ｂ 定 速 時
間Ｃ 減 速 時
①：指令频率 ②：反馈频率
偏差计数器的计数値
积累量
Ｃ
指令脉冲频 率
高
CW(＋)
CCW(－)
积累量
大
偏差 计数器
10000脉冲
CCW(－)
－ ＋
脉冲倍频 电路
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
指令脉冲列
Ｃ
＋１－１＝０ ＋１－１＝０ ＋１－１＝０
･･･
CW(＋) CCWHale Waihona Puke －)偏差 计数器－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
指令脉冲列
Ｃ
＋１＋１＋１ ＋１＋１＋１ ＋１＋１－１
･･･
CW(＋) CCW(－)
偏差 计数器
步进马达
一方向指令
开回路 没有反馈、只能进行一个方向的控制。
使用步进马达。
开回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０．３６° 的情况 １脉冲 → ０．３６° 的動作
１０００脉冲 → ３６０° （１回転）
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
开回路
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
开回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
注意点
有失步的可能性
原因
急速負荷変動 急速速度変動
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
半闭回路
伺服 驱动器
编码器
伺服马达
全闭合回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
伺服驱动器
编码器
伺服马达
丝性标尺
Ｆ／Ｖ
位置控制
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
「１脉冲」下的移動量是？
例：编码器的分辨率
由编码器的分辨率で決定。
2000(P/r) →
0.18(度/P)
－ ０
＋
STOP － ０ ＋
STOP
●位置控制
Ａ
Ｂ
理解脉冲频率和偏差计数器积累量之间的关系
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
Ｄ／Ａ
位置指令 速度指令
速度反馈 位置反馈
伺服马达
脉冲系列
●位置控制控制器
脉冲
控制器 （脉冲输出）
驱动器
速度反馈 位置反馈
伺服马达
伺服系统的構成和動作（block図）
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
位置指令
CCW(－)
－
速度指令
＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍 频电路
马达
＋
＋
ｉ Ｍ
－
－
電流反馈
Ｆ／Ｖ
速度反馈 位置反馈
Ｅ 编码器
「伺服系统入門」
オムロンＦＡ実践セミナ
研究的目的 ・理解伺服系统的構成、学习理解基本的
動作原理和控制的特性。
・学习理解伺服驱动的基本操作、設定、 配線方法。
第１章
关于伺服系统
位置控制 速度控制 力矩控制
目的 操作
控制対象
目的
反馈环
操作
計測
制御対象
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
开回路
步进 驱动器
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
原因･･･「超負荷」「断線」等
反馈系列異常
●位置制御 「伺服锁定」について
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
０ －１
控制部
振荡器
＝ －１
CW(＋)
偏差计 数器
位置指令 速度指令
CCW(－)
－ ＋
－１Ｖ
Ｄ／Ａ
脉冲倍 频电路
＋
＋
－
－
Ｆ／Ｖ
位置反馈
马达
ｉ Ｍ
Ｅ
编码器
－ ０
＋
－ ０
＋
電流反馈
Ｄ
Ｅ
ｉ
＋
＋
力矩限制
Ｍ
―
―
力矩控制
電流反
馈
Ｆ／Ｖ
出错
速度反馈
Ｅ 「過負荷」 検出
●位置控制
Ａ
Ｂ
理解振荡器以１脉冲（最小設定単位）振荡时的 位置決定流程。
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
＋１－１ ＋１Ｖ
控制部
振荡器
CW(＋)
＝０
偏差 计数器
０Ｖ
Ｄ／Ａ
位置指令 速度指令
１脉冲
CCW(－)
－ ＋
脉冲倍频 电路
＋
＋
－
－
伺服马达
额定转数 （正転）
－１０
＋１０
额定转数 （逆転）
额定转数是?
Ｖ
可以连续转动状态下的最大
转数
模拟系列
●位置控制控制器
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器(模拟输出) 驱动器 位置反馈
伺服马达
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
脉冲系列
驱动器
脉冲
控制器
驱动器
伺服马达 伺服马达
脉冲系列
●伺服驱动器
脉冲
驱动器 脉冲列输入型
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
脉冲系列
驱动器
脉冲
控制器
驱动器
伺服马达 伺服马达
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
驱动器
伺服马达
模拟系列
伺服马达
模拟系列
●伺服马达
马达部 旋转编码器
输出軸 ＜旋转＞
模拟系列
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
控制器
驱动器
伺服马达
模拟系列
●伺服驱动器
模拟
ＤＣ± １０Ｖ
ｒｐｍ
速度反馈 驱动器(模拟输入型)
－ ＋
输出電圧 大
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
马达速度 快
Ｃ
指令脉冲频率
积累量
低
小
CW(＋)
偏差 计数器
CCW(－)
－
＋
输出電圧 小
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
马达速度 慢
●位置控制 关于「偏差计数器的超限」出错
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
存储器
控制部
CW(＋)
振荡器
偏差计 数器
位置指令 速度指令
CCW(－)
－ ＋
Ｄ／Ａ
脉冲倍频 电路
伺服锁定是? 「为维持現在停止的位置而进行的修正動作」
●位置控制
关于选中位置
伺服系列在位置決定完成时,得到完成信号后继续下面的
動作。这时发出的位置决定完成的信号称为「选中位置」。
実際的位置控制装置（位置控制器,ＮＣ）使设定选中位 置的范围成为可能.
ＩＮＰ输出領域
‐5 ‐4 ‐3 ‐2 ‐1 0 1 2 3 4 5
Ｅ
速度反馈
3000r/min 2400r/min
1000P/r
負荷がかかったとき
●速度控制
速度控制和力矩控制
Ｄ ＤＣ＋１０Ｖ Ｅ
偏差０Ｖ
＋
＋
Ｍ
―
―
8Ｖ 10Ｖ
電流反馈
Ｆ／Ｖ
40kPPS 50kPPS
Ｅ
速度反馈
3000r/min 2400r/min
1000P/r
負荷がかかったとき
●力矩控制
速度控制和力矩控制
●位置控制
关于编码器的输出信号
正転 Ａ相 Ｂ相 Ｚ相
逆転 Ａ相 Ｂ相 Ｚ相
●位置制御
关于脉冲倍频电路
可以提高编码器的分辨率和精度的电路 ［ 例：1000P/r 的２倍频･･･ 2000P/r ］
Ａ相 Ｂ相
１倍频 ２倍频 ４倍频
第３章
伺服系统样本的阅读方 法
伺服规格
・额定输出（Ｗ）･･･ Ｐ＝0.105 × Ｔ × Ｎ 输出Ｐ(Ｗ)，额定力矩(Ｎ･ｍ)， 额定转数(r/min)