伺服电机的选择实例-精
伺服电机功率计算选型案例
经过减速机后的推力F=T ·2—π— ·R PB
T 1/R PB
8
实用文档
惯量计算
一、负载旋转时惯量计算 JL（㎏ • ㎡）
（以电机轴心为基准计算转动惯量）
L（m） 实心圆柱
D（m）
JK＝
1 8
1/R
×MK ×D²
D0
D1
（m） （m）
L（m） 空心圆柱
JK＝
1 8
×MK ×（D02－ D12）
2) 力矩的定義：考慮開門的情況，如右 圖，欲讓門產生轉動，必須施一外力 F 。施力點離轉軸愈遠愈容易使門轉 動。而外力平形於門面的分力對門的 轉動並無效果，只有垂直於門面的分 力能讓門轉動。綜合以上因素，定義 力矩，以符號 τ表示。
F
r
θ
r sin 作用線
r F s i n F ( r s i n ) 力 量 力 臂
3
实用文档
3) 力矩的單位：S.I. 制中的單位為 牛頓‧公尺（N‧m）
4) 力矩的方向與符號：繞固定軸轉動的物體，力矩可使物體 產生逆時鐘方向，或順時鐘方向的轉動。因此力矩為一維 向量。力矩符號規則一般選取如下：
正號：逆時鐘方向。 負號：順時鐘方向。
2.轉動方程式：考慮一繞固定軸轉動的
剛體（如右圖）。距離轉軸為 r 處的 一質量為 m 的質點，受到一力量 F 的
= 200 * (30 / 60 / 0.2) * 0.02 / 2π / 0.9 = 1.769 N.m 螺杆加速时所需要转矩TA2 = JB * α/ η = JB * (N * 2π/ 60 / t1) / η = 0.0125 * (1500 * 6.28 / 60 / 0.2) / 0.9 = 10.903 N.m 加速所需总转矩TA = TA1 + TA2 = 12.672 N.m
(完整word版)伺服电机计算选择应用实例
伺服电机计算选择应用实例1． 选择电机时的计算条件 本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。
例：工作台和工件的W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格 μ ：滑动表面的摩擦系数=0.05π ：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9 fg ：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgfFc ：由切削力引起的反推力（kgf ）=100 kgfFcf：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf ） =30kgfZ1/Z2： 变速比=1/1例：进给丝杠的（滚珠 Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格 Lb ：轴长=1000 mm P ：节距=8 mm例：电机轴的运行规格 Ta ：加速力矩（kgf.cm ）Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm -1 ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2) Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2)ks :伺服的位置回路增益(sec -1)=30 sec -11.1 负载力矩和惯量的计算 计算负载力矩 加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出:Tm = + Tf Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm) F :沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf) L :电机转一转机床的移动距离=P ×(Z1/Z2)=8 mmTf:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩=2NmF ×L2πη无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量，摩擦系数。
若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有关。
对于水平工作台，F值可按下列公式计算：不切削时：F = μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf)Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)= 0.9(Nm)切削时:F = Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm)=2.1(Nm)为了满足条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min-1）。
数控机床伺服电机选型
数控机床伺服电机选型杨小娟【摘要】以龙门式雕铣机伺服电机的选择为例,详细介绍了进给伺服电机的选择过程.通过计算转速、负载惯量、加速扭矩和重载切削扭矩等,结合安川电机的相关参数,以实例说明进给轴应选择的电机型号.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】3页(P189-190,198)【关键词】电机选择;负载惯量;切削扭矩【作者】杨小娟【作者单位】沈阳优尼斯智能装备有限公司,辽宁沈阳 110141【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言龙门式雕铣机广泛应用于铝金属门框及工艺品的加工领域。
机床横梁的驱动为双电机驱动(Y轴)，滑鞍的移动为单电机驱动(X轴)，溜板的移动为单电机驱动(Z)，主轴为电主轴。
加工中心的性能很大程度上取决于进给伺服系统的性能，进给轴伺服电机的选择直接影响机床的精度、快速反应性等技术指标。
所以进给轴伺服电机的选择是机床设计考虑的关键问题[1]。
1 伺服电机的选型一般来说伺服电机的选型主要从惯量匹配，加速扭矩和负载扭矩三方面来进行选型。
1.1 Y轴伺服电机的选型各轴进给速度：1～15000 mm/min，快移速度20 000 mm/min，丝杠型号：FSI4010，直径40 mm，长度2 460 mm，螺距10 mm，直线导轨型号：HGL30-CA,摩擦系数取0.004；Y轴两驱动跨距1 948 mm，工作台边缘距丝杠中心距离为324 mm。
设备简图见图1。
图1 设备简图(1) Y1、Y2轴受力分析当主轴在工作台边缘时Y1、 Y2轴负载最大，工作台边缘距Y1，丝杠中心距离为324 mm，两驱动跨距1 948 mm,横梁重量1 000 kg,主轴及溜板重量500 kg。
则(2) 负载惯量计算确定丝杠的转动惯量J丝杠：=0.00485(kg·m2)折算移动部件的转动惯量：联轴节转动惯量为0.0004，可得负载的转动惯量为：J负载=J丝杠+J移动+J联轴节=0.00485+0.00233+0.0004=0.0076(kg·m2)(3) 计算空载加速扭矩水平轴的摩擦负载扭矩Tf：注：线轨拖动摩擦系数取0.004。
伺服电机计算选择应用实例全解
伺服电机计算选择应用实例1． 选择电机时的计算条件 本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。
例：工作台和工件的W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格 μ ：滑动表面的摩擦系数=0.05π ：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9 fg ：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgfFc ：由切削力引起的反推力（kgf ）=100 kgfFcf：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf ） =30kgfZ1/Z2： 变速比=1/1例：进给丝杠的（滚珠 Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格 Lb ：轴长=1000 mm P ：节距=8 mm例：电机轴的运行规格 Ta ：加速力矩（kgf.cm ）Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm -1 ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2) Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2)ks :伺服的位置回路增益(sec -1)=30 sec -11.1 负载力矩和惯量的计算 计算负载力矩 加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出:Tm = + Tf Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm) F :沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf) L :电机转一转机床的移动距离=P ×(Z1/Z2)=8 mmTf:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩=2NmF ×L2πη无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量，摩擦系数。
若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有关。
对于水平工作台，F值可按下列公式计算：不切削时：F = μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf)Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)= 0.9(Nm)切削时:F = Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm)=2.1(Nm)为了满足条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min-1）。
伺服电机选型计算实例
伺服电机选型计算实例伺服电机是一种控制器控制的电机，具有高精度和高速度的特点，广泛应用于机械设备中。
在选型伺服电机时，需要考虑多个参数来满足具体的应用要求。
下面以一个选型计算实例来详细介绍伺服电机的选型过程。
假设我们需要选型一台伺服电机用于驱动一个线传动机构，具体要求如下：1.最大负载力为2000N，工作速度范围为0-10m/s。
2. 线传动机构的负载惯量为500kg·m²。
3. 需要保证驱动精度在±0.2mm范围内。
4.工作环境温度范围为0-40℃。
首先，我们需要计算所需的转矩。
根据公式：转矩=负载力×工作半径，其中工作半径等于线传动机构的负载惯量÷2、由于我们没有具体的线传动机构参数，假设负载惯量为500kg·m²，即工作半径为0.25m。
则最大转矩=2000N×0.25m=500N·m。
考虑到一般情况下，峰值转矩为最大转矩的2倍，即1000N·m。
接下来，我们需要计算伺服电机的速度要求。
根据给定的工作速度范围0-10m/s，我们可以选择合适的额定转速。
假设我们选择的额定转速为2000rpm，则转速范围为0-2000rpm。
考虑到加速度和减速度的要求，一般额定转速的选择会略高于平均线速度，假设为2200rpm。
接下来，我们需要选择合适的伺服电机型号。
在选型之前，我们还需要考虑工作环境的温度范围。
根据给定的工作环境温度范围为0-40℃，我们需要选择具备合适温度范围的伺服电机。
一般伺服电机的温度范围为0-50℃，因此我们可以选择标准型号的伺服电机。
在选择伺服电机型号时，我们需要参考厂家提供的电机性能参数。
主要包括额定转矩、额定转速、额定电压、额定电流、额定功率等。
根据我们的要求，我们可以对比不同型号的伺服电机并选择合适的型号。
最后，我们需要根据具体应用需求考虑伺服电机的控制方式、接口类型以及其他附件等。
如何选择合适的电机
在进行容量匹配时，对于不同种类的伺服电机匹配方法 也不同。
（一）等效转矩的计算
在机械运动与控制中，根据转矩的性质将其分 为：驱动转矩Tm、负载转矩TL 、摩擦力矩Tf和动态 转矩Ta（惯性转矩），它们之间的关系是
二、容量匹配
Tm TL Ta T f
在伺服系统的设计中， 转矩的匹配都是对特定轴 （一般都是电机轴） 的．对特定轴的转矩称为 等效转矩。 如果力矩直接作用在 控制轴上，就没有必要将 其换算成等效力矩，否则， 必须换算成等效力矩。
装备正常工作的先决条件
2）、快速性
配合控制计算机的快速需要
3）、高精度
高精度机电装备的需要
5.4 机电装备伺服系统的 动力方法设计
机电装备的特点？
与普通装备相比 伺服系统的动力方法设计
动力方法设计是在一般机械设计基础上进行的，其 目的是确定伺服电机的型号以及电机与机械系统的参数 相互匹配，但不计算控制器的参数和动态性能指标，因 此这种方法属于静态设计范畴．
大惯量宽调速直流伺服电机的特点是惯量大、转矩大，且能在低速下提供额定转矩，常常不需要传 动装置而与滚珠丝杠等直接相联，而且受惯性负载的影响小，调速范围大； 热时间常数有的长达100 min , 比小惯量电机的热时间常数2 ～3min 长得多，并允许长时间的过载。 其转矩——惯量比高于普通电机而低于小惯量电机，其快速性在使用上已经足够。 此外，由于其特殊构造使其转矩波动系数很小（< 2 % ） ，因此，采用这种电机能获得优良的低速 范围的速度刚度和动态性能，因而在现代数控机床中应用较广。
nk n2 n2 J 1 J1 J 2 n J3 n Jk n 1 1 k
2
伺服电机的选型计算及应用案例介绍
1.滚珠丝杆的质量： Bw=ρxV=7.9*103*π(0.02/2)2*0.5
=1.24kg
2.负载部分的惯量：
JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/4π2 =0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/4π2 =1.73*10-4kg.m2
3.预选电机
若选200W,则JM= 0.14*10-4kg.m2
六.实例应用讲解
案例1
已知：负载重量WA=10kg，螺杆螺距BP=20mm，螺杆直径 BD=20mm，螺杆长BL=0.5m，机械效率η=0.9，摩擦系数 μ=0.1，负载移动距离0.3m，加减速时间ta=td=0.1s，匀速 时间tb=0.8s，静止时间t4=1s。联轴器的惯量Jc= 10x10-6 kg.m2 .请选择满足负载需求的最小功率伺服电机。
2.与转动惯量有关的因素：
1.刚体的总质量 2.质量分布 3.转轴的位置
3.转动惯量的计算： （1）单个质点的转动惯量: J=mr2
（2）质量离散分布刚体的转动惯量:
J m jrj2 m1r12 m2r22 j
r2 m2
（3）质量连续分布刚体的转动惯量:
r1
m1
r3 m3
转轴
J r2dm dm:质量元
4.电机转速和扭矩（转矩）公式
扭矩公式：T=9550P/n
T是扭矩，单位N·m； P是输出功率，单位KW； n是电机转速，单位r/min
扭矩公式：T=973P/n
T是扭矩，单位kg·m； P是输出功率，单位KW； n是电机转速，单位r/min
5.扭矩计算
电机转矩T （N.m）
滑轮半径r （m）
三菱交流伺服电机的选择
三菱交流伺服电机的选择杨世方基本理论对伺服驱动来讲，应当首先考虑的是：1，最大速度或最大转矩下所需的功率2，启动、停止过渡过程中所通的功率而对伺服电机来讲，由于其使用目的主要还在于后者，即主要是根据负载加减速时所需要的动力（功率）来决定马达大小，因此主要依据是：（1）负载的惯性大小（2）合理选取传动比电机选取则主要依据功率速率（比功率）下面看一个选取例：T L J符号说明：T M：电动机轴上所需的电机扭矩[N-m]J M: 电动机轴上的电机转动惯量[kg-m2] (=GD2/4)R ：传动比R〉1 减速R= 1 等速R< 1 增速η：传动效率≤ 1T L：负载轴扭矩[N-m]J L ：负载轴上的负载的转动惯量[kg-m2] 千克米2α：负载轴角加速度Lα：经过传动比为R的传动，为使负载轴得到角加速度αL M在电机轴上的角加速度αMα= RαLM起动时所需电机转矩T M为下列几相之和（1）用于电机本身加速的加速转矩T1[N-m]（2）使负荷加速的转矩T2[N-m]（3）为使负载轴（经过传动装置）得到转矩T L 所需要的转矩T3[N-m]T2和T3 不同，T3是正常运行时所需转矩则：T1= J M ·αM = J M ·R·αL根据，η·R·T2 = J L ·αL （牛顿定律）负载加速转矩：T2=（J L ·αL）/η·R正常运行时电机提供转矩：T3= T L/η·R电机起动转矩T M ≥T1+T2+T3 ≥J M ·R·αL +{（J L ·αL）+T L/η·R}---------(1)对上式右侧求R的偏微分，并使其等于零，即可求得（1）式右变最小值时的R0∂ T M / ∂ R =0R0= (J L ·αL+T L)/ J M·αL·η ------------------ （2）R0 称为最佳传动比，就是能使T M最小的传动比，选取这个传动比，电机所需的起动矩扭最小。
PLC控制伺服电机应用实例
PLC控制伺服电机应用实例本文介绍了PLC控制伺服电机的应用实例，包括组成整个系统的PLC模块及外围器件，并附带相关程序。
其中以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反旋转的PLC程序并设计外围接线图。
在PLC程序中设定伺服电机旋转速度，单位为rpm，且设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈。
根据机械条件，综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比，以保证所需的定位精度。
最终实现控制的方法是应用PLC的相应脉冲指令发出脉冲。
Pr48、Pr4A、Pr4B是电子齿轮比的重要参数，用于控制伺服电机的运转速度和行走长度。
公式为：伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辨率×Pr4B／(Pr48 ×2^Pr4A)。
如果所配编码器为2500p/r 5线制增量式编码器，则编码器分辨率为p/r。
若要控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为0.01mm，则伺服电机转一圈需要2000个脉冲。
三个参数可以设定为：Pr4A=0，Pr48=100，Pr4B=20.设定这三个参数需要考虑控制器的最大发送脉冲频率和工艺所要求的精度，工艺精度越高，则伺服电机能达到的最大速度越低。
松下FP1-40 T型PLC的程序梯型图如下：S7-200 PLC在数字伺服电机控制中的应用。
首先需要了解PLC如何控制伺服电机。
本应用实例选择的是位置控制模式，采用差动驱动方式的脉冲输入回路，方便实现对两部电机的控制。
PLC与伺服放大器的接线图如下：L+为公共PLC端子，接24VDC正端，通过控制内部晶体管的开关使得输出Q呈现不同的电平信号或发出脉冲信号。
L+一PG—P lM—L+为脉冲输入回路，PLC控制该回路中的发光二极管的亮灭，形成脉冲编码输入。
L+一NG—NP一1M—L+为电机旋转方向控制回路，当该回路的发光二极管点亮时，电机正转，否则反转。
为防止电流过大烧坏内部的发光二极管，需要外接电阻R，其阻值的计算如下：根据公式(1)，可以选择R=3.9KO。
伺服选型计算
常见传动机构负载惯量计算方法及实例引言转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。
转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形象地理解为一个物体对于旋转运动的惯性。
在负载加速和减速的过程中，惯量是一个非常重要的参数，因此在运动控制中需要非常熟练的掌握常用传动机构的惯量计算方法。
本文整理了各种常见机构的惯量计算方法，给出两种应用案例中，雷赛伺服电机选型计算例题。
1 伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法1.1常见物体惯量计算模型1长为L的细棒，旋转中心通过细棒的中心并与细棒垂直，如下图所示。
在棒上离轴x处，取一长度元dx，假设棒的质量密度为λ，则长度元的质量为dm=λdx,根据转动惯量计算公式:得到将λl=m 代入上式，得模型2长为L的细棒，旋转中心通过细棒的一端A并与细棒垂直，如下图所示。
同理可得出将λl=m 代入上式，得模型3半径为R的质量均匀的细圆环，质量为m，旋转中心通过圆心并与环面垂直取一长度元dx，假设棒的质量密度为λ，则长度元的质量为dm=λdl,根据转动惯量计算公式:得到将λ=m/2πR代入上式，得模型4质量为m、半径为R、厚度为h的圆盘或实心圆柱体，绕轴心转动取任意半径为r，宽度为dr的薄圆环，设ρ为圆盘的密度，dm为薄圆环的质量，则此圆环转到的惯量为将代入得由可得按照此公式，直径为D的圆柱体绕中心轴旋转的惯量为：其中L为圆柱长度，ρ为密度模型5丝杆带动的负载惯量注：式中Pb为丝杠导程（螺距）总结模型1与模型2可以应用于均匀的长条形或棒状负载结构的惯量计算。
模型3可应用于同步轮负载结构的惯量计算。
模型4可应用于丝杆本身惯量的计算或圆柱体结构的惯量计算。
模型5可应用于丝杆带动的负载惯量计算。
注：常见刚体惯量计算助记1.2伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法在上述五种模型的基础上，可以给出伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法（丝杆机构、同步带轮机构，齿轮齿条结构、圆盘结构、长臂结构）丝杆结构丝杆惯量联轴器惯量丝杆上负载惯量加速力矩匀速力矩总力矩同步带轮/齿条结构负载惯量皮带惯量同步轮/齿轮惯量匀速力矩加速力矩总力矩转盘结构转盘惯量联轴器惯量加速力矩长臂结构长臂惯量负载惯量加速力矩2 计算选型举例雷赛公司的交流伺服电机一般有不同惯量的型号可供用户选用，如60、80机座电机都有中惯量和小惯量两种。
伺服电机选型计算实例
1
·注
伺服电机计算选择应用实例
无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F 值取决于工作台的重量， 摩擦系数。若坐标轴是垂直轴，F 值还与平衡锤有关。对于水平工 作台，F 值可按下列公式计算：
不切削时： F = μ（W+fg） 例如： F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf) Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm) = 0.9(Nm)
Ta =
Vm × 2π× 1
60
ta
×Jm×（1-e-ks。ta）+
+ Vm × 2π× 1
60
ta
×JL×（1-e-ks。ta）÷η
1 Vr = Vm×{1- Ta·ks
(1- e-ks。ta )}
Ta :加速力矩(kgf·cm) Vm :电机快速移动速度(min-1) ta :加速时间(sec) Jm :电机的惯量(kgf.cm.s2) JL :负载的惯量(kgf.cm.s2) Vr :加速力矩开始下降的速度(与 Vm 不同) (min-1) Ks :位置回路的增益(sec-1) η :机床的效率
切削时: F = Fc+μ(W+fg+Fcf) 例如: F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf) Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm) =2.1(Nm)
为了满足条件 1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时 应大于 0.9（Nm），最高转速应高于 3000（min-1）。考虑到加/减速， 可选择α2/3000（其静止时的额定转矩为 2.0 Nm）。
PLC控制伺服电机实例分析
PLC控制伺服电机实例分析PLC控制伺服电机是工业自动化领域中常见的一种应用，通过PLC控制器来实现对伺服电机的精准控制，使得生产线的运作更加高效和稳定。
在本文中，将以一个实际的应用案例来介绍PLC控制伺服电机的工作原理和实现过程。
一、系统结构本系统采用的是西门子PLC控制器和西门子伺服电机，系统主要由PLC控制器、伺服驱动器和伺服电机组成。
PLC控制器负责接收外部信号，进行逻辑控制，并向伺服驱动器发送控制指令，伺服驱动器则接收这些指令并控制伺服电机的运动。
二、PLC编程在PLC编程中，需要定义输入输出引脚、变量和逻辑控制程序。
首先需要定义输入引脚，用于接收外部传感器信号，比如光电传感器、开关等；然后定义输出引脚，用于控制伺服驱动器，实现对伺服电机的启停和速度调节；接着定义一些变量，用于存储中间状态和控制参数；最后编写逻辑控制程序，根据输入信号和变量状态来控制伺服电机的运动。
三、伺服电机控制伺服电机的控制主要包括位置控制、速度控制和力矩控制。
在PLC编程中，可以通过设定目标位置、目标速度和目标力矩来实现对伺服电机的控制。
通过调节PID控制器的参数，可以实现对伺服电机的精准控制。
四、系统调试在系统调试中，需要先进行参数设置和校准，确保伺服电机的运动符合预期。
然后通过PLC编程调试工具，监控伺服电机的运动状态和控制指令，发现问题并及时修复。
最后对整个系统进行测试，验证其性能和稳定性。
综上所述，PLC控制伺服电机是一种高效、稳定的控制方式，适用于各种需要精准位置和速度控制的场合。
通过合理的PLC编程和参数设置，可以实现对伺服电机的精确控制，提高生产效率和品质。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
伺服电机选型计算实例
伺服电机选型计算实例在进行伺服电机选型时，需要考虑到多个因素，包括载荷特性、运动要求、控制要求以及环境要求等。
下面我们将通过一个实际案例来详细介绍伺服电机选型的计算方法。
案例描述：公司需要选购一台适合于自动化生产线上使用的伺服电机，用于驱动一台输送带，具体要求如下：1.输送带长度为2米，宽度为0.5米，预计最大负载为100千克。
2.需要实现起动、停止、加速和减速、定位等功能。
3.运动速度为1米/秒。
4.工作温度范围为-10℃~40℃。
根据以上要求，我们可以按照以下步骤进行伺服电机选型计算：步骤1：计算所需输出功率首先，我们需要计算伺服电机的输出功率。
根据输送带的长度、宽度和预计最大负载，可以计算得到输送带的质量：质量=长度×宽度×质量体积，质量体积可以通过相应材料的密度来获得。
假设输送带材料的密度为1克/立方厘米，则质量=2×0.5×1=1千克。
根据牛顿第二定律，质量乘以加速度等于力，所以我们可以得到加速度=质量/时间^2=100/1=100米/秒^2、再根据功率=力×速度，可以计算得到所需输出功率=力×速度=100×1=100瓦特。
步骤2：根据负载惯性计算电机惯性比为了实现加速和减速的控制要求，需要考虑负载的惯性。
负载的惯性通常用负载惯量来表示，通常使用kg*m^2作为单位。
对于输送带系统，我们假设负载的半径为0.25米（输送带宽度的一半），负载的惯量=负载质量×半径^2=100×0.25^2=6.25kg*m^2、然后，我们需要计算电机的惯性比，电机的惯量通常使用kg*m^2作为单位。
假设选用的伺服电机的惯量为0.01kg*m^2，则电机的惯性比=负载的惯量/电机的惯量=6.25/0.01=625步骤3：根据运动要求计算加速度和最大速度根据运动要求中的加速度和速度，我们可以计算得到实际需要的加速时间和加速距离。
PLC控制伺服电机应用实例
PLC控制伺服电机应用实例，写出组成整个系统的PLC模块及外围器件，并附相关程序。
PLC品牌不限。
以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反旋转的PLC程序并设计外围接线图，此方案不采用松下的位置控制模块FPG--PP11\12\21\22等，而是用晶体管输出式的PLC，让其特定输出点给出位置指令脉冲串，直接发送到伺服输入端，此时松下A4伺服工作在位置模式。
在PLC程序中设定伺服电机旋转速度，单位为（rpm），设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈。
PLC输出脉冲频率=（速度设定值/6）*100（HZ）。
假设该伺服系统的驱动直线定位精度为±0.1mm，伺服电机每转一圈滚珠丝杠副移动10mm，伺服电机转一圈需要的脉冲数为1000，故该系统的脉冲当量或者说驱动分辨率为0.01mm(一个丝)；PLC输出脉冲数=长度设定值*10。
以上的结论是在伺服电机参数设定完的基础上得出的。
也就是说，在计算PLC发出脉冲频率与脉冲前，先根据机械条件，综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比！大致过程如下：机械机构确定后，伺服电机转动一圈的行走长度已经固定（如上面所说的10mm），设计要求的定位精度为0.1mm(10个丝)。
为了保证此精度，一般情况下是让一个脉冲的行走长度低于0.1mm，如设定一个脉冲的行走长度为如上所述的0.01mm，于是电机转一圈所需要脉冲数即为1000个脉冲。
此种设定当电机速度要求为1200转/分时，PLC应该发出的脉冲频率为20K。
松下FP1---40T 的PLC的CPU本体可以发脉冲频率为50KHz，完全可以满足要求。
如果电机转动一圈为100mm，设定一个脉冲行走仍然是0.01mm，电机转一圈所需要脉冲数即为10000个脉冲，电机速度为1200转时所需要脉冲频率就是200K。
PLC的CPU输出点工作频率就不够了。
需要位置控制专用模块等方式。
有了以上频率与脉冲数的算法就只需应用PLC的相应脉冲指令发出脉冲即可实现控制了。
伺服电机扭矩控制实例
伺服电机扭矩控制实例前言嘿，朋友们！今天咱来聊聊伺服电机扭矩控制那些有意思的事儿。
这伺服电机啊，就像是一个超级大力士，能精准地控制力量，可神奇啦！想象一下，它在各种场景里大显身手，是不是很有趣呢？那就让我们一起走进这些奇妙的实例中去看看吧！实例一：工业机器人的精准力量在一个繁忙的工厂车间里，工业机器人正在有条不紊地工作着。
这些机器人就像是不知疲倦的钢铁战士，而它们的力量之源就是伺服电机。
你看啊，这些机器人要抓取各种形状和重量的物品，如果扭矩控制不好，那不是轻了抓不起来，就是重了把东西给弄坏了。
但是有了伺服电机的精准扭矩控制，那就完全不一样啦！它就像机器人的智能大脑，能根据不同的情况迅速调整力量。
比如说，机器人要抓取一个很轻的零件，伺服电机就会自动降低扭矩，轻轻一抓就起来了，还不会损伤零件。
要是遇到一个很重的物件，它又能瞬间加大扭矩，稳稳地把东西抓住。
这多厉害呀！就好像一个武林高手，能收发自如地控制自己的内力。
在这个工业机器人的世界里，伺服电机扭矩控制就是关键中的关键。
没有它，这些机器人可就没法这么高效、精准地工作啦！总结反思：通过这个实例，我们可以清楚地看到伺服电机扭矩控制在工业机器人领域的重要性。
它让机器人的动作更加灵活、精准，大大提高了生产效率和质量。
我们应该不断研究和改进这种技术，让工业机器人变得更加强大，为我们的工业发展做出更大的贡献。
实例二：医疗器械的精细操作在医院的手术室里，各种医疗器械也离不开伺服电机的扭矩控制呢。
就拿手术机器人来说吧，医生们通过它来进行精细的手术操作。
这时候，伺服电机的扭矩控制就得非常精确，稍有偏差都可能导致手术失败。
想象一下，医生要在一个很小的空间里进行缝合或者切除，那需要多么精细的控制呀！伺服电机就得像一个听话的小助手，医生让它出多大力就出多大力。
要是扭矩太大，可能会损伤周围的组织；要是太小，又没法完成手术任务。
而且，不同的手术部位和手术阶段，对扭矩的要求也不一样。
升降机伺服电机选型计算实例
升降机伺服电机的选型计算实例如下。
首先，我们需要确定升降机的升降速度和负载重量。
假设升降机的升降速度为10米/分钟，负载重量为50公斤。
接下来，我们需要选择合适的伺服电机型号。
在选择伺服电机时，我们需要考虑升降机的效率、转速和转矩等因素。
另外，我们需要选择能够提供足够力量的电机，以确保升降机可以正常运行。
在此过程中，我们可以考虑使用额定功率计算公式，根据升降机的功率需求来选择合适的伺服电机。
具体的计算方法如下：功率(P)＝力(F)×速度(V)÷杠杆臂(G)×95%的效率。
其中，杠杆臂通常可以取定为95%，效率则取决于具体的机构运动部分之间的摩擦等因素。
根据上述公式，我们可以将已知的数据代入其中，即负载重量为50公斤，升降速度为10米/分钟。
为了方便计算，我们可以假设升降机的效率为0.95。
接下来，我们就可以根据公式来计算升降机所需的功率：功率= 负载重量×升降速度÷杠杆臂×0.95 = 50 ×10 ÷95% = 52.6瓦特（W）由于升降机通常需要两台或更多伺服电机来同时工作，以确保升降机的稳定性和安全性，因此我们需要选择功率更大的伺服电机。
在实际应用中，我们通常会选择与所需功率相当或略高的伺服电机型号。
考虑到升降机的安全性和效率，我们建议选择一个较为强劲的伺服电机，如无刷电机或者步进电机等。
其中无刷电机以其稳定的性能和较低的维护成本而被广泛应用在升降机领域。
对于具体型号的选择，需要考虑电机的输出功率、扭矩、转速等参数。
此外，根据实际工况和使用环境，还需要考虑电机的温度、噪音、防水防尘等级等因素。
在实际使用过程中，我们还需要对伺服电机进行定期维护和检查，以确保其正常运行。
如果出现异常情况，需要及时处理，避免造成安全事故。
总之，升降机的伺服电机选型需要考虑升降速度、负载重量、效率和安全等因素。
通过功率计算公式和实际应用选择合适的伺服电机型号，可以提高升降机的效率和安全性。
伺服电机选型计算实例
伺服电机计算选择应用实例1． 选择电机时的计算条件 本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。
例：工作台和工件的W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格 μ ：滑动表面的摩擦系数=0.05π ：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9 fg ：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgfFc ：由切削力引起的反推力（kgf ）=100 kgfFcf：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf ） =30kgfZ1/Z2： 变速比=1/1例：进给丝杠的（滚珠 Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格 Lb ：轴长=1000 mm P ：节距=8 mm例：电机轴的运行规格 Ta ：加速力矩（kgf.cm ）Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm -1 ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2) Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2)ks :伺服的位置回路增益(sec -1)=30 sec -11.1 负载力矩和惯量的计算 计算负载力矩 加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出:Tm = + Tf Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm) F :沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf) L :电机转一转机床的移动距离=P ×(Z1/Z2)=8 mmTf:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩=2NmF ×L2πη无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量，摩擦系数。
若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有关。
对于水平工作台，F值可按下列公式计算：不切削时：F = μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf)(52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)=Tm= 0.9(Nm)切削时:F = Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm)=2.1(Nm)为了满足条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min-1）。
PLC控制伺服电机应用实例
PLC控制伺服电机应用实例，写出组成整个系统的PLC模块及外围器件，并附相关程序.PLC品牌不限.之五兆芳芳创作以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反旋转的PLC程序并设计外围接线图，此计划不采取松下的位置控制模块FPGPP11\12\21\22等，而是用晶体管输出式的PLC，让其特定输出点给出位置指令脉冲串，直接发送到伺伏输入端，此时松下A4伺服任务在位置模式.在PLC程序中设定伺服电机旋转速度，单位为（rpm），设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈.PLC输出脉冲频率=（速度设定值/6）*100（HZ）.假定该伺服系统的驱动直线定位精度为±0.1mm，伺服电机每转一圈滚珠丝杠副移动10mm，伺服电机转一圈需要的脉冲数为1000，故该系统的脉冲当量或说驱动分辩率为0.01mm(一个丝)；PLC输出脉冲数=长度设定值*10.以上的结论是在伺服电机参数设定完的根本上得出的.也就是说，在计较PLC收回脉冲频率与脉冲前，先按照机械条件，综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比！大致进程如下：机械机构确定后，伺服电机转动一圈的行走长度已经固定（如上面所说的10mm），设计要求的定位精度为0.1mm(10个丝).为了包管此精度，一般情况下是让一个脉冲的行走长度低于0.1mm，如设定一个脉冲的行走长度为如上所述的0.01mm，于是电机转一圈所需要脉冲数即为1000个脉冲.此种设定当电机速度要求为1200转/分时，PLC应该收回的脉冲频率为20K.松下FP140T 的PLC的CPU本体可以发脉冲频率为50KHz，完全可以满足要求.如果电机转动一圈为100mm，设定一个脉冲行走仍然是0.01mm，电机转一圈所需要脉冲数即为10000个脉冲，电机速度为1200转时所需要脉冲频率就是200K.PLC的CPU 输出点任务频率就不敷了.需要位置控制专用模块等方法. 有了以上频率与脉冲数的算法就只需应用PLC的相应脉冲指令收回脉冲便可实现控制了.假定使用松下A4伺服，其任务在位置模式，伺服电机参数设置与接线方法如下：一、依照伺服电机驱动器说明书上的“位置控制模式控制信号接线图”接线：pin3(PULS1)，pin4(PULS2)为脉冲信号端子，PULS1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),PULS2连接控制器(如PLC的输出端子).pin5(SIGN1)，pin6(SIGN2)为控制标的目的信号端子，SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻)，SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子).当此端子接收信号变更时，伺服电机的运转标的目的改动.实际运转标的目的由伺服电机驱动器的P41，P42这两个参数控制，pin7(com+)与外接24V直流电源的正极相连.pin29(SRV0N)，伺服使能信号，此端子与外接24V直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能状态，通俗地讲就是伺服电机已经准备好，接收脉冲便可以运转.上面所述的六根线连接完毕(电源、编码器、电机线当然不克不及忘)，伺服电机便可按照控制器收回的脉冲与标的目的信号运转.其他的信号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可按照您的要求接入控制器组成更完善的控制系统.二、设置伺服电机驱动器的参数.1、Pr02控制模式选择，设定Pr02参数为0或是3或是4.3与4的区别在于当32(CMODE)端子为短路时，控制模式相应变成速度模式或是转矩模式，而设为0，则只为位置控制模式.如果您只要求位置控制的话，Pr02设定为0或是3或是4是一样的.2、Pr10，Pr11,Pr12增益与积分调整，在运行中按照伺服电机的运行情况相应调整,达到伺服电机运行平稳.当然其他的参数也需要调整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很重要的参数)，在您不太熟悉前只调整这三个参数也可以满足根本的要求. .3、Pr40指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为0)便可.也就是选择3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)这四个端子输入脉冲与标的目的信号.4、Pr41，Pr42复杂地说就是控制伺服电机运转标的目的.Pr41设为0时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)导通时为正标的目的(CCW)，反之为反标的目的(CW).Pr41设为1时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)断开时为正标的目的(CCW)，反之为反标的目的(CW)，正、反标的目的是相对的，看您如何定义了，正确的说法应该为CCW，CW .5、Pr48、Pr4A、Pr4B电子齿轮比设定.此为重要参数，其作用就是控制电机的运转速度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度.其公式为：伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辩率 × Pr4B／(Pr48 × 2^Pr4A)伺服电机所配编码器如果为：2500p/r 5线制增量式编码器，则编码器分辩率为10000p/r如您连接伺服电机轴的丝杆间距为20mm，您要做到控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为一个丝(0.01mm).计较得知：伺服电机转一圈需要2000个脉冲(每转一圈所需脉冲确定了，脉冲频率与伺服电机的速度的关系也就确定了) . 三个参数可以设定为：Pr4A=0，Pr48=10000，Pr4B=2000，约分一下则为：Pr4A=0，Pr48=100，Pr4B=20. 从上面的叙述可知：设定Pr48、Pr4A、Pr4B这三个参数是按照我们控制器所能发送的最大脉冲频率与工艺所要求的精度.在控制器的最大发送脉冲频率确定后，工艺精度要求越高，则伺服电性能达到的最大速度越低.松下FP140 T 型PLC的程序梯型图如下：S7—200 PLC在数字伺服电机控制中的应用首先了解plc如何控制伺服电机1、电机的连线及控制本应用实例选择的是位置控制模式，脉冲输入方法有集电极开路方法和差动驱动方法两种，为了便利的实现同时对两部电机的控制，采取差动驱动方法.与PLC的接线图如图所示.PLC与伺服缩小器接线图图中L+为公共PLC端子，接24VDC正端，通过控制内部晶体管的开关使得输出Q呈现不合的电平信号或收回脉冲信号.L+一PG—P lM—L+为脉冲输入回路，PLC控制该回路中的发光二极管的亮灭，形成脉冲编码输入.L+一NG—NP一1M— L+为电机旋转标的目的控制回路，当该回路的发光二极管点亮时，电机正转，不然反转.由于伺服缩小器内部电阻只有100欧，为了避免电流过大烧坏内部的发光二极管，需要外接电阻R，其阻值的计较如下：按照公式(1)，可以选择R=3．9KO2、电子齿轮比数字交换伺服系统具有位置控制的功效，可通过上位控制器收回位置指令脉冲.而伺服系统的位置反应脉冲当量由编码器的分辩率及电机每转对应的机械位移量等决定.当指令脉冲当量与位置反应脉冲当量两者不一致时，就需要使用电子齿轮使两者匹配.使用了电子齿轮功效，就可以任意决定一个输入脉冲所相当的电机位移量.具有电子齿轮功效的伺服系统结构如图3所示.若机械传动机构的螺距为w，指令脉冲当量为△L，编码器每转脉冲数为P，又考虑到一般电机轴与传动丝杠为直接相连，则位置反应脉冲当量△=W／4P.具有电子齿轮功效的伺服系统结构图由于脉冲当量与反应脉冲当量不一定相等，就需要使用电子齿轮比来成立两者的关系.具体计较公式为：AL=3M×CMX / CDV.因此按照一个指令脉冲的位置当量和反应脉冲的位置当量，就可以确定具体的电子齿轮比.三菱该系列伺服电机的电子齿轮比的设定规模对于输入的脉冲，可以乘上其中任意倍率使机械运行.下面是plc控制私服的具体应用3、PI C控制原理及控制模型本例采取了西门子s7．200系列CPU226作为主控制器.它是s7．200系列中的高级PLC，本机自带24个数字输人口、l6个数字输出口及两个RS422／485串行通讯口，最多可扩展7个应用模块 j.实际项目中，通过扩展EM231模拟量输入模块来收集电压信号，输入的模拟信号可在0～10V±5V、0～20mA等多种信号输入方法中选择.最终，PLC 按照输入电压信号的大小控制脉冲发送周期的长短，从而达到控制伺服电机速度的目的.3.1 高速数字脉冲输出西门子s7．200系列AC／DC／DC(交换供电，直流I/O)类型PLC上集成了两个高速脉冲输出口，两个高速脉冲输出口辨别通过Qo．0、Qo．1两个输出端子输出，输出时可选择PWM(脉宽调制)和PIO(脉冲串)方法.PIO方法每次只能收回固定脉冲，脉冲开始发送后直到发送完毕才干开始新的脉冲串；PWM方法相对灵活，在脉冲发送期间可随时改动脉冲周期及宽度，其中脉冲周期可以选择微秒级或毫秒级. 3.2 PID功效特性该系列PLC可以通过PID回路指令来进行PID运算，在一个程序中最多可以用8条PID指令，既最多可同时实现8个PID控制算法.在实际程序设计中，可用STEP 7Micro／Win 32中的PID向导程序来完成一个闭环控制进程的PID算法，从而提高程序设计效率.3.3 控制模型控制模型方框图如下图所示，其中Uset为极间电压给定值(此时产气状态最佳)，Uf为极间电压采样值，Vout为伺服电机运转速度.通过对电弧电压采样值与弧间电压给定值的比较并经过PLC的PID调节回路控制，可以得出用于控制伺服电机旋转的脉冲发送周期T，从而使伺服电机的送棒速度不断的得到调整，这样就达到了控制两极间距的目的.包管了两极间距的相对稳定，也就包管了极间电压的稳定性.PID调节控制原理框图按照极间距对极间电压的影响，可以设定PLC的PID调节回路调整战略如下：Uset—uf<0，T 减小；Uset—uf>0，T增大.通过上述控制办法，能够比较精确的实现对UF的控制. 4、程序设计以下应用程序是经过简化的，没有涉及异常情况.其设计以本文前面所述办法及原理为依据，并给出了详尽的程序注释 .4.1 主程序NErW0RK 1① IJD SM0．1／／SM0．1=1仅第一次扫描有效② MOVW +0，VW450／／PID中断计数器初始化③ MOVB 100，SMB34／／设置定时中断时间距离为lOOms④ ATCH INT— PWM — PID ，10／／设定中断，启动PID执行⑤ ENI//开中断4．2 中断程序① NETWORK 1LD SM0．0／／SM0．0=1每个扫描周期都有效I CW V VW450／／调用中断程序次数加1② NETWORK 2LDW > = VW450． + 10／／查抄是否应进行PID计较M0VW +0，VW450／／如果如此，清计数器并持续N0TJMP 0／／不然，转人中断程序结尾③ NETWORK 3／／计较并装载PID PV(进程变量) ID SM0．0RPSXORW VW464，VW464／／清除任务区域M0VW ArW0．VW466／／读取模拟数值A V466．7M0VW 16#FFFF．VW464／／查抄符号位，若为负则扩展符号LRDDTR VD464．VD396／／将其转化成实数并装载人PV LPP／R 32000．0，VD396／／正常化至0．0至1．0之间的数值④ NETWORK 4ID SM0．0MOVR VIM00，VIM00／／VIM00为设定值⑤⑥ NETWORK 6ID SM0．0PID VB396，0／／进行PID计较⑦ NETWORK 7LD SM0．0M0vR VD404．VD464／／装载PID输出至任务区+R VD400，VD464*R 1000．0. VIM64／／缩放数值TRUNC VD464,VD464／／将数值转化成整数MOVW VW 466．VW 1000／／VW1000为PLC输出脉冲周期⑧ NETWORK 8／／伺服电机右反转控制(PWM) ／／SMW68／78 lIFO周期值／／SMW70／80 PWM脉冲宽度／／SMD72／82 lIFO脉冲计数值LD SM0．0MOVB 16# D3．SMB77／／输出脉冲周期为500微秒MOVW VW 1000，SMW 78 MOVW VW 1000．VW1 1 18／I +2．VWl118MOVW VW 1118．SMW 80PIS 1⑨ NETWORK 9LBL 0本例给出了利用西门子PLC的高速脉冲输出及PID控制功效，实现对数字式交换伺服电机进行控制的原理及相应编程办法.此控制办法已成功用于水燃气生产控制系统中，效果良好基于1756M08SE模块的多轴交换伺服控制系统（二轴）由于开发程序较大，这里我们只给出伺服的点动，正反向，等的控制！先介绍如下：总体概述：罗克韦尔伺服传动习惯于用EQU(等于指令)比较数字量输入模块0号位输入次数的奇偶次数来辨别控制伺服环的闭合和断开.其中MSO指令用于直接激活伺服驱动器并且使能与物理伺服轴相关的已组态伺服环.触发MSO指令后，指定轴进入伺服控制状态.当轴处于移动状态时，执行该指令无效.如果这时触发了该指令，MSO指令会产生一个“Axis in Motion”的毛病.MSF指令用于直接立即关断伺服驱动器输出，并且禁止物理伺服轴的伺服环.这会使轴处于准备状态.该指令可以禁止任意正在执行的其他运动计划.且若需要直接用手来移动轴时，可以用该指令关断伺服操纵. 要成功执行以上两条运动状态指令，有个需要的前提，即目标轴必须组态为伺服轴，如果该条件不满足，该指令会产生错误.成立坐标也是主程序中一个很是重要的环节.无论是在产业现场或是其它地方的运动控制系统中，根本上都须要成立一个坐标系.若不成立一个坐标系，虽然可以用增量式的控制方法来实现一些复杂的控制，但是这样的方法不克不及实现对实际位置的反应等操纵，并且控制方法庞杂.所以在成熟公道的控制系统中成立坐标系是必不成少的一个环节.坐标系的成立可以使控制变得很便利，且可实现对系统当前所在位置的实时反应等功效.本次设计所控制的轴为以罗克韦尔公司型号为Y10022H00AA的电动驱动的两根丝杆.丝杆长330mm，每个螺距为5mm，其实物如图1所示.（伺服轴）系统的架构如下图：系统的实现：在硬件上一个完整的伺服系统由控制器、通信网络、驱动器、电动机、执行机构及检测装置组成.其中控制器相当于人的大脑，用来阐发各类输入信号（命令和反应等）；通信网络相当于人的神经系统，如SERCOS 接口、DeviceNet接口等；而驱动器则像是肌肉所起的作用一样，用于将控制信号进行功率缩小，以驱动电动机；电动机相当于手，而人手中的生产东西则是伺服系统的中执行机构（如滚珠丝杆等，将电动机的旋转运动转化为直线运动）.在以上两章系统阐发和设计中论述了系统各个部分的功效和特点，而要实现本次设计的功效的硬件连接如图4.1所示.最经常使用指令介绍：本次设计中利用MAJ和MAS指令来实现手动程序的编写.在程序中MAJ（Motion Axis Jog）指令用于点动伺服轴.点动轴的轮廓可设置为依照S形曲线平滑达到设定速度，也可依照梯形曲线达到设定速度，同时该指令可将任何当前轴的运动转换为单纯的点动运动.轴在点动运行进程中，可以使用MAS指令停止该轴，或触发另一个MAJ指令.MAS（Motion Axis Stop）指令用于停止指定物理轴的任意运动，而无需禁止其伺服环（如果伺服环闭合）.对于任何被控制的轴运动均可使用该指令以设定的加速度进行停止，其可选用的停止方法有点动停止方法、齿轮停止等.程序设计如下：注：其中的一些中间存放器为上位机HMI设置用的.可以不考虑！PLC控制台达伺服电机图片：－、接线图：（草图，有待整理优化）1、PLC接线图K1A、K1B－－－K3B等中间继电器采取固态继电器. 2、伺服控制器接线图伺服控制器为北京欣斯达特数字科技有限公司产品，该MicroStep TX3H504D驱动器性能如下：二、编程：。
交流伺服电机选择
额定扭矩的 80%。
T M S × 80% ≥ T rm s
(4)
式中 T M S ——电机额定扭矩, N ·m
T rm s ——工作状态载荷扭矩, N ·m
图1
T rm s取决于操作模式, 其关系如图 1。
T rm s = (x t0) 1 2
(5)
x=
(T a+
T f ) 2 t1+
T
2 f
t2+
不管是线性加速还是角加速都可以参考下列公式计算amax80max与电机匹配的变频驱动系统的最大输出扭矩kgmax加减速最大扭矩快速行程时转换到电机轴上的载荷扭矩4工作状态载荷扭矩在正常状态下工作状态载荷扭矩应不超过电机额定扭矩的80
数控机床进给系统交流伺服电机选择
齐齐哈尔第一机床厂 张 清 周艳玲 刘炳山
JM ) +
T F (3)
式中 T A max —— 与电机匹配的变频驱动系统的最大
输出扭矩, kg·m
T m ax ——加减速最大扭矩, N ·m
T S ——快速行程时加减速时间常数, m s
T F —— 快速行程时转换到电机轴上的载荷
扭矩, N ·m
4 工作状态载荷扭矩
在正常状态下, 工作状态载荷扭矩应不超过电机
1 最高转速
快速行程的电机转速必须严格限制在电机的最高 转速之内。
N m ax ≥ N
=
Vm P
i
×
103
(1)
式中 N max ——电机最高转速, r m in
N ——快速行程中电机转速, r m in V m ——工作台 (或刀架) 快速行程速度,
m m in i——系统传动比, i= N 电机 N 丝杠 P ——丝杠螺距, mm
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惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
2 ．直线运动物体的等效转动 惯量
图 表示伺服电机通过丝杠驱动进
给工作台，现在求该工作台对特定的控制 轴（如电机轴）的等效转动惯量。设m 为 工作台的质量，v 为工作台的移动速度， [Jm]为m 对电机轴的等效转动惯量，n 为 电机轴的转速（r / min ）。直线运动工 作台的动能为
动惯量。
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
1 ．联动回转体的转动惯量 在机电系统中，经常使用齿轮副、皮带轮及其它回转运动的零件来传动，
传动时要进行加速、减速、停止等控制，在一般情况下，选用电机轴为控 制轴，因此，整个装置的转动惯量要换算到电机轴上。当选用其它轴作为 控制轴时，此时应对特定的轴求等效转动惯量，计算方法是相同的．
vj— 任意直线运动部件j 的移动 速度；
Jj——对任意回转轴j 的回转体的 转动惯量；
mj—任意直线运动部件的质量。
惯量匹配
（二）惯量匹配原则
负载惯量JL 的大小对电机的灵敏 度、系统精度和动态性能有明显的影响， 在一个伺服系统中，负载惯量JL 和电 机的惯量 Jm 必须合理匹配．
根据不同的电机类型，匹配条件有 所不同。
如图所示，轴1 为电机 轴，轴2 为齿轮轴，它 们的转速分别为n ，和 几：轴1 、小齿轮和电 机转子对轴1 的转动惯 量为，而轴2 和大齿轮 对轴2 的转动惯量为。
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算 1 ．联动回转体的转动惯量
回转运动的动能各为
E1
1 2
J112
E2
1 2
J
2
2
2
现在的控制轴为轴1 ，将轴2 的转动惯量换算到 对轴1 的转动惯量时，根据能量守恒定理，转换 时能量守恒，则
则对控制轴的等效转动惯量为
J
1
900
2
m1
V1 n1
2
m3
V2 n1
2
mk
Vk n1
2
900
2
k j 1
m
j
Vj n1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
在有的机电系统中，既有作回 转运动的部件，也有作直线运动的 部件。
综合以上两种情况就可以得到 回转一直线运动装置的等效转动惯 量。
伺服电机的选择实例
目录
伺服系统概述 (1) 伺服系统的一般组成 (2) 伺服系统的分类 (3) 机电一体化装备对伺服系统的要求
伺服系统的一般组成
控制器 + 功率放大 + 执行元件+ 机械部件 + 检测装置
伺服系统的分类
按执行元件分类
伺服系统的分类
按控制原理分类
机电一体化装备对伺服系统的要求
假设将此能量转换成电机轴回转运动的能量， 根据能量守恒定理得
E
1 2
mV
2
1 2
J
m
2
1 2
J
m
2n 2
60
所以
E 1 mV 2 2
J m
900mV
2n2
2
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
2 ．直线运动物体 的 等效转动 惯量
推广到一般情况，设有k 个直线运动的物 体，由一个轴驱动，各物体的质量分别为m1、 m2、m3、…mk，各物体的速度分别为v1、v2、 v3、…vk，控制的转速为n1，
当在起动惯矩特性曲线查不到带惯 性负载时的最大起动频率时，可用下式 近似计算：
fL
fm 1 JL Jm
当
J
1
J1
J
2
n2 n1
2
J
3
n2 n1
2
J
k
nk nk
2
k j 1
J
j
nj n1
2
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
2 ．直线运动物体的等效转动惯量
在机电系统中，机械装置不仅有作回转运动的部 分，还有作直线运动的部分。
转动惯量虽然是对回转运动提出的概念，但从本质 上说它是表示惯性的一个量，
对特定的控制轴i （例如电机 轴）的整个装置的等效转动惯量， 按下式计算
J
1
k j 1
J
j
nj ni
2
900
2
k j 1
m
j
Vj ni
2
3 ．回转和直线联动
式中k—装置构的成等装效置转动的惯回量转轴的个数；
k′— 构成装置的直线运动部件的 个数；
ni—特定控制轴i 的转速；
nj—任意回转轴j 的转速；
1 2
J
22
2
1 2
| J2
|1
12
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
1 ．联动回转体的转动惯量
所以上式中—— 轴2 对轴l 的等效转动惯量。 推广到一般多轴传动系统，设各轴的转速分别为n1、 n2、n3、… 、nk 各轴的转动惯量分别为J1、J2、J3、…JK， 所有的轴对轴1 的等效转动惯量为
稳、 准、 快
1）、高的稳定性 装备正常工作的先决条件 2）、快速性 配合控制计算机的快速需要 3）、高精度 高精度机电装备的需要
伺服系统的动力方法设计
机电装备的特点？
与普通装备相比
伺服系统的动力方法设计
动力方法设计是在一般机械设计基础上进行的，其目的是确 定伺服电机的型号以及电机与机械系统的参数相互匹配，但不 计算控制器的参数和动态性能指标，因此这种方法属于静态设 计范畴．
伺服电机与机械负载的匹配主要是指
惯量、容量和速度的匹配
机电装备伺服系统的动力方法设计
一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例
一、惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算 旋转机械与直线运动的机械惯量， 按照能量守恒定律，通过等效换算，均可用转动惯量来表
示。 是指伺服系统中运动物体的惯量折算到驱动轴上的等效转
1．为步了进使电步机进的电惯量匹配条件
J 机具有良好的起动
L
4 能力及较快的响应
J 速度，通常推荐：
m
由于步进电机的起动矩频特性曲线 是在空载下作出的，检查其起动能力时 应考虑惯性负载对起动频率的影响，即 根据起动惯频特性曲线找出带惯性负载 的起动频率，然后，再查其起动转矩和 计算起动时间。
式中 fL— 带惯性负载的最大自起动频率； fm ― 电机本身的最大空载起动频率； JL— 折算到电机轴上的转动惯量；
对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情 况，确定伺服电机的型号．这就是伺服电机与机械负载的匹配 问题，即伺服系统的动力方法设计。
在设计伺服系统时，当选定了伺服系统的类型以后．需要选定执行元 件。
对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情况，确定伺服 电机的型号．
这就是伺服电机与机械负载的匹配问题，即伺服系统的动力方法设计。