伺服电机控制技术培训(高端培训)
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三菱电机伺服培训
无 ： 三 相 AC200V﹑ 单 相 AC230V﹑ 1:单 相 AC100V
A:标 准 脉 冲 序 列 、 模 拟 I/F B:SSCNET 10,20,40,70, 60,100,200,350,500,700 伺服放大器系列名
轴端加工
Ｋ :键 槽 Ｄ :Ｄ 切 口
减速器:
Ｇ１，Ｇ５／７
电磁制动器
编码器的种类和结构
项目
增 量 编 码 器 （ Incremental Encoder）
输出内容
输出相对值 针对旋转角的变化量脉冲
停止时的应对 接通电源时需要原点复归动作
价格
结构较简单，价格低
绝 对 编 码 器 （ Absolute Encoder） 输出绝对值 输出旋转角度的绝对值
接通电源时无需原点复归动作 结构较复杂，价格高
AD75P1-P3 QD75P1-P4
定位模块
AD75M、 A1SD75M
驱动器和 电机
MR-C-A MR-J2-Jr-A
模拟量信号
MR-J2S-A MR-J2-A
MR-H-AN
脉冲串
MR-H-KAN4
运动控制器 (最 大 32轴 )
SSCNET
MR-J2S-B MR-J2-B
MR-H-KBN4
MR-H-BN
逆变回路 生成适合马达转速的频率、适合负 载转矩大小的电流，驱动马达。 逆 变 模 块 采 用 IGBT开 关 元 件 。
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控制回路运行原理
由位置控制环、速度控制环、电流控制环组成。
2
3
4
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伺服控制系统知识培训(高端培训)
来的直流电压
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
伺服电机培训A5培训
第二增益
刚性大
Pr1.05第二位置环 ↑
Pr1.06第二速度环 ↑
Pr1.07第二积分
↓
Pr1.09第二转矩滤波 ↓
↑
——
——
↑
刚性小 ↓ ↓ ↑ ↑ ↓ —— —— ↓
伺服电机培训A5培训
2.速度控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr3.02 Pr3.03 Pr4.22 Pr0.11
参考值
参考值 0
备注 控制方式选择，固定为“0”
用户指定 电机旋转方向，0或1 用户指定 脉冲方式，具体由电气工程师选
用户指定 用户指定
择 在反馈的时候设定 脉冲当量
伺服电机培训A5培训
1.1位置控制的基本参数调节
。
第一增益 Pr1.00位置环 Pr1.01速度环 Pr1.02积分常数 Pr1.04转矩滤波器 Pr1.10速度前馈 Pr0.04惯量比 Pr0.02自动调整 Pr0.03自动刚性
↑
↓
伺服电机培训A5培训
4、伺服刚性的基本调节
伺服电机的刚性，实际是伺服系统的增益大小 但是可以从下面两方面来理解： 1.系统跟随指令的一个指标 2.系统抗干扰能力的一个指标
伺服电机培训A5培训
4.1伺服电机刚性的基本调节
伺服电机刚性，首先需要确定的第一个参数是：Pr0.04
通过这个方式还不能满足要求的，就要使用Panaterm软件进行调节
伺服电机培训A5培训
2020/11/4
伺服电机我们所说的基本调节就是要确定下 面几个方面的问题： 控制方式（一共有三种） ●位置控制 ●速度控制 ●转矩控制
伺服电机培训A5培训
1.位置控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr0.06 Pr0.07
最完整的伺服培训教程
组成。通过控制电机的电枢电流或励磁电流，实现对电机转速和位置的
高精度控制。
02
优点
直流伺服系统具有调速范围宽、低速性能好、控制精度高等优点。同时
，直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，适用于对动态响应要求
高的场合。
03
缺点
直流伺服系统需要使用电刷和换向器，维护较为麻烦，且容易产生火花
干扰。此外，直流电机的体积和重量相对较大，限制了其在某些场合的
2024/1/25
22
安装注意事项和步骤说明
A
环境要求
确保安装环境干燥、通风且温度适宜，避免潮 湿、高温和腐蚀性气体对伺服系统的影响。
安装准备
检查伺服电机、驱动器和编码器等部件是 否完好无损，准备好安装所需的工具和材 料。
B
C
安装步骤
按照厂家提供的安装手册，逐步完成伺服电 机与机械设备的连接、驱动器和编码器的接 线以及控制系统的配置等工作。
熟悉伺服驱动器的功能、参数设 置及调试方法。
伺服系统控制策略
学习伺服系统的控制策略，如位 置控制、速度控制、力矩控制等 。
伺服系统基本原理
伺服系统优化与调试
掌握伺服系统的组成、工作原理 及性能指标等基础知识。
掌握伺服系统性能优化、故障排 查及日常维护等技能。
2024/1/25
31
行业应用前景展望
01
替换法
在怀疑某个部件出现故障时，用正常 的部件进行替换，观察故障是否消除 ，以确定故障点。
2024/1/25
仪器检测法
使用专业的检测仪器对伺服系统的各 个部分进行检测，如电压、电流、转 速等参数，以精确定位故障。
逐步排查法
按照伺服系统的组成部分，从电源、 驱动器、电机、传感器等逐一排查， 逐步缩小故障范围。
伺服电机知识培训PPT文档共19页
伺服电机知识培训
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
伺服系统培训课件
常见故障： 伺服电动机不转—数控系统速度信号与否输
出；使能信号与否接通；冷却润滑条件与 否满足；电磁制动与否释放；驱动单元故 障；伺服电动机故障 位置误差—系统设置旳允差过小；伺服增益 设置不妥；位置检测装置有污染；进给传 动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平 衡装置不稳
第二节 进给伺服系统
• 漂移—当指令值为零时，坐标轴仍移动从 而导致位置误差。通过漂移赔偿和驱动单 元上旳零速调整来消除
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 FANUC企业直流进给驱动系统
小惯量L、中惯量M系列直流伺服电动机 采用PWM速度控制单元 大惯量H系列直流伺服电动机，采用晶闸 管速度控制单元 均有过速、过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 SIEMENS企业直流进给驱动系统
• 回参照点故障—有找不到和找不准参照点 两种故障，前者重要是回参照点减速开关 产生旳信号或零标志脉冲信号失效所致， 可用示波器检测信号；后者是参照点开关 挡快位置设置不妥引起，只要重新调整即 可
第三节 位置检测装置
• 位置环是外环，其指令脉冲来自NC经插补 运算（包括对伺服系统位置和速度旳规定）
一、位置检测装置旳维护 4.旋转变压器 输出电压与转子旳角位移有固定旳函数关
• 位置环是伺服系统中重要旳一环，检测元 件旳精度直接影响机床旳位置精度（闭环 常用光栅，半闭环常用编码器）
• 故障形式是在CRT上显示报警号和信息 • 轮廓误差、静态误差监视报警和测量装
置监控报警
第三节 位置检测装置
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置旳维护 1.光栅 透射光栅与反射光栅 光栅输出信号：二个相位和一种零标志 维护注意点
出；使能信号与否接通；冷却润滑条件与 否满足；电磁制动与否释放；驱动单元故 障；伺服电动机故障 位置误差—系统设置旳允差过小；伺服增益 设置不妥；位置检测装置有污染；进给传 动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平 衡装置不稳
第二节 进给伺服系统
• 漂移—当指令值为零时，坐标轴仍移动从 而导致位置误差。通过漂移赔偿和驱动单 元上旳零速调整来消除
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 FANUC企业直流进给驱动系统
小惯量L、中惯量M系列直流伺服电动机 采用PWM速度控制单元 大惯量H系列直流伺服电动机，采用晶闸 管速度控制单元 均有过速、过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 SIEMENS企业直流进给驱动系统
• 回参照点故障—有找不到和找不准参照点 两种故障，前者重要是回参照点减速开关 产生旳信号或零标志脉冲信号失效所致， 可用示波器检测信号；后者是参照点开关 挡快位置设置不妥引起，只要重新调整即 可
第三节 位置检测装置
• 位置环是外环，其指令脉冲来自NC经插补 运算（包括对伺服系统位置和速度旳规定）
一、位置检测装置旳维护 4.旋转变压器 输出电压与转子旳角位移有固定旳函数关
• 位置环是伺服系统中重要旳一环，检测元 件旳精度直接影响机床旳位置精度（闭环 常用光栅，半闭环常用编码器）
• 故障形式是在CRT上显示报警号和信息 • 轮廓误差、静态误差监视报警和测量装
置监控报警
第三节 位置检测装置
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置旳维护 1.光栅 透射光栅与反射光栅 光栅输出信号：二个相位和一种零标志 维护注意点
伺服系统培训课件
伺服系统培训课件伺服系统培训课件伺服系统是现代工业控制领域中一种重要的控制系统，广泛应用于机械设备、自动化生产线以及机器人等领域。
为了提高工作效率和生产质量，许多企业都在对员工进行伺服系统培训，以使他们能够熟练操作和维护伺服系统。
一、伺服系统的基本原理伺服系统是一种通过反馈控制来实现精确位置和速度控制的系统。
它由伺服电机、编码器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机通过控制器接收指令信号，经过编码器反馈位置信息，再由驱动器将电信号转换为机械运动。
二、伺服系统的应用领域伺服系统广泛应用于各个领域，如机械加工、印刷包装、纺织印染、电子设备制造等。
在机械加工领域，伺服系统可以实现高精度的数控加工，提高加工质量和效率。
在印刷包装领域，伺服系统可以实现准确的定位和调整，提高产品的包装质量。
在纺织印染领域，伺服系统可以实现精确的控制，提高纺织品的印染质量。
在电子设备制造领域，伺服系统可以实现高速、高精度的组装和测试，提高产品的生产效率。
三、伺服系统的特点和优势伺服系统具有以下特点和优势：1. 高精度：伺服系统可以实现微米级的位置和速度控制，满足各种精密加工和控制需求。
2. 高可靠性：伺服系统采用闭环控制，具有自动校正和故障保护功能，可以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 高效率：伺服系统采用数字控制技术，具有快速响应和高效能的特点，可以提高生产效率和能源利用率。
4. 灵活性：伺服系统具有多种控制模式和参数设置，可以适应不同的工作需求和工艺要求。
5. 易维护：伺服系统采用模块化设计和自动诊断功能，便于维护和故障排除。
四、伺服系统的操作和维护为了正确操作和维护伺服系统，员工需要掌握以下技能和知识：1. 了解伺服系统的基本原理和工作原理，掌握伺服电机、编码器、控制器和驱动器等组成部分的功能和特点。
2. 掌握伺服系统的安装和调试方法，包括电气连接、参数设置和调整等。
3. 学会使用伺服系统的操作界面和控制软件，熟悉各种操作指令和参数设置。
伺服电机控制技术培训(高端培训)
(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电 压改变，能在宽广的范围内连续调节。 (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
1.4伺服电机在自控制系统中的典型应用
其它场合的应用
伺服电机
伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机驱动器
松下交流伺服电机及驱动器
ns=60f/p
是一个很重要的公式。 与其它电机一样，交流伺服电动机的运行也是由
于“电”和“磁”的相互作用。在圆形磁场作用下， 交流伺服电动机的转速总是低于同步速，而且随着负
载的变化而变化，转差率s就是表征电机转速的一个
很重要的物理量。
为了能方便地实现转速控制，伺服电动机的定子 绕组做成两相绕组，并加以相移900的两相电压。通 过改变控制电压的值就可达到控制转速的目的。
结论：改变控制电压的大小，就实 现了转速的控制
5V
安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。
5V
编码器 部分
0V
0V
伺服电机控制精度取决于编码器精度。
编码器
1、主要功能
（1）根据给定信号输出与 此成正比的控制电压UC；
（2）接收编码器的速度和 位置信号；
（3）I/O信号接口
2、外部组成
电机电源输入输出接 线端子
100%
一般要求Km≤10％ ～ 20％
3．调节特性非线性度Kv
在额定励隘电压和空载情
况下，当控制电压<0.7时，
实际调节特性与线性调节特
性的转速偏差△n与控制电压＝1
时的空载转速n0之比的百分
数定义为调节特性非线性度，
即:
kv
n n0
100%
(完整版)三菱伺服培训教程
试运行
常见问题解决方法
在参数设置完成后进行试运行，观察电机 运行是否平稳、准确。
针对调试过程中出现的常见问题，如电机 不转、速度不稳定等，检查接线、参数设 置等方面，逐一排查并解决问题。
编码器原理及应用
04
编码器类型及特点分析
01
增量式编码器
输出脉冲信号，通过计数设备来知道其位置，具有无限 的分辨率。
应用领域
三菱伺服系统广泛应用于机床、自动化设备、机器人、航空 航天等领域，为各种高精度、高速度、高稳定性的控制需求 提供解决方案。
市场需求
随着制造业的转型升级和智能制造的快速发展，伺服系统的 市场需求不断增长。同时，客户对伺服系统的性能、稳定性 、可靠性等方面的要求也越来越高，需要厂商不断提升产品 品质和服务水平。
伺服系统基本原理
掌握伺服系统的构成、工作原理 及性能指标等基础知识。
伺服系统故障诊断与排除
了解伺服系统常见故障类型及原 因，掌握故障诊断与排除的基本 方法。
行业发展趋势分析
智能化发展
随着工业4.0和智能制造的推进 ，伺服系统将更加智能化，实 现自适应、自学习、自优化等
功能。
高精度、高速度
为满足高端装备制造的需求， 伺服系统的精度和速度将不断 提高。
方向检测
通过识别编码器输出的脉 冲的相位来判断电机的旋 转方向。
编码器选型、安装与调试技巧
01
选型技巧
根据实际需求选择合适的编码器类型、分辨率、输出信号等参数。
02
安装技巧
确保编码器安装牢固，避免振动和冲击对其造成影响；正确连接编码器
的电缆，避免接错或接触不良。
03
调试技巧
在调试过程中，要注意观察编码器的输出信号是否正常，检查其与控制
伺服基础培训资料
３轴使用
射出轴 夹紧轴 计量轴 送出轴
同时使用
26
• 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。
27
• 案例二：排料
28
感谢聆听！ Thanks
29
机械执行部件
电机
B、闭环--误差控制随动随动系统
数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差 值。 主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。
7
半闭环伺服系统 半闭环伺服系统的位置采样点如 图所示，是从驱动装置(常用伺 服电机)或丝杠引出，采样旋转 角度进行检测，不是直接检测运 动部件的实际位置。
14
1.15 速度控制
速度指令 （模拟量）
放大器
+
－
电流环
力矩指令
+
－
产生力矩
速度环
速度感应
速度控制 ⇒ 通过对转速控制而达到任意目标转速。 ＊在速度控制时，就算马达有负载，指令速度与实际速度差（稳定速度 偏差）为「０」。
马达转速(min-1)
1000 0
2Ｖ
速度指令 Vcmd
15
1.14
输入： 使之产生力矩的指令值
21
• 伺服系统之应用 o 包装印刷行业的应用 • 同步控制能力，张力控制，网络化能力等； • 横切功能：飞剪、追剪等； • 电子凸轮功能 • 无轴（电子轴）传动技术，主要技术供应商为德国的博 世力士乐、伦茨、日本的住友和奥地利的贝加莱，国内 鲜有公司具备此能力，仅北人和松德在做无轴传动的研 究开发。
广州朗豪自动化科技
射出轴 夹紧轴 计量轴 送出轴
同时使用
26
• 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。
27
• 案例二：排料
28
感谢聆听！ Thanks
29
机械执行部件
电机
B、闭环--误差控制随动随动系统
数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差 值。 主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。
7
半闭环伺服系统 半闭环伺服系统的位置采样点如 图所示，是从驱动装置(常用伺 服电机)或丝杠引出，采样旋转 角度进行检测，不是直接检测运 动部件的实际位置。
14
1.15 速度控制
速度指令 （模拟量）
放大器
+
－
电流环
力矩指令
+
－
产生力矩
速度环
速度感应
速度控制 ⇒ 通过对转速控制而达到任意目标转速。 ＊在速度控制时，就算马达有负载，指令速度与实际速度差（稳定速度 偏差）为「０」。
马达转速(min-1)
1000 0
2Ｖ
速度指令 Vcmd
15
1.14
输入： 使之产生力矩的指令值
21
• 伺服系统之应用 o 包装印刷行业的应用 • 同步控制能力，张力控制，网络化能力等； • 横切功能：飞剪、追剪等； • 电子凸轮功能 • 无轴（电子轴）传动技术，主要技术供应商为德国的博 世力士乐、伦茨、日本的住友和奥地利的贝加莱，国内 鲜有公司具备此能力，仅北人和松德在做无轴传动的研 究开发。
广州朗豪自动化科技
数控机床伺服系统培训课件
•起动频率fq 电机正常起动时(不丢步)所能承受旳最高 控制频率,起动频率低于持续运动频率,由 于起动时电机既要克服负载力矩,又要克 服惯性力矩，且负载越大，fq越低。
•持续运行频率（最高工作频率） fm步ax进电机持续工作时能接受旳最高频率,因运行时
转动惯量旳影响比起动时大大减小，因此fmax 》 fq，它表明步进电机所能到达旳最高速度
•步进电机定子绕组的通电状态的改变速度越快，其 转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高， 转子的转速越高，即步进电机选型及工作方式定下后， 步令距脉角冲频率是f确的定大的小，：因n=此其×转60速f=n3(r6/0min×)只60取f 决于指
mzk
2. 步进电机旳重要特性
•步距角 输入一种脉冲信号,转子转过旳角度 步距角越小,加工精度越高
变化外加电压u 变化磁通量
他励式直流电动机 调速原理图
电枢等效电路图
变化磁通量旳措施不能满足数控机床旳规定，而变 化电压旳措施具有恒转矩旳调速特性，机械特性好，
即机械特性与调整特性都是直线，转速与控制量U之 间是线性关系，而后一种措施转速与控制量 是非
线性关系，控制及设计系统都不以便。因此永磁直
流电机大都采用该调速方案。
•脉冲分派器（环C)伺服电动机
直流伺服电动机是将直流电能转换成机械能旳旋转电动机 直流伺服电动机具有良好旳调速特性，对伺服电机旳调速 性能规定高旳设备中，大都采用DC伺服电动机驱动。
直流伺服电动机的工作原理主要基于
电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力作用
电磁感应定律：当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导 体中要产生感应电动势
㈣ 交流(AC)伺服电动机
直流伺服电动机构造较复杂，电刷、换向器需常常维 护，电机转速受限，AC克服此缺陷，因此AC伺服电动 机有取代DC伺服电动机旳趋势
•持续运行频率（最高工作频率） fm步ax进电机持续工作时能接受旳最高频率,因运行时
转动惯量旳影响比起动时大大减小，因此fmax 》 fq，它表明步进电机所能到达旳最高速度
•步进电机定子绕组的通电状态的改变速度越快，其 转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高， 转子的转速越高，即步进电机选型及工作方式定下后， 步令距脉角冲频率是f确的定大的小，：因n=此其×转60速f=n3(r6/0min×)只60取f 决于指
mzk
2. 步进电机旳重要特性
•步距角 输入一种脉冲信号,转子转过旳角度 步距角越小,加工精度越高
变化外加电压u 变化磁通量
他励式直流电动机 调速原理图
电枢等效电路图
变化磁通量旳措施不能满足数控机床旳规定，而变 化电压旳措施具有恒转矩旳调速特性，机械特性好，
即机械特性与调整特性都是直线，转速与控制量U之 间是线性关系，而后一种措施转速与控制量 是非
线性关系，控制及设计系统都不以便。因此永磁直
流电机大都采用该调速方案。
•脉冲分派器（环C)伺服电动机
直流伺服电动机是将直流电能转换成机械能旳旋转电动机 直流伺服电动机具有良好旳调速特性，对伺服电机旳调速 性能规定高旳设备中，大都采用DC伺服电动机驱动。
直流伺服电动机的工作原理主要基于
电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力作用
电磁感应定律：当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导 体中要产生感应电动势
㈣ 交流(AC)伺服电动机
直流伺服电动机构造较复杂，电刷、换向器需常常维 护，电机转速受限，AC克服此缺陷，因此AC伺服电动 机有取代DC伺服电动机旳趋势
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伺服系统在高精度数控机床中的应用，实现了对机床主轴、进给轴等关键部件的高 精度位置、速度和力矩控制，提高了机床的加工精度和效率。
通过采用先进的控制算法和优化设计，伺服系统在高精度数控机床中实现了高速、 高精度的定位和运动控制，满足了复杂零件的加工需求。
2024/1/25
伺服系统的稳定性和可靠性对于高精度数控机床的长期运行至关重要，因此在实际 应用中需要注重伺服系统的维护和保养。
2024/1/25
检测技术
对传感器输出的信号进行 处理和分析，提取有用的 信息。
误差处理
对检测到的误差进行补偿 和校正，提高系统的精度 和稳定性。
11
信号处理与通信技术
信号处理
对输入/输出信号进行滤波、放 大、转换等处理，以满足系统需
求。
通信技术
实现伺服系统与上位机或其他设 备之间的数据传输和信息交换，
2024/1/25
02
确保安装环境干燥、通 风良好，避免潮湿和高 温环境对伺服系统的影 响。
03
按照厂家提供的安装图 纸和说明进行安装，注 意电机轴与负载轴的同 轴度。
25
04
连接电缆时应使用专用 电缆，并确保连接牢固 、可靠。
调试方法及步骤详解
调试前应先进行参数设置，包括电机 参数、驱动器参数和控制参数等。
29
案例二：自动化生产线上的协同作业模式探讨
在自动化生产线上，伺服系统通过与其 他自动化设备（如传感器、执行器等） 的协同作业，实现了生产线的自动化、
智能化和高效化。
2024/1/25
伺服系统在自动化生产线中扮演着关键 的角色，其性能直接影响到生产线的整 体效率和稳定性。因此，在选择和使用 伺服系统时需要充分考虑其性能、可靠
通过采用先进的控制算法和优化设计，伺服系统在高精度数控机床中实现了高速、 高精度的定位和运动控制，满足了复杂零件的加工需求。
2024/1/25
伺服系统的稳定性和可靠性对于高精度数控机床的长期运行至关重要，因此在实际 应用中需要注重伺服系统的维护和保养。
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检测技术
对传感器输出的信号进行 处理和分析，提取有用的 信息。
误差处理
对检测到的误差进行补偿 和校正，提高系统的精度 和稳定性。
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信号处理与通信技术
信号处理
对输入/输出信号进行滤波、放 大、转换等处理，以满足系统需
求。
通信技术
实现伺服系统与上位机或其他设 备之间的数据传输和信息交换，
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02
确保安装环境干燥、通 风良好，避免潮湿和高 温环境对伺服系统的影 响。
03
按照厂家提供的安装图 纸和说明进行安装，注 意电机轴与负载轴的同 轴度。
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连接电缆时应使用专用 电缆，并确保连接牢固 、可靠。
调试方法及步骤详解
调试前应先进行参数设置，包括电机 参数、驱动器参数和控制参数等。
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案例二：自动化生产线上的协同作业模式探讨
在自动化生产线上，伺服系统通过与其 他自动化设备（如传感器、执行器等） 的协同作业，实现了生产线的自动化、
智能化和高效化。
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伺服系统在自动化生产线中扮演着关键 的角色，其性能直接影响到生产线的整 体效率和稳定性。因此，在选择和使用 伺服系统时需要充分考虑其性能、可靠
培训 伺服
在通讯连接前,应把机床和计算机 电源切断,防止两端不等电位!
1.3 驱动器的配置步骤
步骤一在断电的情况下（台式电脑要拔下电源插头！），用RS232 电缆连接PC的COM口与611U上的X471端口。 步骤二 驱动器上电，在611UE的液晶窗口显示：“A1106”表示驱 动器没有数据；R/F红灯亮；总线接口模块上的红灯亮 步骤三 从WINDOWS的“开始”中找到驱动器调试工具SimoCom U， 并启动；
步骤二 驱动器使能（电源模块端子T48、T63、T64与T9接通）；并 将坐标移动到适中的位置（因为优化时电机大约要转两个转）；优化时 驱动器的速度给定由PC机以数字量给出。
步骤三 进入工具软件SimoCom U；且选择联机方式 ；然后选择PC机控制 ， 选择OK；
步骤四 进入控制器目录（Controller），出现以下画面：
SIEMENS 伺服驱动器包括611A，611U，611D 三种类型，611A为 模拟交流伺服；611U为通用型交流伺服，可接受多种形式的命令值信号； 611D为数字交流伺服模块，均配用同系列的电源模块及功率单元。 电源模块一般3相AC380V输入，DC600V输出，输出电压由直流母线传送 至各坐标驱动（功率）单元，功率单元根据插入单元（控制板）发出的命令 驱动电机工作。整个过程电压由交流转变为直流，再按命令值需要转变为相应 频率和电压的交流。
选择“None oLeabharlann these”接着将出现以下画面：
进入优化后出现以下画面：
选择“1～4步”自动执行优化过程：
1）分析机械特性一（电机正转，带制动电机的抱闸应释放） 2）分析机械特性二（电机反转，带制动电机的抱闸应释放） 3）电流环测算（电机静止，带制动电机的抱闸应夹紧） 4）参数优化计算
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当电阻已增大到使临界转差率＞1的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点(S＝1 处)，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压 UC取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速 停转，这样就不会产生自转现象。
C B
A
伺服电动机的机械特性
设电机的负载阻转矩为TL，控制电压 0.25UC时,电机在特性点A运行，转速为na，这 时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当 控制电压升高到0.5UC时，电机产生的转矩就 随之增加C，由于电机的转子及其负载存在着 惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬 时地在特性点C运行，这时电机产生的转矩大 于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到nb， 电机就在B点运行。
旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表示的是一台两极的电
机，即极对数P＝1。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而 当
电源频率f＝400 Hs，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电 机，即P＝1而言，旋转磁场转速为
n0= 24000 r／min
保护电路
速度检出
速度误差 位置/速度 放大器
转矩
电流控制 转矩限位
处理编码器信号
M
RE
A/D
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
连接AC220V
I/O板
交流伺服电机驱动器
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意图
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
PC机
运动控制器
速度信号 DAC 0/1
I/O 电
结论：改变控制电压的大小，就实 现了转速的控制
5V
安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。
5V
编码器 部分
0V
0V
伺服电机控制精度取决于编码器精度。
编码器
1、主要功能
（1）根据给定信号输出与 此成正比的控制电压UC；
（2）接收编码器的速度和 位置信号；
（3）I/O信号接口
2、外部组成
电机电源输入输出接 线端子
旋转磁场转速为的一般表达式为
n0
f (r / s) 60 f
p
p
(r / min)
对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时的机械特性，
所谓零信号，就是控制电压UC＝0，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、 转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁N—S和 N—S在空间以相反方向旋转。
4、原理框图
L1 L2 L3
r t P B1 B2
LED面板
报警信号 脉冲指令 速度指令 转矩指令
脉冲输出
+5V +/-12V
门激励电源 编码器电源
8888888
序列控制器
操作人员接口
参数控制
A/D 16位
位置误差计数器
放大器
位置
外
速度
内 内速度指令
器功 率 放 大
误差检出 EEPROM
门激励
PWM 电路
(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电 压改变，能在宽广的范围内连续调节。 (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
1.4伺服电机在自控制系统中的典型应用
其它场合的应用
伺服电机
伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机驱动器
松下交流伺服电机及驱动器
工程师培训资料
• 标题：伺服电机控制技术培训（高端培训） • 培训人：xx
伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机
1、交流伺服电动机 2、直流伺服电动机
1.2伺服电机最大特点
在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没 有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的 大小和相位(或极性)就可改变伺服电动机的转速和 转向。
安川伺服电机驱动器
驱动器
交流伺服 电机器
交流伺服电机系统
2.1 结构
交流电机
编码器
交流电机电 源线
编码器信号 输出线
1.2.1 结构
交流电机
机械负载轴 减速齿轮
转 定子 子
励磁绕组
控制绕组
壳体
励磁电压
控制电压
转定 子子
壳 体
励磁绕组
控制绕组
控制绕组与励磁绕组 相差900
电铜条,端
部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
转 定子 子
壳体
笼型转子
铸铝的笼型转子
(2) 杯 转子纲
薄壁园筒形，放于内外定 子之间。一般壁厚为0.3mm
转 定子 子
壳体
杯型转子
2.2 转动原理
2.2 转动原理
2.2 转动原理
当磁铁旋转时，在空间形成一个旋转磁场。假设永久磁铁是顺时纠方向以n0的转速 旋转，那末它的磁力线也就以顺时针方向切割转子导条，在转子导条中就产生感应电 势。根据右手定则，N极下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而S极下导条的感 应电势方向垂直地进入纸面。由于鼠笼转子的导条都是通过短路环连接起来的，因此 在感应电势的作用下，在转子导条中就会有电流流过，电流有功分量的方向和感应电 势方向相同。再根据通电导体在磁场中受力原理，转子载流导条又要与磁场相互作用 产生电磁力，这个电磁力F作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。根据左手定则， 转矩方向与磁铁转动的方向是一致的，也是顺时针方向。因此，鼠笼转子便在电磁转 矩作用下顺着磁铁旋转的方向转动起来。
数码显示窗口 参数设置键
计算机RS232口 I/O信号接口
编码器信号接口
3、控制模式
（1）位置控制模式——最大输入脉冲频率500KPPS （微分接收器）和200KPPS（用于开路收集器）
（2）速度控制模式—— 模拟速度指令输入：0～ ±10V/额定转速
（3）力矩控制模式——模拟力矩指令输入：0～ ±10V/最大力矩
励磁绕组 控制绕组
电气原理图
ic I m sin t
if I m sin t 90
if Ic
控制绕组 励磁绕组
UF1
UC1
UC2
UF2
当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋转磁场。当电流变化 一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈。
励磁绕组 控制绕组
励磁绕组 控制绕组
路 数据信号
Pulse 0/1
使能信号
DO 21/22
P9-0/2
驱 控制
电压
动
电机
轴号 0/1
器
编码器
反馈信号
CN SIG
交流伺服电机系统使用
1 、设置参数
方法一 联接计算机使用软件 设置
方法二 直接在驱动器面板 按钮设置
1 、设置参数 方法一、使用计算机设置参数
1、启动软件 2、修改参数NO.19=000E (允许参数改写)