伺服电机驱动器参数设置及编码器替代技巧

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1、伺服电机驱动器参数设置方法及编码器替代技巧伺服电机驱动器的正确使用除按用户手册正确设置参数外，还应结合使用现场和负载情况，灵活操作。同样，维修伺服电机系统除采用同型号的部件进行替代外，也可以对原设备的功能、信号分析后，使用不同型号部件进行替代。现将有关资料供给读者参考。一、伺服电机编码器替代技巧从结构上讲，伺服系统分为三部分：伺服电机、编码器、驱动器。伺服电机的精度取决于编码器，故障也常见于这三方面。由于技术、利益等关系，各厂家所生产的配件不可代替，而进口配件的渠道不很畅通，造成维修上很大困难。我们可以通过对其测量，分析研究工作原理，尝试采用替

2、换的方法进行维修。例如，手头上有一个15芯电缆的编码器，尝试替代日本安川9芯电缆的编码器，该编码器分辨率为1024，6极，配套在安川公司生产的型号为SGMP-06AFTF22的交流伺服电机上，其原理如图1所示。即编码器的接线除a正、a负、b正、b负、z正、z负，加上正负电源和屏蔽共9根线。而手头上的15根线编码器与电机装配的9根线编码器无法替代使用，可作如下尝试。图3替代原理图图1编码器原理方框图首先，对一台同型号且完好的伺服电机装配的9根线编码器进行测量，得到如图2所示波形。分析得知，a、b信号的波形与15线编码器a、b信号的波形相同，而X信

3、号为图3所示。从中可看出，当U、V、W分别换相时，X的波形就发生一次变化。在一个角度的过程中共有6种波形，分别定义为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区、Ⅵ区，依测绘结果推测，此编码器送出的a、b、X信号，在伺服电机驱动器中可以将其解码后得到U、V、W信号。据此，用一个常用1024线6极交流伺服电机编码器，只要设计合理的电路，用其u、v、w以其a、b信号合成完全相同的X信号，就可以完全代替原9芯线编码器。为便于理解，如图3为替代原理图，其中虚线部分即为被替代的编码器。图2测绘出的编码器对应输出波形图5其次，依据测绘及原理分析，设计电路。方法是写出图2中

4、每一区间所对应的表达式，如表1所示；按数字电路的设计思想，设计如图4所示的逻辑电路。15线编码器真值表表1区域U　Ｖ　Ｗ图4合成X波形的硬件原理图ＸⅠ区０　１　０Ⅱ区０　１　１Ⅲ区０　０　１Ⅳ区１　０　１Ⅴ区１　０　０Ⅵ区１　１　０而对于于合成信号中的零点信号，让a、b、c同时高电平时作为零信号。根据以上真值表，可以写出X的表达式为：然后，根据以上分析推理，绘出如图4硬件电路原理图对应的PCB板，并利用Protel仿真得到预期波形。结论：采用上述设计的电路，用15线编码器替代9线编码器，根据仿真结果，完全可以正常工作。利用这种方法，已成功维修好

5、多台进口伺服电机，解决了进口设备维修难的问题。二、伺服电机驱动器参数设置的方法与技巧以北京凯恩帝数控技术有限责任公司（KND）生产的KNDSD200-20伺服电机驱动器为例，说明其基本参数的设置方法与技巧。1.驱动器基本功能KNDSD200-20伺服电机驱动器采用国际上先进的数字信号处理器（DSP）、大规模可编程门阵列（FPGA）、新一代智能化功率模块（1PM）等组成。集成度高，体积小。具有超速、过流、过载、主电源过压欠压、编码器异常和位置超差等保护功能。伺服电动机自带编码器，位置信号反馈至伺服驱动器，与开环位置控制器一起构成半闭环控制系统。调

6、速比宽1：5000；转矩恒定，1r和2000r的扭矩基本一样，从低速到高速都具有稳定的转矩特性和很快的响应特性。采用全数字控制，控制简单灵活。用户可以通过设定用户参数，对伺服的工作方式、运行特性作出适当的任意组态。例如：可以组成位置控制系统、速度控制系统、转矩控制系统等。2.驱动器基本参数伺服电机驱动器一般为用户提供了丰富的用户参数0～59个，报警参数1～32个，监视方式（电动机转速，位置偏差等）22个。用户可以根据不同的现场情况调整参数，以达到最佳控制效果。几种常用的参数的含义是： （1）“0”号参数为密码参数，出厂值315，用户改变伺服电机

7、型号时必须将此密码改为385。5 （2）“1”号参数为型号代码，对应同系列不同功率级别的驱动器和电动机。 （3）“4”号参数为控制方式选择，改变此参数可设置驱动器的控制方式。其中，“0”为位置控制方式；“1”为速度控制方式；“2”为试运行控制方式；“3”为JOG控制方式；“4”为编码器调零方式；“5”为开环控制方式（用户测试电压及编码器）；“6”为转矩控制方式。 （4）“5”号参数为速度比例增益，出厂值为150。此设置值越大，增益越高，刚度越大。参数设置根据具体的伺服驱动器型号和负载情况设定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振

8、荡情况下，应尽量设定较大些。 （5）“6”号参数为速度积分时间常数，出厂值为20。此设定值越小，积分速度越快，太小容易产生超调，太大使响应变慢。参数设