1、培训内容： 1 伺服电机原理（各电路的作用及工作原理） 2 伺服控制（包含电机，数控发送指令） 3 产品说明书（参数的使用，型号的编制） 4 调试及应用（客户的应用案例，以及了解客户的要求有那 些） 5 结构及原器件 6 接线（上位机及各管脚的信号） 7 驱动器和电机的命名方式 8 贴片电容、电阻的命名规则 交流永磁同步伺服系统 一、 伺服驱动器应用的场合： 成功案例： 车床、袜机、横机、绣花机、织编机、内衣机、制涮机、 磨床、渔网机、包装机、塑料机、内圆切机、自动送料机、 制袋机、雕刻机、喷绘机、绕线机、弯管机、丝网印刷机、 钻孔机等。 二、 产品及其部件型号命名规则 1. 伺服驱动器产品型
2、号 EPS2 W A 075 L 1 21 EPS2: 驱动器系列号 W; 机器版本（T:通用 W:袜机） A: 软件版本（A：LC4128 B：LC4256） 075： 驱动器功率功率= 代码*10（W ） 例如：075 功 率为 075*10=750W L: 连接方式（ L:螺丝固定 C:插拔式端子） 1： 编码器类别（1：2500p/r 2: 500p/r） 21: 电源方式（A：首字母代表电压：2 为 220V， 3 为 380V. B: 尾数代表相数：1 为单相， 3 为三相） 2. 控制板部件型号 EPS - C W 075 A 1 EPS: 驱动器系列号 C : PCB 类别（C
3、:控制板 Q:驱动板） W ： 机器版本（ T:通用 W:袜机） 075： 驱动器功率（功率=代码10（W） ） A ： 软件版本（A:通用 B:袜机） 1 ： 编码器类别（1：2500p/r 2:200p/r） 1.3 主板部件型号 EPS - Q W 075 L 21 EPS 驱动器系列号 Q PCB 类别（C:控制板 Q:驱动板） W: 机器版本（T:通用 W:袜机） 075： 驱动器功率 L: 连接方式（ L:螺丝固定 C:插拔式端子） 21：电源方式（A:首字母代表电压：2 为 220， 3 为 380， B：尾数代表相数：1 单相，3 为三 相） 1.4 电机命名规则 1.4.1
4、60DN1-01 A A 1 A K 60:代号（法兰尺寸 MM） （有：60、90、110、130、142、180） DN1:标识（系列号） （DN1:小惯量，DN2:中惯量， DN3:大惯量） 60-90 系列（含 90 系列）为小惯量 DN1. 110-142 系列（含 142 系列）为中惯量 DN2 180 系列为大惯量 DN3 01：功率标识 01：100W 15:1500W 02: 200W 18:1800W 04: 400W 20:2000W 05: 500W 25:2500W 08: 750W 30:3000W 09: 800W 40:4000W 10：1000W 45:450
5、0W 12: 1200W 50:5000W A: 转速标识 A:1000r/min B:1500r/min C:2000r/min D:3000r/min E:4000r/min A: 编码器类别 A 增量式 500P/R B 增量式 2500P/R C 增量式 4096P/R D 增量式 8192P/R E 省线式 2500P/R S 增量式/绝对式 17bit R 旋转变压器 1：设计序号 1：标准型 2：非标准型 A:电磁刹车 A:无 B:有 K: 标识 键槽 油封 K: 有键槽，无油封 M: 有键槽，有油封 三、元器件命名规则 3.1 贴片电容的命名： 0805-CG-102-J-50
6、0-NT 0805:是指该贴片电容的尺寸大小，是用英寸表示的 08 表 示长度是 0.08 英寸，05 表示宽度为 0.05 英寸。 CG: 表示做这种电容要求用的材质。 102：是指电容容量，前两位是有效数字， 10102=1000PF. J: 要求电容的容值达到的误差精度为 5%。F 为 1%。 500：是要求电容承受的耐压为 50V，同样 500 前两位是 有效数字，后面是指多少个零。 N: 是指端头材料，现在一般的端头都是指三层电极。 T:包装方式：T 表示编带包装，B 表示塑料盒包装。 3.2 贴片电阻的命名： R-S-05-K-102-J-T R:表示电阻 S：提升功率（还有一种
7、C:表示常规功率） 05：表封装 （01=0201， 02=0402， 03=0603，05=0805， 06=1206，121 0=1210，1812=1812， 10=2010，12=2512） K:表示温度系数。 （W=200PPM,V=400PPM,K=100PPM,L=250PPM） 102：阻值大小。 （前两位为有效位，后一位为指数位。 102=10102=1000 欧。 J;表示精度。T:表示包装。 四、参数的调节: 4.1 速度控制一些主要参数： P4=1(通过外部模拟电压来控制转速) P4=7(内部速度控制， （单向）通过 P131 来调节速度)。 P4=9(内部速度（双向）
8、 ，通过 P131、P132 来调节两个方向 的转速) 。 P64 P9、 P14、P15、P17、P20、P39、P40 、P43、P45。 4.2 位置控制一些主要参数： P4=0、 P9 P64 P11、P12 P13 P14 P20 P27 速度调节器的作用是对给定速度与反馈速度之差按一定规律进行运算，并通过运算结 果对电机进行调速控制。由于电动机轴的转动惯量和负载的转动惯量的存在，使速度时间 常数较大，系统的响应较慢。 4.4、电流调节器的作用有两个：一个是在启动和大范围加减速时起电流调节和限幅 做作用。因为此时速度调节器呈饱和状态，其输出信号一般作为极限给定值加到电流调节 器上，电
9、流调节器的作用结果是使绕组电流迅速达到并稳定在其最大值上，从而实现快速 加减速和电流限流作用。电流调节器的另一个作用是使系统的抗电源扰动和负载扰动的能 力增强。如果没有电流环，扰动会使绕组电流随之波动，使电动机的速度受影响。虽然速 度环可以最终使速度稳定，但需要时间较长。如果有电流环，由于电的时间常数较小，电 流调节器会使扰动的电流很快稳定下来，不至于发展到对速度产生大的影响，因此使系统 的快速性和稳定性得到改善。 比例调节的作用是对偏差瞬间作出快速反应。偏差一旦产生，控制器立即产生控制作 用，使控制量向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数，比例系数越大， 控制越强，但过大会导致系
10、统振荡，破坏系统的稳定性。 积分调节的作用是消除静态误差。但它也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。 五、27 号报警（编码器 U,V,W 信号错误报警） 发生原因：检测出的编码器 U,V,W 信号无效，同时为 0 或同时为 1。 处理办法有： 1、查看编码器线是否固定牢固。编码器线与电机连接处或与驱动器编码器端口处连接是否 松弛。如有松弛将其固定牢固，重新上电就可消除 27 号报警。 2、查看编码器信号是否连接正确，检查编码器各个信号是否连接到对应的端口上。如发现 有信号接错，则需重新接编码器线。待接好后重新上电就可消除 27 号报警。 3、查看编码器状态 dp17,看数码管三段是否会出
11、现同时亮，如有出现同时亮的情况，则说 明电机编码器有问题，更换电机。 4、如上面方法都不能消除 27 号报警，则更换编码器线再试，如还不行，则有可能是伺服 驱动器出现问题。先更换伺服驱动器后再试，看是否可以消除 27 号报警。 二、30 号报警（电机失速报警） 发生原因：定子速度长时间跟不上设定转速。 处理方法： 1、检查伺服电机动力线 U,V,W 相序是否连接正确，是否把电机动力线端子 U 相错误的连 接到驱动器 V 相端子上了，如 U,V,W 相序接错，再运行时则会出现 30 号报警。 2、检查电机负载机械部分是否卡死。 3、检查驱动器各个连接端口是否连接正确。查看驱动器端子 L1,L2,
12、R,S,T,U,V,W 是否连接 到对应的端口上。 4、查看电机实际负载是否超过电机额定负载。 5、上述 3 种方法还不能消除报警的话，更换伺服电机或是更换伺服驱动器再试。 三、20 号报警（IPM 报警） 发生原因：驱动器的功率模块报警。 处理方法 1，检查电机动力线（U,V.W）及码盘线是否连接正确，如有信号接错，待修正后再重新上 电查看是否会出现 20 号报警。 2、检查 PA9 号参数，看驱动器电机型号选择参数是否设置正确，如不正确，重新设置 PA9 号参数，待修改成功后重新上电。 3、查看电机和驱动器型号，看实际负载功率是否超过电机或驱动器额定功率。如有超过 更换电机或驱动器。重新上
13、电再试，看是否会出现 20 号报警。 4、上述 3 种方法还不能消除 20 号报警，请更换驱动器。重新上电看是否会出现 20 号报警。 如出现报警请更换伺服电机后，重新上电再试。 5、伺服驱动器长时间运行之后 20 号报警，判断散热器是否温度过高。更换驱动器后再试。 四、19 号报警（驱动器型号选择错误） 发生原因;驱动器型号不再给定范围内。 处理方法： 1、重新设置驱动器型号选择参数（PA9） ，待修改成功后，重新上电查看修改是否成功， 修改失败，重新修改。这样就可消除 19 号报警。 五、8 号报警（电机过速保护报警）： 发生原因：电机运行长时间超过电机额定速度。 处理方法： 1、 减小目
14、标指令速度； 2、 确定电机型号选择正确；查看设定最高转速是否超过电机的额定转速。 3、 速度控制时可减小参数 PA43【速度指令输入增益】的值； 4、 位置控制时，确认输入脉冲频率电子齿轮500KHZ。 5、 查看电机动力线 U,V,W 三相相序是否连接正确。相序接错将会导致电机过速。 六、2 号报警（主电压欠压报警） 发生原因：主电源变换器的母线电压低于规定值。 处理方法： 1、 查看电源线端子 L1,L2,R,S,T 接通时序是否正确。 2、 查看母线电压 dp16，看驱动器母线电压输入是否过低，从而导致欠压报警。查看输 入电压是否偏低。 七、3 号报警（主电压过压报警） 发生原因：主电
15、源进线电压大于规定的可接受范围，使驱动器内直流母线电压大于规定值。 处理方法： 1、 测量端到端电压（再 R,S 和 T 之间）是否符合规定。查看输入电压是否过高。 （可 查看 dp16） 2、 检查释放电阻是否损坏。 八、1 号报警（过载保护报警） 发生原因：伺服驱动器多次采样到大电流。 处理方法： 1、 检查负载机械部分是否卡死； 2、 确定驱动器所适配电机型号是否与实际电机型号一致；查看 PA9 号参数，看电机 型号是否与驱动器相匹配。调节好后再上电查看是否还会出现 1 号报警。 3、 更换驱动器，增大驱动器和电机容量。重新上电看是否会出现 1 号报警。 九、26 号报警（编码器 Z 脉
16、冲丢失报警） 发生原因：电机轴每转一圈产生的一个 Z 脉冲信号未检测到。 处理方法： 1、 请检查电缆连接，不要把编码器信号线和电机输入线捆绑再一起。 2、 可通过调节 PA39(加速时间常数),PA40 （减速时间常数）延长加减速时间。 3、 查看 dp17(编码器状态 )，看三段数码管是否同时亮，同时亮则说明电机编码器有问 题，更换伺服电机。 4、 如上述 3 种方法都不能消除 26 号报警，更换伺服电机后再试。 十、25 号报警（编码器 A,B 脉冲丢失） 发生原因：驱动器与编码器之间检不出 A,B 相脉冲，或编码器发送一个错误数据。 处理方法： 1、 检查编码器接线， 2、 不要把编码
17、器和电机的接线捆扎在一起，把屏蔽连接到机身。 3、 查看 dp17(编码器状态 )，看三段数码管是否同时亮，同时亮则说明电机编码器有问 题，更换伺服电机后再试。 十一、9 号报警（位置超差保护） 发生原因：位置偏差脉冲数大于参数 NO.53位置偏差过大设置的值。 处理方法： 1、 增加参数 PR11位置环增益 的值； 2、 减小负载和速度； 3、 增加参数 NO.53位置偏差过大设置值。 十二、11 号报警（指令脉冲频率异常） 发生原因：在位置偏差计数器的入口的指令脉冲大于 500kpps。 处理方法： 1、 设置合适的指令脉冲频率； 调整参数 31，32 的值，减低倍频因子，使指令脉冲频率小
18、于 500kpps。 （指令 脉冲频率=输入指令频率分倍频） 1. 基本结构 交流永磁同步电机伺服系统主要由伺服控制单元，功率驱 动单元，通讯接口单元，伺服电机及相应反馈检测器件组成，其结 构组成如图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、 转矩和电流控制器等。全数字化的永磁同步电机伺服控制系统集先 进控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度。高性能要 求的伺服领域，同时智能化已成为了现代伺服驱动系统的一个发展 趋势。 （1） 功率驱动单元 功率驱动单元采用三相全桥不控整流，三相正弦 PWM 电 压型逆变器的 AC-DC-AC 结构。为避免上电时出现过大的瞬时电流 以及电机制动
19、时产生很高的泵升电压，设有软启动电路和能泄放电 路。逆变器本分采用集驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智 能功率模块（IPM ）,开关频率可达 20KHZ. （2） 接口通讯单元 接口包括键盘/显示，控制 I/O 接口、串行通信等。伺服 内部及对外的 I/O 接口电路中，有许多数字信号需要隔离。这些数 字信号代表的信息不同，更新速度也不同。RS-232 主要用于和上位 机通讯或与手持控制器相连，CAN 主要用于连接工业控制总线，构 成控制网。RS-232 和 CAN 也提供了与 Internet 相连进行远程实时有 线/无线操控的 可能性。 （3） 控制单元 控制单元是整个交流伺服系统的核心
20、，实现系统位置控制、 速度控制，转矩和电流控制器。数字信号处理器（DSP）被广泛应 用于交流伺服系统，各大公司推出的面向电机控制的 专用 DSP 芯 片，除具有快速的数据处理能力外，还集成了丰富的用于电机控制 的专用集成电路，如 A/D 转换器、PWM 发生器、定时计数器电路、 异步通讯电路、CAN 总线收发器以及高速的 可编程静态 RAM 和大 容量的程序存储器。 （4） 位置反馈单元 位置传感器一般采用高分辨率的旋转变压器、光电编码器、 磁编码器等元件。旋转变压器输出两相正交波形，能输出转子的绝 对位置，但其解码电路复杂，价格昂贵。磁编码器靠极对变化检测 位置，目前正处于研究阶段，其分辨率
21、较低。 三、交流永磁同步伺服驱动器的硬件平台 目前主流伺服产品均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核 心，其优点是可以实现较复杂的控制算法，实现数字化，网络化和 智能化。同时为了缩短开发周期和减小开发成本，功率器件普遍采 用以智能功率模块（IMP）为核心设计的驱动电路。 3.1、硬件组成 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的两个模块，如图 所示。驱动板是强电部分，用于电机的驱动，同时也为控制板提供 电源，控制板是弱点部分，是电机的控制核心，也是伺服驱动器的 技术核心（控制算法）的远行载体。 3.1.1 功率驱动单元 主要功能： 提供电源，包括电机驱动电源和系统工作数字和模拟电源 输出电流采
22、样信号和故障报警信号 输出电机驱动信号 基于以上功能，在驱动板上普遍采用以智能功率模块（IPM） 为核心的电路设计，其结构如下： 3.2.2 控制单元 （一）主要功能： 电机的控制算法实现，输出 PWM 波 相电流采样 CNC 的给定值采样 LED 显示 KEYBOARD 参数输入 串口通信、I/O （二）实现途径 本部分设计是以 TI DSP 型号 TMS320LF2407APGEA 为核心， 可主要参考 TI 公司提供的 DSPDSK 板的设计。 软件结构 软件实现两个任务，实时任务和非实时任务，实时任务用来完 成与控制算法相关操作。非实时任务用来完成除控制算法以外的工 作如通讯，键盘与显
23、示等。 (四 )，交流伺服电机的工作原理： 伺服电机内部的在转子是转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机 自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行 相比较，调整转子转动的角度。 1） 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件， 把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出， 分为直流和交流伺服电机两大类；其主要特点是，当信号电压 为零时，无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 变频器和伺服系统的区别 变频技术：简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可
24、以开环也可以闭环要视控制方 式和变频器而定，这就是传统意义上的 V/F 控制方式。现在很多的变频已经通过数学模型 的建立，将交流电机的定子磁场 UVW3 相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分 量，现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW 每相的输出要加摩尔效应的电流检测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的 PID 调 节；这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于 v/f 控制， 编码器反馈也可加可不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多。 伺服系统：1、伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速 度环和位
25、置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在 功能上也比传统的伺服强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制。通过上位控制器 发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯 的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计 算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。 2、电机方面伺服电机的材料、结构 和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变 频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根 据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载
26、能力远远高于变频器驱动的交流电机， 电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的 电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相 应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就 可以直接驱动伺服电机！ 伺服电机与变频电机的不同之处 伺服是一个闭环控制系统，而变频器通常工作于开环控制，所以无论从速 度还是精度上，变频器都无法和伺服相比。 变频只是伺服的一个部分，伺服是在变频的基础上进行闭环的精确控制从 而达到更理想的效果。 变频器只是一个 V-F 转换，用于控制电机的一个器件。而伺服是一个闭环 的系
27、统。简单说变频器主要控制电机的转速。伺服是既可以控制速度，又可以 控制位置和移动量，力距，定位，从而达到精确、稳定，不会因变频而产生死 机。伺服不仅能达到以上的功能，而且产生一个闭环的系统，从而避免变频器 产生的辐射。变频器在变频过程中还会产生大量热量，造成温度的提高与声音， 而伺服系统是不会产生这样的后果。所以说伺服系统的达到的效果是变频电机 无法比拟的。 其实各位都忽略了一个问题，就是伺服电机都是同步电机，其转子转速就 是电机的实际转速，不存在速度差，而变频器控制对象是异步电机，其实际转 速跟转子转速存在着转差，所以它本身电机在速度就不是很稳定。 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频
28、仅仅是伺服控制的一个必 须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。但伺服将电 流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。除此外，伺服电机 的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。同步伺服的成本 价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多 驱动器就是高端变频器，带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、 精确、快速定位，所以往往只有高端的产品才采用伺服系统。 变频最早只是用来调速，无论同步还是异步电机都可以用，并不用来完成 精确定位跟踪的工作，伺服本身的功能就是精确快速定位跟踪，变频器一般做 不到这个效果。 驱动器型号：EPS
29、2-HA100L123F （主床） PA4=0; PA9=19; PA11=900; PA12=20; PA13=8000; PA14=1000; PA15=8000; PA17=8100; PA25=10; PA26=1; PA39=250; PA40=250; PA38=1200; PA41=15; (1) 解决归零时，机头振动、声响，主要是原来归零时机头撞击声音， “砰“ PA14=1000（原来 2000） (2) 降低机头换向时抖动，调整参数后用户感觉抖动还可以，比调之 前有所降低。 增加 PA15=8000（原来 2000） 增加 PA17=8100（原来 8000） 减小 PA11=900（原来 1000）
