機(jī)械手的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-09-06 08:25本頁(yè)面
【正文】 交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器主要有伺服控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、通訊接口單元、伺服電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的反饋檢測(cè)器件組成，其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。圖 31 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過(guò)整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。逆變部分（DCAC）采用功率器件集成驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和功率開(kāi)關(guān)于一體的智能功率模塊（IPM），主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采用了三相橋式電路，原理圖見(jiàn)圖 32。伺服系統(tǒng)用作定位控制時(shí)，位置指令輸入到位置控制器，速度控制器輸入端前面的電子開(kāi)關(guān)切換到位置控制器輸出端，同樣，電流控制器輸入端前面的電子開(kāi)關(guān)切換到速度控制器輸出端。由自動(dòng)控制理論可知，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。這就是說(shuō)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，伺服電機(jī)以指令脈沖和反饋脈沖近似相等時(shí)的速度運(yùn)行。若指令脈沖突然消失（例如緊急停車(chē)時(shí)，PLC立即停止向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖），伺服電機(jī)仍會(huì)運(yùn)行到反饋脈沖數(shù)等于指令脈沖消失前的脈沖數(shù)才停止。圖 33 等效的單閉環(huán)位置控制系統(tǒng)方框圖圖中，指令脈沖信號(hào)和電機(jī)編碼器反饋脈沖信號(hào)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器后，均通過(guò)電子齒輪變換才進(jìn)行偏差計(jì)算。松下 MINAS A4 系列 AC 伺服電機(jī)?驅(qū)動(dòng)器在 機(jī)械手中，采用了松下 MADDT1207003 全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)裝置作為運(yùn)輸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制裝置。圖 34 伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)概圖MADDT1207003 的含義：MADDT 表示松下 A4 系列 A 型驅(qū)動(dòng)器，T1 表示最大瞬時(shí)輸出電流為 10A，2 表示電源電壓規(guī)格為單相 200V，07 ，003 表示脈沖控制專(zhuān)用。X2：電機(jī)接口和外置再生放電電阻器接口。必須注意，電源電壓務(wù)必按照驅(qū)動(dòng)器銘牌上的指示，電機(jī)接線端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不像感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)交換三相相序來(lái)改變，必須保證驅(qū)動(dòng)器上的 U、V、W、E 接線端子與電機(jī)主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對(duì)應(yīng)，否則可能造成驅(qū)動(dòng)器的損壞。機(jī)身也必須接地。X6：連接到電機(jī)編碼器信號(hào)接口，連接電纜應(yīng)選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應(yīng)接到電機(jī)側(cè)的接地端子上，并且應(yīng)確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。伺服電機(jī)用于定位控制，選用位置控制模式。 伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整松下的伺服驅(qū)動(dòng)器有七種控制運(yùn)行方式，即位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制。 參數(shù)設(shè)置方式操作說(shuō)明MADDT1207003 伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)共有 128 個(gè)，Pr00Pr7F，可以通過(guò)與 PC 連接后在專(zhuān)門(mén)的調(diào)試軟件上進(jìn)行設(shè)置，也可以在驅(qū)動(dòng)器上的面板上進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，或修改少量參數(shù)時(shí)，也可通過(guò)驅(qū)動(dòng)器上操作面板來(lái)完成。然后按向上、下或向左的方向鍵調(diào)整參數(shù)，調(diào)整完后，按“S”鍵返回。②參數(shù)保存，按“M”鍵選擇到“EESET”后按“Set”鍵確認(rèn)，出現(xiàn)“EEP ”，然后按向上鍵 3 秒鐘，出現(xiàn)“FINISH”或“reset”，然后重新上電即保存。注意先將 SON 斷開(kāi)。對(duì)于控制要求較為簡(jiǎn)單，伺服驅(qū)動(dòng)器可采用自動(dòng)增益調(diào)整模式。一個(gè)發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點(diǎn) ，另一個(gè)發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點(diǎn) 。內(nèi)置 PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶(hù)控制。為了簡(jiǎn)化用戶(hù)應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7Micro/WIN 提供的位控向?qū)Э梢詭椭脩?hù)在很短的時(shí)間內(nèi)全部完成 PWM、PTO 或位控模塊的組態(tài)。開(kāi)環(huán)位控用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的基本信息借助位控向?qū)ЫM態(tài) PTO 輸出時(shí)，需要用戶(hù)提供一些基本信息，逐項(xiàng)介紹如下： 最大速度（MAX_SPEED）和啟動(dòng)/停止速度（SS_SPEED）圖 36 是這兩個(gè)概念的示意圖。驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時(shí)間決定。如果 SS_SPEED 的數(shù)值過(guò)高，電機(jī)會(huì)在啟動(dòng)時(shí)丟失脈沖，并且負(fù)載在試圖停止時(shí)會(huì)使電機(jī)超速。加速時(shí)間 ACCEL_TIME：電機(jī)從 SS_SPEED 速度加速到 MAX_SPEED速度所需的時(shí)間。圖 37 加速和減速時(shí)間加速時(shí)間和減速時(shí)間的缺省設(shè)置都是 1000 毫秒。參見(jiàn)圖 37。電機(jī)的加速和失速時(shí)間通常要經(jīng)過(guò)測(cè)試來(lái)確定。逐漸減少這個(gè)時(shí)間值直至電機(jī)開(kāi)始失速，從而優(yōu)化應(yīng)用中的這些設(shè)置。一個(gè)包絡(luò)由多段組成，每段包含一個(gè)達(dá)到目標(biāo)速度的加速/減速過(guò)程和以目標(biāo)速度勻速運(yùn)行的一串固定數(shù)量的脈沖。PTO 支持最大 100 個(gè)包絡(luò)。③為包絡(luò)定義一個(gè)符號(hào)名。單速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則不需要提供終點(diǎn)位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達(dá)原點(diǎn)要求停發(fā)脈沖。PTO 每一包絡(luò)最大允許 29 個(gè)步。 39 圖所示為一步、兩步、三步和四步包絡(luò)。步的數(shù)目與包絡(luò)中常速段的數(shù)目一致。其中，輸入信號(hào)包括來(lái)自按鈕/指示燈模塊的按鈕、開(kāi)關(guān)等主令信號(hào)，各構(gòu)件的傳感器信號(hào)等；輸出信號(hào)包括輸出到抓取機(jī)械手裝置各電磁閥的控制信號(hào)和輸出到伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖信號(hào)和驅(qū)動(dòng)方向信號(hào)；此外尚須考慮在需要時(shí)輸出信號(hào)到按鈕/指示燈模塊的指示燈，以顯示本單元或系統(tǒng)的工作狀態(tài)?；谏鲜隹紤]，選用西門(mén)子 S7226 DC/DC/DC 型 PLC，共 24 點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)晶體管輸出。左右兩極限開(kāi)關(guān) LK2 和 LK1 的動(dòng)合觸點(diǎn)分別連接到 PLC 輸入點(diǎn) 和 。接線時(shí)請(qǐng)注意晶體管輸出的 S7200 系列 PLC，供電電源采用 DC24V 的直流電源，與前面各工作單元的繼電器輸出的 PLC 不同。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置表 42 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置表序號(hào)參數(shù)設(shè)置值功能和含義參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱(chēng)1Pr4行程限位禁止輸入無(wú)效設(shè)置2當(dāng)左或右限位動(dòng)作，則會(huì)發(fā)生 Err38 行程限位禁止輸入信號(hào)出錯(cuò)報(bào)警。2Pr20慣量比1678該值自動(dòng)調(diào)整得到， 具體請(qǐng)參 AC 伺服電機(jī) 常規(guī)模式，運(yùn)行時(shí)負(fù)載慣量的序號(hào)參數(shù)設(shè)置值功能和含義參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱(chēng)4Pr22實(shí)時(shí)自動(dòng)增益的機(jī)械剛性選擇1此參數(shù)值設(shè)得很大，響應(yīng)越快。設(shè)
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