伺服驱动器主回路设计案例
伺服驱动系统设计方案
伺服驱动系统设计方案伺服电机的原理：伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。
与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。
定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的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比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。
伺服电动机又称执行电动机，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。
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作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。
交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。
但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。
而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。
因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
图3 伺服电动机的转矩特性2、运行范围较宽如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。
3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性（图中T′－S曲线）不同。
伺服控制电路简单设计制作
伺服控制电路简单设计制作本电路由负脉冲振荡器（与非门IC 1A 与IC1D）、和RS触发器（与非门IC1B 与IC 1C ）组成。
伺服控制信号从RS 触发器的⑥脚输出。
振荡器输出重复频率约50Hz 的负脉冲信号。
这些窄脉冲送到触发器的输入端，每隔20ms 触发一次。
当负脉冲到达触发器输入端（④脚）时，IC 1C 的输出变成低电平。
C3 经Pl 放电，放电后触发器的状态恢复，IC1B 的输出由高电平回到低电平，每隔20ms 重复一次。
状态的恢复时间由P1 调整。
伺服控制器就是常用的闭环控制系统，给伺服控制器发送不同的脉冲实现不同的速度位置控制即可。
一般是脉冲和模拟量控制，有速度PID 转矩PID，伺服还具有反馈，会对反馈信号和输出信号进行比较，很好的闭换控制，精度高。
闭环控制系统：闭环控制系统，又称反馈控制系统，是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统。
这是一种自动控制系统，其中包括功率放大和反馈，使输出变量的值响应输入变量的值。
数控装置发出指令脉冲后，当指令值送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动，即没有位置反馈信号时，指令值使伺服驱动电动机转动，经过齿轮、滚珠丝杠螺母副等传动元件带动机床工作台移动。
装在机床工作台上的位置测量元件，测出工作台的实际位移量后，后反馈到数控装置的比较器中与指令信号进行比较，并用比较后的差值进行控制。
若两者存在差值，经放大器后放大，再控制伺服驱动电动机转动，直至差值为零时，工作台才停止移动。
这种系统称为闭环伺服系统。
用图中的元件值，RS 触发器的状态恢复期可用P1 从0.6 - 2ms 范围进行调整，相应伺服机械的旋转角度可达120 。
干货分享—三菱伺服设计自锁电路和PLC梯形图，学PLC从梯形图开始
干货分享—三菱伺服设计自锁电路和PLC梯形图，学PLC从梯形图开始干货分享—三菱伺服设计自锁电路和PLC梯形图，学PLC从梯形图开始一、电机启停控制电路根据异步电动机直接启停控制电路，通过PLC程序设计相应的梯形图程序。
PLC的接线图如图(b)，梯形图如图(c)。
SB1—00000(X0 (x0)是停止按钮Sb2-00001 (x1)是启动按钮二、正反向控制电路根据电机正反转原理，用可编程控制器设计控制程序。
SB1—00000(X0 (x0)是停止按钮Sb2-00001 (x1)是向前启动按钮Sb3-00002 (x2)是反向启动按钮KM1-01000 (Y0)是一个正向旋转接触器KM2—01001(Y1)是反向接触器1.连锁问题Y0和Y1软件互锁：Y0和Y1不能同时开启，以确保KM1和KM2线圈不能同时通电。
X1和X2机械联锁：正反转切换方便。
问题：1)正反转切换时，PLC高速，机械触点低速移动(短弧)，造成瞬间短路；2)接触器焊接粘接时，发生相间短路。
解决方法：KM1和KM2硬件互锁：机械响应速度慢，动作时间往往长于一个程序执行扫描周期。
2.防止过载1)手动重置热继电器按C图接线可以节省一个PLC的输入点。
2)自动复位热继电器常闭触点不能连接到PLC的输出电路，必须连接到输入电路(常闭或常开触点)。
如图所示：3、常闭触点输入信号处理说明：的输入触点可以是常开的，也可以是常闭的。
如上图所示，输入继电器和输入触点的对应关系为X0=SB1X1=SB2建议使用常开触点作为PLC的进线信号。
●时序控制设计三、延时连接程序(上电延时)1.按下启动按钮X0，延时5s后输出Y0接通；按下停止按钮X1，输出Y0断开，设计PLC程序。
按钮：释放后要复位，必须用辅助继电器和自锁电路保持定时器线圈通电。
2.按下启动开关X0，延时5s后输出Y0开启；按下停止按钮X1，a输出Y0断开，设计PLC程序。
四.延迟断开程序(断电延迟)输入信号X0接通后，输出Y0立即接通。
伺服驱动器主回路设计案例备课讲稿
案例库/单元二/工程设计五、普及型CNC 电路设计案例（7221-5）安川伺服和变频器是普及型 CNC 机床最常用的伺服和主轴驱动器，本案例提供了国产 普及型CNC 配套安川伺服和变频器的电路设计实例。
一、伺服驱动电路设计案例【例1】某设备配套有安川 工V 系列SGDV-120A01A 驱动器，利用主接触器控制主电 源通断的驱动器主回路，及断路器、主接触器的选择方法如下。
根据要求设计的线路如图1所示。
线路中的驱动器控制电源可在断路器合上后直接加入，主接触器需要在驱动器无故障（触点ALM+/ALM-接通）时，通过按钮 S-ON 启动。
根据驱动器型号，可查得 SGDV-120A01A 驱动器的输入容量为 2.3kVA ，断路器的额定电流可计算如下：|e=（1.5 〜2） S e =9.96〜13.28（A ）U3 U e根据断路器额定电流系列，可选择 10A 标准规格，如 DZ47-63/3P-10A 等。
主接触器的额定电流与断路器相同，可选择 12A 标准规格，如 CJX1-12/22等。
【例2] 某3轴经济型数控铳床使用了2台SGDV-120A01A 、1台SGDV-180A01A 驱动器，当驱动器需要同时通断时，其驱动器主回路设计如下。
根据要求，当多台驱动器的输入电源需要通过同一主接触器控制通断时，必须将各驱动AC220V器的故障输出触点串联后控制主接触器，设计的线路如图2所示，主接触器的控制回路同案例1。
AC输入电源图2例2的主回路设计图2线路中，第1台驱动器的ALM-端连接继电器控制电源的0V端、ALM+端与第2 台驱动器的ALM-端连接；第2台驱动器的ALM+端连接第3台驱动器的ALM-端；第3台驱动器的ALM+端连接故障检测中间继电器的线圈。
线路只有在三台驱动器都无故障（故障触点输出接通）的情况下，KA1才能接通。
【例3】使用外部制动电阻的安川工V系列驱动器的主回路。
使用外部制动电阻的安川工V系列驱动器如图3所示。
《2024年基于dsPIC30F4011的无刷直流电机伺服驱动器设计》范文
《基于dsPIC30F4011的无刷直流电机伺服驱动器设计》篇一一、引言无刷直流电机（BLDC）作为一种高性能、高效率的电机类型，广泛应用于工业控制、伺服系统等领域。
而dsPIC30F4011微控制器因其卓越的数字信号处理能力及高性能特点，使其成为设计伺服驱动器的理想选择。
本文旨在介绍一种基于dsPIC30F4011的无刷直流电机伺服驱动器的设计方案。
二、系统架构与硬件设计（一）系统架构本设计以dsPIC30F4011为核心，辅以霍尔传感器、电源电路、驱动电路、散热模块等组成无刷直流电机伺服驱动器系统。
（二）硬件设计1. dsPIC30F4011微控制器：作为系统的核心，负责接收指令、处理数据并控制电机运行。
2. 霍尔传感器：用于检测电机转子的位置，为dsPIC30F4011提供电机转子的实时位置信息。
3. 电源电路：为系统提供稳定的电源，包括电机驱动电源和微控制器工作电源。
4. 驱动电路：根据dsPIC30F4011的指令，控制电机驱动器的开关，实现对电机的控制。
5. 散热模块：确保系统在长时间工作过程中保持稳定，防止因过热导致的系统故障。
三、软件设计与算法实现（一）软件设计本设计采用模块化设计思想，将软件分为初始化模块、控制算法模块、通信模块等。
初始化模块负责系统启动时的初始化设置；控制算法模块根据电机转子的位置信息及速度要求，计算电机的控制指令；通信模块负责与上位机的通信，接收上位机发送的指令。
（二）算法实现1. 转子位置检测算法：通过霍尔传感器检测电机转子的位置信息，为dsPIC30F4011提供精确的位置反馈。
2. 控制算法：采用先进的PID控制算法，根据电机转子的位置信息及速度要求，实时调整电机的控制指令，实现对电机的精确控制。
3. 通信协议：与上位机采用标准的串口通信协议进行通信，确保指令的准确传输。
四、性能测试与优化（一）性能测试本设计在完成硬件和软件设计后，进行了严格的性能测试。
JH100液压伺服系统单机系统信号接线图V1.01
江苏兆合电气有限公司知识产权，
+24VA
+24V 隔离电源输出，连接好所有主从伺服控制器的电源动力线、电机动力线、电机风扇线和编码器信号线。
如右图所示，注塑机电脑板的压力流量信号和压力传感器的压力反馈信号接到主控制器的用户模拟量输入端子上，启动信号接到主控制器的用户数字量输入端子上；脚和3脚）送电脑版。
3.1
F0.01设为键进行电机自学习，若学习过程中出现接线，重新自学习，面板于菲仕电机，自学习结果为3.2
加减速时间F0.08正确，若反向，停机修改功能码个油路系统，直到系统压力为一直往上升，说明压力反馈有问题，请检查压力传感器和接线。
通过按STOP 键停机，设置功能码20%的流量，50%的压力，通过驱动器功能码上位机给100%流量和最大压力，查看功能码F7.15。
设置F0.06为3，表示动信号，RUN 指示灯点亮。
在油路上，单机系统一般不接单向阀，即使要接也应接在压力传感器油路后面。
最大转速通过功能码射胶工艺若需要单独若运行中电机有抖动，请减小速度环。
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。
伺服驱动器接线原理图
Type1
P,S
报警清除输入端子
ALRS ON：清除系统报警
ALRS OFF：保持系统报警
CN2－23
偏差计数器清零
CLE
Type1
P
位置偏差计数器清零输入端子
CLE ON：位置控制时，位置偏差计数器清零
CN2－12
模拟量输入端
Vin
Type4
S
外部模拟速度指令输入端子，单端方式，输入阻抗10千欧姆，输入范围－10V～＋10V。
CN2－11
编码器B－输入
B－
与伺服电机光电编码器B－相连接
CN2－22
编码器Z＋输入
Z＋
Type4
与伺服电机光电编码器Z＋相连接
CN2－10
编码器Z－输入
Z－
与伺服电机光电编码器Z－相连接
CN1－21
编码器U＋输入
U＋
Type4
与伺服电机光电编码器U＋相连接
CN1－9
编码器U－输入
U－
与伺服电机光电编码器U－相连接
CN2－13
模拟量输入地
Vingnd
模拟输入的地线。
CN2－1
伺服准备好输出
SRDY
Type2
P,S
伺服准备好输出端子
SRDY ON：控制电源和主电源正常，驱动器没有报警，伺服准备好输出ON
SRDY OFF：主电源未合或驱动器有报警，伺服准备好输出OFF
CN2－15
伺服报警输出
ALM
Type2
P,S
CN1－20
编码器V＋输入
V＋
Type4
与伺服电机光电编码器V＋相连接
CN1－8
编码器V－输入
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案例库/单元二/工程设计
五、普及型CNC 电路设计案例（7221-5）
安川伺服和变频器是普及型CNC 机床最常用的伺服和主轴驱动器，本案例提供了国产普及型CNC 配套安川伺服和变频器的电路设计实例。
一、伺服驱动电路设计案例
【例1】某设备配套有安川ΣV 系列SGDV-120A01A 驱动器，利用主接触器控制主电源通断的驱动器主回路，及断路器、主接触器的选择方法如下。
根据要求设计的线路如图1所示。
线路中的驱动器控制电源可在断路器合上后直接加入，主接触器需要在驱动器无故障（触点ALM+/ALM-接通）时，通过按钮S-ON 启动。
（a ）驱动器主回路 （b ）主接触器控制
图1 例1的主回路设计
根据驱动器型号，可查得SGDV-120A01A 驱动器的输入容量为2.3kV A ，断路器的额定电流可计算如下：
)(28.13~96.93)
2~5.1(A U S I e
e
e == 根据断路器额定电流系列，可选择10A 标准规格，如DZ47-63/3P-10A 等。
主接触器的额定电流与断路器相同，可选择12A 标准规格，如CJX1-12/22等。
【例2】 某3轴经济型数控铣床使用了2台SGDV-120A01A 、1台SGDV-180A01A 驱动器，当驱动器需要同时通断时，其驱动器主回路设计如下。
根据要求，当多台驱动器的输入电源需要通过同一主接触器控制通断时，必须将各驱动器的故障输出触点串联后控制主接触器，设计的线路如图2所示，主接触器的控制回路同案例1。
AC 输入电源
AC输入电源
图2 例2的主回路设计
图2线路中，第1台驱动器的ALM-端连接继电器控制电源的0V端、ALM+端与第2台驱动器的ALM-端连接；第2台驱动器的ALM+端连接第3台驱动器的ALM-端；第3台驱动器的ALM+端连接故障检测中间继电器的线圈。
线路只有在三台驱动器都无故障（故障触点输出接通）的情况下，KA1才能接通。
【例3】使用外部制动电阻的安川ΣV系列驱动器的主回路。
使用外部制动电阻的安川ΣV系列驱动器如图3所示。
为了能够在制动电阻过热时切断驱动器主电源，制动电阻的过热触点（正常时闭合）作为主接触器接通的条件串联在线路中，过热触点一旦断开便可切断驱动器的主电源。
AC输入电源
图例3的主回路
【例4】ΣV系列驱动器与接近开关连接的输入电路，及接近开关的类型选择与输出驱
动电流的计算。
接近开关有NPN 集电极开路输出与PNP 集电极开路输出两类，ΣV 系列驱动器DI 采用的是汇点输入连接，为了使得接近开关发信时在驱动器得到“1”信号输入，应优先选择NPN 集电极开路输出开关。
根据ΣV 系列驱动器的DI 接口电路原理，可以直接选择NPN 集电极开路输出的接近开关，其连接电路如图4所示，接近开关电源由外部提供。
图4 驱动器与接近开关的连接
NPN 集电极开路输出开关发信时，输出与0V 间的电阻接近为“0”，根据图1的接口电路原理，由于光耦正向导通时的压降为0.5V 左右，接近开关发信时CE 极间的压降为0.3V 左右，故开关发信时的驱动电流为：
)(73
.3)
3.05.0(24mA I ≈+-=
因此，可选择DC24V/20mA （标准规格）、NPN 集电极开路输出接近开关。
二、变频器电路设计案例
图1是工程用数控车床的安川变频器主轴控制电路图。
有关工程图的基本说明、电路识读的基本注意事项、明细表要求及机床主回路、强电控制回路、X/Z 轴驱动回路的说明等均可参照案例7221，电路说明如下。
1. 主回路
① 为了便于阅读，简单机床的工图允许将与主轴变频器相关的主回路与控制回路集中于一页进行表示。
② CIMR-G7变频器的控制电源已在内部与主电源进线连接，变频器不使用制动电阻、制动单元等配套附件，故主电源不需要使用主接触器控制，它可以在机床主电源接通后直接加入。
③ CIMR-G7变频器本身已具有电子过流保护功能，故主轴电机不再需要安装过载保护的断路器。
图1数控车床主轴控制案例
4
2. 控制回路
①图1中，CIMR-G7变频器的正反转与启动/停止使用出厂默认的2线制控制，正反转控制信号来自CNC的输出。
②CIMR-G7的正反转信号串联有机床启动接触器KM10（X/Z轴驱动主回路ON）的常开触点，如果X/Z轴伺服驱动未启动或出现机床超程、急停的故障，可以立即停止主轴。
③变频器的DI信号采用了出厂默认的使用变频器内部电源的汇点输入连接方式，变频器的DI信号选择端CN5应按照要求设定。
④由于本机床的主轴控制无特殊要求，变频器不需要连接其他DI信号，DI功能定义可以直接使用出厂默认设定。
⑤由于变频器电源在机床主电源接通后便可加入，因此，变频器的报警输出DO信号可作为驱动器主电源接通的互锁条件，通过中间继电器KA20的转换，串联到驱动器主接触器控制电路中，主轴变频器故障时禁止驱动器主电源加入。
⑥变频器的频率给定信号（主速输入）来自CNC（KND100T）的主轴模拟量输出，其输出频率直接由CNC加工程序中的S代码指令进行控制。
AI信号同样可以直接使用变频器出厂默认的功能设定。
3. S模拟量输出
①KND100T经济型数控系统的S模拟量输出为DC0~10V，可以直接与CIMR-G5的速度给定A1/AC端连接。
②KND100T的S模拟量输出为单极性信号，连接时必须将DC0~10V输出端（XS55-5）连接至变频器的A1端、参考0V输出端（XS55-2/3/4）连接至变频器的AC端。
③应通过CNC的S模拟量输出参数设定，保证最高主轴转速所对应的S模拟量输出为DC10V。
④应通过变频器的偏移与增益调整，保证在DC10V频率给定输入时的主轴转速与要求一致；在DC0V输入（编程转速S0）时，主轴转速接近0转。
⑤频率给定连接线应使用双绞、屏蔽电缆。
4. 转向信号
①KND100T的主轴转向由程序指令M03、M04或操作面板上的主轴正反转按钮进行控制，其转向统一由CNC的DO信号M03/M04（X57-15/3）输出。
②KND100T的M03/M04输出为保持型电平信号，与CIMR-G5的2线制控制要求一致，故可以直接通过中间继电器KA10、KA11转换为变频器的转向控制信号。
③主轴电机的转向可以直接通过交换电机相序、改变CNC参数等方式调整至要求的方向。
5. 主轴编码器
①为了车削螺纹，数控车床主轴需要按照检测主轴转角的位置编码器，以便车削螺纹时保持Z轴进给与主轴的同步。
②螺纹加工同步控制直接由KND100T实现，故主轴编码器只需要直接连接至CNC上（图中未画出），在变频器上可以不进行闭环控制。
5。