艾威图伺服应用案例
伺服控制示意图分析在数控机床维修中的应用
伺服控制示意图分析在数控机床维修中的应用现代数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，而且是三环控制。
由里向外分别是电流环、速度环、位置环。
图1为典型的全闭环伺服系统控制方式示意图。
图1典型的全闭环伺服系统控制方式示意图通常，电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。
在遇到机床各进给轴或主轴运动故障时，依据图1所示控制流程，并巧用交换法或排除法，可以判断大部分反馈或与反馈有关的前向通道的控制故障以及部分机械传动方面的故障。
以下通过我厂几台设备的故障实例来进行分析。
一、SA6/3000三米数控外圆磨床X轴、TZ2916数控镗铣床B轴产生轨迹误差监控报警SA6/3000三米数控外圆磨床采用FAGOR8055数控系统，其故障现象是：手动移动X轴时，该轴高速移动，然后报警。
但是在利用操作面板上的1μm按键移动时，X轴平稳移动，但不停止，且跟随误差始终为1μm。
由此可推断，驱动装置及伺服电机均正常，由于跟随误差不能随X轴移动而消除，可大概确定无位置反馈信号。
至于故障现象，可以通过图1得到解释，由图1可知Δθ=θr-θf，手动移动X轴时，θf为0，θr不断增大，则Δθ不断增大，Vr=Kθ*Δθ就变得很大，造成电机快速移动，直至Δθ超出允许值，产生轨迹误差监控报警。
若用1μm按键移动时，由于Δθ=θr=1μm，可知跟随误差始终不变，Vr=Kθ*Δθ= Kθ/100，因而X轴能平稳移动，且Δθ也未超出误差允许值，机床不会报警。
将Z轴位置编码器与X轴位置编码器互换后，X 轴恢复正常，Z轴出现相同故障，因而确定X轴位置编码器出故障。
同理，TZ2916数控镗铣床B轴是在厂方数控机床维修员维修B轴工作台齿圈时，出现B轴轨迹误差监控报警，运用上述方法，确定B 轴旋转编码器可能出故障。
经过向其修理人员询问，才知他们为了数控机床维修方便，将编码器拆了下来，但又想让B轴转动，便于数控机床维修，因此发生了此故障。
艾威图伺服调试
艾威图伺服调试步骤一．接线CN1信号端子CN1端子号端子定义接线颜色PLC接口19、20脉冲正、方向正24V正7脉冲负Y06方向负Y1通讯COM端子端子号端子定义接线颜色PLC接口2通讯正3通讯负二．恢复出厂默认值1）输入修改电机参数专用密码，即PA0=310。
2次图恢复驱动出厂默认值三、参数设置以及保存在第1层中选择“PA-”，并按键就进入参数设置方式。
用键选择参数号，按键，显示该参数的数值，用键可以修改参数值。
按或键一次，参数增加或减少1，按下并保持或键，参数能连续增加或减少。
参数值被修改时，最右边的LED数码管小数点点亮，按键（注：参数PA12、PA13在设定时，需长按1秒，方可确定修改数值有效）确定修改数值有效，此时右边的LED数码管小数点熄灭，修改后的数值将立刻反映到控制中，此后按或键还可以继续修改参数，修改完毕按键退回到参数选择状态。
如果对正在修改的数值不满意，不要按键确定，可按键取消，参数恢复原值，并退回到参数选择状态。
以PA9的值由40改为80的操作为例：图修改参数与保存参数四、惯量测试将PA1=310，PA4=5,然后按住确定键，出现：J-Rdy。
再按住确定键不动，此时电机会正反转几圈，同时伺服上会显示测量的惯量值。
将此值设置到PA33(如果测量值小于10，则设置为10即可，如果测量值大于10，则按照测量值设置）。
在退出的时候，确保将PA4=0。
五、参数设置参数号功能定义X轴Y轴PA5速度比例增益200120PA9位置比例增益120100PA12电子齿轮比分子22PA31刚性补偿100100PA32速度估算10PA33负载惯量值1040PA53伺服使能11。
伺服调试应用案例-频率响应
总结 总结
综上，机床的静态频率响应测定是很重要的，能 消除共振点，并可以通过波形来检查是否需要修调机 械；调整的好坏对加工效果的影响很大。
图8 修调后再进行调整的波形
成功案例浅析 成功案例浅析
4）小结 当机械特性不良或者装配不好时，可能有低沉的共振声；导致 加工中出现震动，引起表面光洁度不好，纹路粗糙等问题。这种 情况可以通过静态频率响应测试的波形来协助判断，但需要通过 修调机械来解决。
成功案例浅析 成功案例浅析
案例三： Z轴常见的不良波形，对加工效果有影响
图1 Y轴的静态频率响应曲线
成功案例浅析 成功案例浅析
2）经过对Y轴的滤波器调整后，尖叫声消除，再次采集的图形如下
图3 调整后的静态频率响应曲线
成功案例浅析 成功案例浅析
案例二：有低沉的共振声，加工效果时Y轴有低沉共振声，加工表面纹路粗糙，效果不好。这个是 二维的平面加工，从机床的运行情况和加工效果来看，有震动。
成功案例浅析 成功案例浅析
案例一：机床Y轴运行有尖叫声
浅析： 机床运行时，有尖叫声难以消除；一般来说是机床 发生了共振。机床的共振可以使用滤波器参数来进行抑 制，从而消除一般的尖叫声。如果使用了滤波器仍然无 法消除，那么需要检查机械。
成功案例浅析 成功案例浅析
解决过程：
1）测试Y轴的静态频率响应曲线图
成功案例浅析 成功案例浅析
2）厂家进行机械的调整。 3）进行频率响应测定，使用滤波器来抑制共振（如图11）。波形好，加工 效果改善，问题解决。
图11 修调后再进行调整的波形
成功案例浅析 成功案例浅析
4）小结 Z轴常出现的不良波形，高频出现共振，无法使用滤波器消除。 会引起加工表面不好。这种情况可以通过静态频率响应测定来协 助判断，但需要修改Z轴机械来改善。
东菱伺服应用案例数控机床应用案例
东菱伺服在数控行业应用Dorna servo application in the NC industry1引言数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。
它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
伺服系统是数控机床的重要组成部分，数控机床的精度和速度指标等往往由伺服系统决定。
随着技术的发展，高精度、高性能的交流伺服已成为伺服系统发展的新趋势。
2 概述数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，一般由输入、输出装置、数控装置、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。
它是数控机床的主要品种之一，解决了大部分机械零件的自动化加工问题成为最主要的机械加工设备，在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控机床伺服驱动系统的基本组成如下图1所示。
数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型，这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不完全相同。
但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都必不可少。
驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。
对于闭环伺服驱动系统来说，它是由执行元件、驱动控制单元、比较控制环节、反馈检测单元、以及机床等组成。
反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。
图1 数控系统在CNC系统中，由于计算机的引入，比较控制环节的功能由软件完成，从而导致系统结构的一些改变，但基本上还是由执行元件、反馈检测单元、比较控制环节、驱动控制单元和机床组成。
艾威图伺服用户必备
（十三）、工件上跳花不均匀，请检查机械螺丝是否拧的过紧。 二、故障判断方法
1.电流监测 显示电流正常运行时，不可大于额定电流。否则检查机械。
2.指令监测 显示指令有无变化，检测伺服是否接受到系统运转命令。无指
令，则检查系统到伺服接线及焊线定义。 3.位置执行反馈 显示电机已到达位置，检测伺服是否执行指令。恒为零，检测
PA14=
电机转向
PA15=
电子齿轮分频分子
PA12=
电子齿轮分频分母
PA13=
位置环增益
PA9=
速度环增益
PA5=
速度换积分时间常数
PA6=
速度环反馈滤波时间常数 PA8=
电流环滤波
PA7=
位置超差检测范围
PA17=
制动时间
PA69=
抱闸电机保护时间
PA47=500
抱闸松开时间
PA48=100
抱闸抱紧时间
检测电网不稳定时的电压，更换驱动器查看。 （五）、抱闸电机注意事项。
（1）最好接使能信号用 24V 电源串继电器控制抱闸， （2）注意调整参数 PA47=500,PA48=100,PA49=100 （3）一定要确保在伺服控制动作时，电机抱闸已松开，可通
过空电机监测电流来判断。 （六）、制动延时。
调整 PA69 号参数 （七）、不能接受系统信号。
艾威图伺服参数调整及常见问题分析
一、参数调整步骤
根据用户要求自行调整，有些参数可查看一次是否为默认值，若
是的话，以后可省略此参数的查看与调整。
操作密码
PA0=310
电机型号参数
PA1= （适配电机型号）
调取默认值
EE- dEF
操作密码
PA0=310
艾威图伺服在数控机床上的应用
艾威图伺服在数控机床上的应用[关闭][打 2012-11-1 20:14:00 来源： 印]引言 随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，对车床精度 的要求也越来越高。
在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航空航天等行业，国产数控 车床正在发挥着越来越大的作用。
数控车床的自动化程度高低界定车床的加工效率从 而决定了车床的加工规模。
作为国内伺服驱动器一线产品，我公司的艾威图伺服系统 已经在机床行业有很深的造诣。
无论从性能还是价格都是很有市场竞争力的。
为客户 在激烈的市场竞争中取得先机。
伺服系统对机床应用的选择目前市场上较普遍的是采用传统的脉冲型控制或采用总 线型控制伺服驱动，我司的伺服主要对于针对传统的脉冲型控制应用。
一、系统接线： 由于脉冲型控制现场接线比较简单，输入输出条件比较少，，同时不需要进行数据交 换，因此选用与数控操作面板之间进行点对点连接控制，一般不加光栅尺位移传感器 进行闭环控制，而是采用半闭环控制，电机编码器采用增量式。
采用脉冲加方向的发送形式进行位置控制。
在主电路输入选择时，驱动器可直接并入电网，但为了驱除低频干扰信号对伺服系统 的影响，或者防止电网的三相不平衡造成对设备的影响，建议在伺服系统的电源输入 端采用隔离变压器（3AC380V/3AC220V），系统与艾威图驱动器硬件连接线如图所示：二、伺服调整： 衡量一个伺服系统的性能主要从以下 4 个方面分析：响应速度、刚性、稳定性以及抗 噪音能力。
响应速度：伺服系统的响应速度描述了系统响应指令给定的快慢程度，对大部分伺服 系统来说追求高响应速度，系统的增益越大，则响应速度越快，有助于提高系统的性 能。
刚度：伺服系统的刚度描述了系统抗扭矩干扰的能力，系统的刚度比较难以衡量，这 是由于系统的干扰往往难以量化，对于一个伺服系统来说，高的刚度能够达到较好的 伺服性能。
稳定性：伺服系统的稳定性描述了系统消除自振荡的裕量，任何一个系统都必须有合 适的稳定裕量， 伺服系统的稳定性一般通过对方波信号响应的过冲量和振荡次数来衡 量，伺服增益越高，系统的稳定性将越低。
DIAView应用案例
官方网址
DIAView应用案例
案例概要：
目前换热站项目对SCADA需求，要求基于网络版（远程可访问）的；基于Delta 的SCADA软件目前还不支援网络版功能，所以客户后续如有锅炉监控项目（单站监控&点数500以下）系统，会尝试採用Delta SCADA软件；换热站如有单站需求，也会尝试使用台达SCADA软件；
项目信息
官方网址 PLC控制策略
PLC外点信号
官方网址
HMI监控画面
官方网址
系统产品清单
官方网址 系统构架
成都永浩机电工程技术有限公司是台达产品经销商，专注于自动化过程控制，现场仪表设计、销售服务的现代化高新技术企业，公司引进德国先进的技术，开发艾拓利尔品牌系列流量、液位、压力产品，长期与德国许多大型仪表企业技术合作，产品不断更新换代，自投入市场以来，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、环保、制药、水处理等行业，得到了广大用户的一致好评。
公司主要产品包括：
流量仪表类：电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、差压式流量计、超声波流量计、金属管浮子流量计、椭圆齿轮流量计、质量流量计及热式流量开关。
物位仪表类：压阻式液位变送器、电容式液位变送器、超声波液位计、雷达物位计等。
官方网址 压力类仪表：压力变送器、差压变送器等。
工控类产品：西门子、台达、施耐德、罗克韦尔系列PLC，人机界面，伺服电机，变频器，工控机，成套系统集成。
高速高精度调整及案例
参数号 2209(IQA) 2210(IDA) 2211(IQG) 2212(IDG) 2203(PGN) 2204(PGN2) 2205(VGN1) 2233(SSF2) 2237(JL) 2246(FHz2) 2257(SHGC)
修改前 10240/10240/6144 10240/10240/6144 2048/2048/2048 2048/2048/2048
1267 BIT0 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1206 -
1207 -
G61.1/G8P1 无 SSS 高精度 普通 高速
0/1 0/1 0/1
备注
1149 -
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1209 -
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3)，选择合理的加工工艺：尽可能的减少刀具的数量（减少换刀时间）；减少空运行；根据不同的 机床选用合适的刀具；合理选择进给速度 F 及切削量。
2
二、高速高精度介绍
1．概述
在模具加工中，为了保证模具的加工质量，除了机械的良好精度，NC 还需要具有高速高精度功能, 高速高精度的功能作用是：
1) 保证加工工件表面的形状误差，保证加工质量，实现高精度加工。 2) 有效增加自由曲线的加工速度，实现高速加工。
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F/P系列功率段： 0.2KW~1KW 单相AC220V 1KW~3KW 三相AC220V
伺服驱动器的控制方式
位置控制模式（最常用） 速度控制模式 转矩控制模式
厂家密码：PA0=310（默认值为315） 此密码可修改PA1（电机代码） PA4（控制方式）
伺服系统的周边连接
R S T三相电源 AC380V 器断必 路配 ( ) 变必 压配 器 ( )
伺服系统的相关概念
定义 （1）伺服系统—是使物体的位置、方位、 状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或 给定值)的任意变化的自动控制系统。 （2）在自动控制系统中，使输出量能够以 一定的准确度跟随输入量的变化而变化的 系统称为随动系统，亦称伺服系统。 伺服 的主要任务是按控制命令的要求，对功率 进行放大、变换与调控等处理，使驱动装 置输出的力距、速度和位置控制得非常灵 活方便。
进给指令
X轴伺服驱动器
X轴伺服电机
钻 铣 机
进给指令
控 制 电 脑
Y轴伺服驱动器
Y轴伺服电机
进给指令
Z轴伺服驱动器Biblioteka Z轴伺服电机旋转指令
主轴变频器
变频电机
3、艾威图伺服在PCB钻铣机上的优势 （1）稳定性好：在PCB钻铣机行业应用三 年，故障率低。 （2）响应高，定位准：艾威图采用独特的 速度估算功能，能够提高30%速度响应， 自主开发的测试软件，能够使两轴的响应 接近一致，从而钻铣出来的圆弧效果好。
谢谢大家
Z X
2、数控车床的工作原理 数控装置内的计算机对以数字和字符 编码方式所记录的信息进行一系列处理后， 向机床进给等执行机构发出命令，执行机 构则按其命令对加工所需各种动作，如刀 具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度 等实现自动控制，从而完成工件的加工。
进给指令 比较控制环节 伺服驱动器
伺服电机
CNC
PCB钻铣机主要由电脑、伺服系统、变频器系统和机械结 构四部分组成。其中伺服系统有X/Y/Z轴三套伺服，变频 系统有单个或多个高速变频电机与变频器，机械结构主要 有X/Y/Z轴丝杆加导轨与工作台面机架。
2、PCB钻铣机工作原理
PCB钻铣机由计算机，钻铣机控制器和钻铣机主 机三部分组成。工作原理：是通过计算机内配置 的专用钻铣软件进行设计和排版，并由计算机把 设计与排版的信息自动传送至钻铣机控制器中， 再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或 伺服电机的带有功率的信号（脉冲串），控制钻 铣机主机生成X,Y,Z三轴的钻铣走刀路基径。同 时，钻铣机上的高速旋转钻头，通过按加材质配 置的刀具，对固定于主机工作台上的加工材料进 行钻铣，即可钻铣出在计算机中设计的各种平面 孔槽。
动作类别 刀座设计 材料运动 裁切方式
走停式
往复式 旋转式
固定不动
直线往复移动 圆周式旋转
间歇式送料
连续送料 连续送料
静态裁切
动态同步裁切 动态同步裁切
（1） 走停送料、静态裁切系统
走停送料、静态裁切系统是最普遍的裁切方式之一， 因为相较于其它裁切系统而言，其机械结构和控制结 构最简单。
切刀 料卷 送料轮 成品 PLC 驱 动 器 电 机 电 机 I/O 驱 动 器 HMI
CN3
CNC
PLC
滤选 波配 器 交必 流配 接 触 器
( ) ( )
电脑
伺服系统与PLC的连接
伺服驱动器的CN1接口定义
伺服使能 脉冲偏差清零 脉冲指令禁止 速度到达信号 零速箝位 伺服报警 编码器反馈输出
伺服系统与PLC的连接
W系列驱动器与PLC的位置控制方式接线图 PLC
适用范围：
广泛应用于家具、家装业、木工装饰业、门业、 木制工艺品、铜、铝、灯饰、石材、有机制品、 玻璃、等行业的加工制作.
2、木工雕刻机的工作原理 通过计算机内配置的专用雕刻软件进 行设计和排版，并由计算机把设计与排版 的信息自动传送至木工雕刻机控制器中， 再由控制器把这些信息转化成能驱动步进 电机或伺服电机的带有功率的信号（脉冲 串），控制木工雕刻机主机生成X,Y,Z三轴 的雕刻走刀路基径。同时，木工雕刻机上 的高速旋转雕刻头，通过按加工材质配置 的刀具，对固定于主机工作台上的加工材 料进行切削，即可雕刻出在计算机中设计 的各种平面或立体的浮雕图形及文字，实 现雕刻自动化作业
其中Z轴是由伺服系统控制，两套伺服分别控制绗缝针与 绗缝梭，X轴与Y轴则是由步进系统控制（在一些高端场 ，合X轴与Y轴可选用伺服系统）。
进给指令 X轴伺服/步进驱动器 X轴电机 绗 缝 机
控 制 电 脑
进给指令 Y轴伺服/步进驱动器 Y轴电机
进给指令 Z轴伺服驱动器 Z轴伺服电机
3、电脑绗缝机性能要求
定长裁切设备的基本工艺要求是：将成卷型 材加工成多个长度一致的个体。
HMI
网络命令
伺服驱动器1#
伺服电机1# 伺服电机2#
PLC 脉冲指令
伺服驱动器2#
2、定长裁切系统的分类
从裁切工艺的设计方式来定义，定长裁切系统可分为 三大类: （1）走停送料、静态裁切； （2）连续送料、往复式同步动态裁切； （3）连续送料、旋转式同步动态裁切；
（1）绗缝速度快 （2）绗缝图案效果好 （3）断线、断针 少
4、艾威图伺服性能优势
（1）速度响应高，定位准，可使绗缝速度 快，绗缝图案效果好。 （2）采用独特算法的同步功能，极大地降低绗缝 断线、断针情况。 此同步功能可应用在其他多轴同步场合。
五 伺服在PCB钻铣机上的应用
1、PCB钻铣机产品结构介绍
伺服电机代号 D W D系列 W系列
额定转矩代号（×0.1N.m ) 代号 额定转矩 024 2.4 060 6 150 15
伺服电机
伺服驱动器的命名及选型
W1 驱动器系列号
W1 W1系列 F P F 系列 P系列
H
15
B
T3
驱动器峰值电流
T2 T3 T5 T8 20A 30A 5OA 75A
电压输入等级
（3） 连续送料、旋转式同步动态裁切
旋切刀 送料
电 机
电 机 驱 动 器
I/O：如切刀信号； 色标信号等
驱 动 器
PLC
HMI
艾威图伺服在定长剪切设备上的应用优势
速度响应快 位臵刚性高 速 度 时间
送料区
裁切区
送料区
速 度
时间
三 伺服在木工雕刻机上的应用
1、木工雕刻机的基本构造
电脑数控木工雕刻机主要由电脑、伺服系统、变 频器系统和机械结构四部分组成。其中伺服系统 有X/Y/Z轴三套伺服，变频系统有单个或多个高 速变频电机与变频器，机械结构主要有X/Y/Z轴 丝杆加导轨与工作台面机架
伺服系统的相关概念
转矩 转速 功率
（额定转矩、零速转矩、最大转矩） （额定转速、最高转速） （额定功率）
额定转矩×额定转速 额定功率= 9.8
伺服电机的机械特性曲线
转 矩 Tmax
Tn 连续工作区 加减速区
nN 额定转速以内，保持恒转矩
nMAX
转速r/min
额定转速至最高转速区间，保持恒功率
伺服电机的命名及选型 130 S D 060 25 E Z (S)
代号 40 60 机型尺寸 40机座 60机座
轴端规格 S 直轴带键 无 直轴无键 Z 带失电制动器
80
90 110 130 180
80机座
90机座 110机座 130机座 180机座
无 无失电制动器 编码器规格
F 省线式2500线增量型编码器 设计序列号 E 标准试2500线增量型编码器 I 17bit绝对值编码器 额定转速代号（×100 ) 代号 15 额定转速 1500 25 30 2500 3000
24V+ 24V-
驱动器
COM+ 10 SON 25 CCW驱动禁止 CW驱动禁止 SRDY伺服准备好 COIN定位完成 ALRS报警清除 1-2.2kΩ电阻 YO Y1 PULS+ 28 SIGN+ 27 PULS- 12 SIGN- 11
一、伺服在数控机床上的应用
1、数控机床的基本构造 由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本 体组成
雕刻效果
四 艾威图伺服在电脑绗缝机上的应用
1、电脑绗缝机的基本构造 由电脑控制器、伺服系统、步进系统和机 床本体组成
2、电脑绗缝机的工作原理
电脑绗缝机是以XY—Z型运动的系统。XY轴控制机头的 运动，Z轴控制机头的绗缝。 （1）Z轴方向运动——绗缝针上下的运动。 (2) X轴方向运动——绗缝机的机头左右运动。 （3）Y轴方向运动——绗缝机的机头前后运动。
L H G AC110V AC220V AC380V A B C D
安装尺寸结构
A型结构伺服 B型结构伺服 C型结构伺服 D型结构伺服
驱动器输出功率（代码×0.1KW ）
代码 04 08
0.75
10
1
15
1.5
……
……
75
7.5
功率KW 0.4
伺服驱动器
w1/v系列功率段：
0.2KW~1KW 1KW~5.5KW 7.5KW~11KW 单相AC220V 三相AC220V 三相AC380V
伺服系统应用案例
目
录
伺服系统的基础知识 伺服系统的周边连接 伺服系统的应用案例详解
一、伺服在数控机床的应用 二、伺服在定长剪切设备上的应用 三、伺服在木工雕刻机上的应用 四、伺服在绗缝机上的应用 五、伺服在PCB钻铣机上的应用