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南調機電設備——變頻器與伺服驅動器的工作原理

     基本的伺服系統包括伺服執行元件（電機、液壓缸）、反饋元件和伺服驅動器。若想讓伺服系統運轉順利還需要一個上位機構，PLC、以及專門的運動控制卡，工控機 PCI卡，以便給伺服驅動器發送指令。

兩者的工作原理

        變頻器的調速原理主要受制于異步電動機的轉速n、異步電動機的頻率f、電動機轉差率s、電動機極對數p這四個因素。轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0-50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。

       變頻調速就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的。主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

      伺服系統的工作原理簡單的說就是在開環控制的交直流電機的基礎上將速度和位置信號通過旋轉編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動器做閉環負反饋的PID調節控制。再加上驅動器內部的電流閉環，通過這3個閉環調節，使電機的輸出對設定值追隨的準確性和時間響應特性都提高很多。伺服系統是個動態的隨動系統，達到的穩態平衡也是動態的平衡。

南調機電設備——伺服驅動器調零方法之一

一般在編碼器從伺服電機上拆下來后都需要進行調零，否則上機運行過程中就會報錯，飛車等。

像三菱，安川，松下，三洋增量式編碼器的輸出信號為方波信號，具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B，以及零位信號Z，其對齊方法如下：

1.給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，V入，U出，將電機軸定向至一個平衡位置；

2.用示波器觀察編碼器的Z信號； 因為日系三菱，安川，松下，三洋等編碼器走的都是不公開的協議，一般需要借助伺服驅動器來輸出來，A,B,Z信號，這些伺服驅動器的說明書上都有詳細的信號說明。

3.調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置，調整的時候不要撤掉電源，讓電機軸一直固定在平衡位置。

4.一邊調整，一邊觀察編碼器Z信號跳變，直到Z信號穩定在高電平上（在此默認Z信號的常態為低電平），鎖定編碼器與電機的相對位置關系； 有些朋友喜歡用二極管接在z信號上，代替示波器，通過二極的發光來判斷Z信號，因為電機每旋轉圈，會發出一個Z信號。

5.來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，Z信號都能穩定在高電平上，則對齊有效。

南調機電設備——伺服驅動器的作用

伺服驅動器是驅動伺服電機使設備產生動力而正常運轉，它的功能細分的話有很多種，而隨著品牌的不同功能性也不盡相同。類似科峰 自 動化的伺服電機功能相對較多，盤點一下大致有以下幾個方面：

1、參數分組化設置、控制模式再線任意切換；

2、控制電源交流輸入、可設置的寬電壓輸入；

3、瞬間掉電快速停機保護功能；

4、再生制動、動態制動功能；

5、系統電壓監控，低壓警告功能；

6、調試軟件支持參數管理、監控、示波器功能。

驅動器方面：伺服驅動器在發展了變頻技術的前提下，在驅動器內部的電流環，速度環和位置環（變頻器沒有該環）都進行了比一般變頻更的控制技術和算法運算，在功能上也比傳統的變頻強大很多，主要的一點可以進行的位置控制。通過上位控制器發送的脈沖序列來控制速度和位置（當然也有些伺服內部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數設定在驅動器里），驅動器內部的算法和更快更的計算以及性能更優良的電子器件使之更優越于變頻器。

電機方面：伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高于變頻器驅動的交流電機（一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機），也就是說當驅動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時，伺服電機就能根據電源變化產生響應的動作變化，響應特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅動的交流電機，電機方面的嚴重差異也是兩者性能不同的根本。就是說不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號，而是電機本身就反應不了，所以在變頻的內部算法設定時為了保護電機做了相應的過載設定。當然即使不設定變頻器的輸出能力還是有限的，有些性能優良的變頻器就可以直接驅動伺服電機?。?！

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廣州市南調機電設備有限公司

驅動器故障引起跟隨誤差超差報警維修 故障現象：某配套SIEMENS PRIMOS系統、6RA26**系列直流伺服驅動系統的數控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統發生“ERR22跟隨誤差超差”報警。

分析與處理過程：數控機床發生跟隨誤差超過報警，其實質是實際機床不能到達指令的位置。引起這一故障的原因通常是伺服系統故障或機床機械傳動系統的故障。由于機床伺服進給系統為全閉環結構，無法通過脫開電動機與機械部分的連接進行試驗。為了確認故障部位，維修時首先在機床斷電、松開夾緊機構的情況下，手動轉動Z軸絲杠，未發現機械傳動系統的異常，初步判定故障是由伺服系統或數控裝置不良引起的。為了進一步確定故障部位，維修時在系統接通的情況下，利用手輪少量移動Z軸(移動距離應控制在系統設定的允許跟隨誤差以內，防止出現跟隨誤差報警)，測量Z軸直流驅動器的速度給定電壓，經檢查發現速度給定有電壓輸入，其值大小與手輪移動的距離、方向有關。由此可以確認數控裝置工作正常，故障是由于伺服驅動器的不良引起的。檢查驅動器發現，驅動器本身狀態指示燈無報警，基本上可以排除驅動器主回路的故障。考慮到該機床X、Z軸驅動器型號相同，通過逐一交換驅動器的控制板確認故障部位在6RA26**直流驅動器的A2板。根據SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅動器的原理圖，逐一檢查、測量各級信號，后確認故障原因是由于A2板上的集成電壓比較器N7(型號：LM348)不良引起的：更換后，機床恢復正常。