36、單軸機(jī)械手定位控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試；37、伺服電機(jī)；38、V90伺服驅(qū)動(dòng)器

單軸機(jī)械手定位控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試《變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)（西門子）》CONTENTS目錄任務(wù)導(dǎo)入01任務(wù)實(shí)施02學(xué)習(xí)目標(biāo)①掌握單軸機(jī)械手控制的硬件接線圖；②能夠使用運(yùn)動(dòng)控制指令編寫(xiě)機(jī)械手控制程序；③能夠使用博途軟件調(diào)試程序；④養(yǎng)成“6S管理”的職業(yè)素養(yǎng)。.

5.一、任務(wù)導(dǎo)入機(jī)械手控制示意圖

如圖所示，三相步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)機(jī)械手在絲杠上左右滑行，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要1

000個(gè)脈沖，每旋轉(zhuǎn)一周行走5.0mm。絲杠上設(shè)置3個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分別是原點(diǎn)開(kāi)關(guān)SQ1、左限（即上限）開(kāi)關(guān)SQ2和右限（即下限）開(kāi)關(guān)SQ3。通過(guò)博途軟件上的位存儲(chǔ)器控制機(jī)械手使能、左右點(diǎn)動(dòng)、絕對(duì)定位、相對(duì)定位、復(fù)位、暫停和回原點(diǎn)，軸的移動(dòng)距離及速度通過(guò)博途軟件設(shè)置，并將軸的當(dāng)前位置和速度顯示在PLC中。二、任務(wù)實(shí)施【訓(xùn)練設(shè)備和工具】CPU1215CDC/DC/DC步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器安裝有博途軟件的電腦

西門子CPU1215CDC/DC/DC的PLC1臺(tái)、3ND583步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器1個(gè)、三相步進(jìn)電機(jī)1臺(tái)、安裝有TIAPortalV15軟件的計(jì)算機(jī)1臺(tái)、網(wǎng)線1根、行程開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)、電阻若干、《S7-1200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)》、通用電工工具1套。步進(jìn)電機(jī)1.硬件電路單軸機(jī)械手控制系統(tǒng)接線圖1.硬件電路細(xì)分設(shè)置表2.程序設(shè)計(jì)觀看視頻伺服電機(jī)《變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)（西門子）》CONTENTS目錄課堂導(dǎo)入01伺服電機(jī)的分類02伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理04伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)03課堂小結(jié)05學(xué)習(xí)目標(biāo)①能說(shuō)出伺服電機(jī)的外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；②能說(shuō)出伺服電機(jī)的分類；③了解伺服電機(jī)的工作原理。④培養(yǎng)知識(shí)遷移能力。

伺服電機(jī)是將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，改變控制電壓可以改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)用作執(zhí)行元件，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)通常用于速度控制和位置控制中。1、課堂導(dǎo)入2、伺服電機(jī)的分類按使用的電源性質(zhì)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)有刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)按工作原理交流感應(yīng)異步電機(jī)交流永磁同步電機(jī)3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)低慣量伺服電機(jī)（200V）

高慣量伺服電機(jī)（400V）西門子SIMOTICSS-1FL6伺服電機(jī)是交流永磁同步電機(jī)。它分為低慣量伺服電機(jī)（200V）和高慣量伺服電機(jī)（400V）兩種類型。3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)伺服電機(jī)的銘牌3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)低慣量電機(jī)低慣量電機(jī)更高動(dòng)態(tài)性能?8個(gè)功率級(jí)別?緊湊設(shè)計(jì)，更小的安裝空間?高動(dòng)態(tài)性能，更快的加減速，更短的周期時(shí)間?最大速度高達(dá)5000rpm?編碼器類型:?增量編碼器TTL2500ppr?21位單圈絕對(duì)值編碼器3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)高慣量電機(jī)高慣量電機(jī)更平穩(wěn)運(yùn)行性能?11個(gè)功率級(jí)別?可靠性設(shè)計(jì)，可適合惡劣環(huán)境?更高的轉(zhuǎn)矩精度和極低的速度波動(dòng)?最大速度高達(dá)4000rpm?編碼器類型:?增量編碼器TTL2500ppr?20位+4096圈絕對(duì)值編碼器3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)編碼器編碼器電纜電機(jī)抱閘電纜電機(jī)動(dòng)力電纜

SIMOTICSS-1FL6伺服電機(jī)可選用增量式編碼器和絕對(duì)值編碼器。編碼器

安裝在電機(jī)后端，其轉(zhuǎn)盤（光柵）與電機(jī)同軸。3、伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)增量式編碼器不具有斷電保持功能，每次驅(qū)動(dòng)器上電后都需要重新回原點(diǎn)。

絕對(duì)值編碼器由軸的機(jī)械位置確定編碼，掉電可保持位置（無(wú)需電池。絕對(duì)值編碼器只需要進(jìn)行一次編碼器校準(zhǔn)即可，以后斷電再上電時(shí)不需要重新回原點(diǎn)。定子轉(zhuǎn)子4、伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理編碼器前端蓋后端蓋后軸承前軸承電機(jī)動(dòng)力電纜編碼器電纜根據(jù)永磁體磁極在轉(zhuǎn)軸中的位置不同，伺服電機(jī)可以分為表貼式和內(nèi)置式兩種結(jié)構(gòu)形式。伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)4、伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理rrggbbNS⊙⊙⊙⊕⊕ACBZYX⊕伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖伺服電機(jī)工作原理示意圖永磁同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速可用下式表示：改變轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)或定子繞組的電源頻率，均可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)是通過(guò)改變定子繞組的電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的。4、伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理（1）高性能的伺服系統(tǒng)大多采用交流永磁同步伺服電機(jī)。（2）西門子伺服電機(jī)分為200V的低慣量伺服電機(jī)和400V的高慣量伺服電機(jī)兩種類型。（3）伺服電機(jī)的尾部都帶有編碼器，主要測(cè)量電機(jī)的實(shí)際位置和速度。5、課堂小結(jié)伺服驅(qū)動(dòng)器《變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)（西門子）》CONTENTS目錄課堂導(dǎo)入01伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方式02V90伺服驅(qū)動(dòng)器的外部結(jié)構(gòu)04V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類03V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接05課堂小結(jié)06學(xué)習(xí)目標(biāo)①能說(shuō)出V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類；②知道V90伺服驅(qū)動(dòng)器的外部結(jié)構(gòu)；③會(huì)連接V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；④培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

以物體的位置、速度、轉(zhuǎn)矩等作為控制量，以跟蹤輸入給定信號(hào)的任意變化為目的而構(gòu)建的自動(dòng)閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，稱為伺服控制系統(tǒng)（Servo-ControlSystem）。1、課堂導(dǎo)入伺服控制系統(tǒng)組成原理圖

伺服驅(qū)動(dòng)器又稱伺服功率放大器。其作用是把控制器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行功率放大，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)控制命令和反饋信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行連續(xù)位置、速度或轉(zhuǎn)矩控制。1、課堂導(dǎo)入伺服控制系統(tǒng)組成原理圖27十月20232、伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方式

伺服驅(qū)動(dòng)器主要有3種控制方式，分別是位置控制方式、速度控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式。伺服驅(qū)動(dòng)器的工作原理示意圖◆性能優(yōu)異：一鍵優(yōu)化及實(shí)時(shí)優(yōu)化；支持不同的編碼器類型?！舾咝詢r(jià)比集成多種控制模式；全功率驅(qū)動(dòng)內(nèi)置制動(dòng)電阻；集成抱閘繼電器（400V型）?！粢子谑褂门c控制系統(tǒng)的連接簡(jiǎn)單；易用的V-Assistant調(diào)試軟件；通用SD卡參數(shù)復(fù)制?！暨\(yùn)行可靠支持220V/400V兩種供電方式；電機(jī)防護(hù)等級(jí)IP65；集成STO安全功能。3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類

根據(jù)控制方式的不同，SINAMICSV90伺服驅(qū)動(dòng)器分為脈沖序列（PTI，PulseTrainInput）和PROFINET通信（PN）兩個(gè)版本，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。脈沖序列版本（PTI）PROFINET版本（PN）控制接口：?脈沖輸入（PTI）?模擬量輸入輸出?編碼器脈沖輸出（PTO）?10個(gè)數(shù)字量輸入/6個(gè)數(shù)字量輸出?電機(jī)抱閘信號(hào)（僅限200V）I/O接口：?--?--?--?4個(gè)數(shù)字量輸入/2個(gè)數(shù)字量輸出?電機(jī)抱閘信號(hào)（僅限200V）RS485接口：用于通過(guò)ModbusRTU/USS與PLC通信兩個(gè)RJ45連接器：用于與PLC進(jìn)行PROFINET通信脈沖序列版本（PTI）PROFINET版本（PN）3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類

根據(jù)工作電源的不同，SINAMICSV90伺服驅(qū)動(dòng)器可分為200V伺服驅(qū)動(dòng)器和400V伺服驅(qū)動(dòng)器兩種。SINAMICSV90伺服系統(tǒng)1/3AC200…240V低慣量（LI）更加高動(dòng)態(tài)應(yīng)用3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類SINAMICSV90伺服系統(tǒng)3AC380…480V高慣量（HI）更加平穩(wěn)運(yùn)行應(yīng)用3、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的分類4、V90伺服驅(qū)動(dòng)器的外部結(jié)構(gòu)脈沖序列版本（PTI）?RS485接口，用于通過(guò)MODBUSRTU/USS與PLC通信PROFINET版本（PN）?2個(gè)RJ45連接器，用于與PLC進(jìn)行PROFINET通信狀態(tài)指示燈?RDY指示驅(qū)動(dòng)就緒/報(bào)警

?COM指示通信狀態(tài)操作面板

?6位7段顯示屏

?5個(gè)操作按鈕電源和電機(jī)連接器

?L1、L2、L3接電源?U、V、W接電機(jī)制動(dòng)電阻連接器

?在DCP和R1之間連接一個(gè)外部的制動(dòng)電阻屏蔽板

?更好的EMC防護(hù)，更好的電纜固定X4：迷你USB接口?用于連接安裝了配置工具的計(jì)算機(jī)SD卡插槽?復(fù)制參數(shù)X6：24V電源/STO連接器X7：電機(jī)抱閘

連接器（僅用于V90

400V驅(qū)動(dòng)）X8：控制/狀態(tài)接口脈沖序列版本?50芯?脈沖輸入?編碼器仿真脈沖輸出?DI/DO，AI/AO?電機(jī)抱閘

(僅用于V90200V驅(qū)動(dòng))PROFINET版本?20芯?DI/DO?電機(jī)抱閘

(僅用于V90

200V驅(qū)動(dòng)）X9：編碼器接口5、V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接⑨迷你USB電纜?抱閘電纜①SINAMICSV90伺服驅(qū)動(dòng)器

②熔斷器/E型組合電機(jī)控制器③

濾波器（選件）④24V直流電源（選件）⑤外部制動(dòng)電阻⑥外部抱閘繼電器（第三方設(shè)備）⑦SIMOTICSS-1FL6伺服電機(jī)⑧串行電纜（RS485）⑩微型SD卡?上位機(jī)?I/O電纜（50針，1m）

?帶終端適配器的I/O

電纜（50針，0.5m）?編碼器