台达伺服全闭环反馈要点.pdf
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1、6.7 全閉環模式 當系統存在滑動、間隙與繞曲,使得馬達Encoder位置與機械位置不相等,此時利用光學尺、外 部編碼器等,直接回授機械位置做為定位控制參考點,以達到高精度機械定位控制 。機構示意圖如下 : CN5 光學尺或外部編碼器回授 6.7.1 Pt 全閉環位置模式控制架構 在 Pt 模式下,如果電子齒輪比設定為 1 1 ,輸入 1 脈波信號,則追隨外部編碼器四倍頻後的1 個 脈波。如電子齒輪比設定為 1 2 ,輸入 1 脈波信號,則追隨外部編碼器四倍頻後的2 個脈波。 電子齒輪 位置 比例增益 P2-00 誤差 計數器 速度迴路 脈 波 信 號 馬達 Encoder 機構 速度估測器
2、外部編碼器 低通濾波器 P1-75 馬達脈波 計數器 P1-72 馬達一轉脈波數 DI : 0x00B 全半閉環切換開關 - + P1-84 全閉環切換功能 (設 0,切換時清除誤差 ) + - P1-73 光學尺與馬達間 誤差過大保護 + - CN5 P1-74 OA/OB/OZ 輸出來源選擇 檢出器輸 出脈波數 P1-46 檢出器 輸出極性 P1-03 OA/ OB/ OZ DI : 0x00E 全閉環光學尺與馬達編碼器誤差清除 誤差 計數器 第一分子 (P1-44) 第二分子 (P2-60) 第三分子 (P2-61) 第四分子 (P2-62) 分母 (P1-45) GNUM0, GNUM
3、1 6.7.2 Pr 全閉環位置模式控制架構 Pr 全閉環模式下,不管外部編碼器解析度,其Pr回授單位以 1280000脈波/馬達 1 轉 為單位。 Pr 脈波命令對應外部編碼器四倍頻脈波單位,請參考6.7.3.4電子齒輪比設定。 6.7.3 全閉環使用步驟 在開啟全閉環功能 前,請確認以下步驟,完成相關參數設定,再開啟全閉環功能。 步驟內容相關參數 1 接線確認- 2 設定外部編碼器方向P1-74 3 設定外部編碼器解析P1-72 4 設定電子齒輪比P1-44, P1-45 5 設定光學尺與馬達最大誤差量P1-73 6 設定全、半閉切換時誤差清除功能P1-84 位置 比例增益 P2-00 誤
4、差 計數器 速度迴路馬達 Encoder 機構 速度估測器 外部編碼器 低通濾波器 P1-75 馬達脈波 計數器 P1-72 馬達一轉脈波數 DI : 0x00B 全半閉環切換開關 - + P1-84 全閉環切換功能 (設 0,切換時清除誤差 ) + - CN5 內部 Pr 命令 + - P1-74 OA/OB/OZ 輸出來源選擇 檢出器輸 出脈波數 P1-46 檢出器 輸出極性 P1-03 P1-73 光學尺與馬達間 誤差過大保護 DI : 0x00E 全閉環光學尺與馬達編碼器誤差清除 誤差 計數器 OA/ OB/ OZ 第一分子 (P1-44) 第二分子 (P2-60) 第三分子 (P2-
5、61) 第四分子 (P2-62) 分母 (P1-45) GNUM0, GNUM1 馬達一轉脈波數 P1-72 7 設定 DI: 全、半閉切換DI 光學尺與馬達編碼器誤差清除DI DI: 0x0B 0x0E 8 設定檢出器輸出脈波數 P1-03, P1-46 9 開啟全閉環功能P1-74 6.7.3.1接線確認 CN5 位置反饋信號接頭(全閉迴路) 提供外部光學尺或編碼器( A, B, Z 格式) ,連接伺服形成全閉環迴路。在位置模式,由上位機所 下的脈衝位置命令便是參考外部的光學尺控制迴路架構。 CN5連接器(母) Pin No 信號名稱端子記號機能、說明 1 /Z 相 輸入Opt_/Z 光學
6、尺/Z 相輸出 2 /B 相 輸入Opt_/B 光學尺/B 相輸出 3 B 相輸入Opt_B 光學尺B 相輸出 4 A 相 輸入Opt_A 光學尺A 相輸出 5 /A 相輸入Opt_/A 光學尺/A 相輸出 6 編碼器接地線GND 接地 7 編碼器接地線GND 接地 8 編碼器電源 +5V 光學尺 + 5V 電源 9 Z 相輸入Opt_Z 光學尺Z 相輸出 6.7.3.2確認外部編碼器方向 P1-74FCON光學尺全閉環功能控制開關 通訊位址: 0194H 0195H 光學尺回授正反相選擇 0:光學尺 A 相領先 B 相為正方向 1:光學尺 B 相領先 A 相為正方向 如果不知道編碼器方向,則
7、參考下列步驟。 1. 在非全閉環模式下,使用PC 軟體,先將 P1-72 設定為 80000 2. 開啟示波器,將 CH1 與 CH2 分別選擇回授位置ENC.與光學尺回授。 3. 將伺服啟動,在安全不會撞機的前提下,利用JOG 功能,低轉速讓馬達往一個方向移動, 此時觀察回授位置與光學尺回授,如下圖: 參考上圖, 光學尺的脈波增加方向與馬達回授相反,此時利用 P1-74 的 ” 光學尺回授正反 相選擇 ”設定為 1,把回授訊號反向後,兩個脈波的增加方向會一致如下圖 6.7.3.3馬達一轉時,光學尺對應脈波量計算(P1-72 參數計算方式 ) P1-72FRES 光學尺全閉環的解析度 通訊位址
8、: 0190H 0191H 初值: 5000 相關索引: - 控制模式: Pt/Pr 全閉環 單位: pulserev 設定範圍: 4 80000 資料大小: 32bit 顯示方式: DEC 參數功能: 馬達轉一圈時全閉環所對應的A/B Pulse 數(四倍頻之後)。 假設機台使用螺桿傳動,則需差螺桿Pitch 與光學尺解析度,以計算馬達一轉,光學尺脈波數。 例一 理論值 (物理量推算 ): 以一個 Pitch 為 5mm,光學尺解析度為0.5um 的應用,則可以計算出,馬達一轉時,光學 尺回授論理上應為10000 5 .0 5m pulse 例二 實際值 (使用 PC 軟體示波器 ): 如果
9、系統傳動非螺桿或機構複雜難以計算,則非全閉環模式下,將伺服啟動,在安全不會撞 機的前提下 ,利用 JOG 功能,低轉速讓馬達往一個方向移動,此時觀察馬達與光學尺回授, 如上圖。 利用示波器觀察數值差量的功能,量得在同一段時間內,馬達編碼器回授走了1575880 個 位移量,而光學尺回授走了12281 個位移量,此時利用公式: 10000| 1868561 1280000*14607 | 1280000* | 馬達編碼器回授位移量 光學尺位移量 波量馬達一回轉時光學尺脈 ,可以求得馬達一轉時,光學尺對應脈波量約等於10000。 註: 若螺桿類型的應用,實測後,實際與理論的“ 馬達一回轉時光學尺的
10、脈波量”相近,則根據 理論值設定 P1-72 若其他無法得知理論的“ 馬達一回轉時光學尺的脈波量” 應用, 則利用實際的“ 馬達一回轉時 光學尺的脈波量 ”設定 P1-72 6.7.3.4電子齒輪比設定 Pt 模式: f1:指令脈波, f2:位置指令單位:光學尺脈波 (四倍頻後 ) 例: 如果電子齒輪比設定為 1 1 ,代表輸入 1 脈波信號,則追隨外部編碼器四倍頻後的1個脈波。 如果電子齒輪比設定為 1 2 ,代表輸入 1 脈波信號,則追隨外部編碼器四倍頻後的2 個脈波。 Pr 模式: 在 Pr 模式下,回授解析以1280000 pulse/ 馬達 1 轉 為單位, 範例: 當馬達旋轉 1
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