罗克韦尔(AB)PLC讲解,运动控制讲解(6)轴的测试和调整
xsobi 2024-12-03 04:47 1 浏览
为了在伺服应用上获得最佳效果,要对轴进行测试和调整。在测试和调整过程中,轴反馈其物理状态,用以校准内部的位置环和速度环,其过程包括以下步骤:
A、连接诊断。
B、自动处理过程(自整定过程)。
C、动态调整。
D、增益调整。
E、输出调整。
A、 偏移量调整。
伺服驱动器(伺服放大器)模块7段液晶显示代码与含义。
7段液晶显示指示灯 | 状态 | 执行如下操作 |
动态循环(相位0) | 驱动器正在寻找一个闭合的SERCOS环网,等待相位1或采取纠正措施,直到到达相位1 | 检查光纤连接端 |
显示固定的1(相位1) | 驱动器正在寻找活动(激活的)节点,等待相位2,或采取纠正措施,直到到达相位2 | 检查节点地址 |
显示固定的2(相位2) | 驱动器正在配置(组态)通信的节点,等待相位3,或采取纠正措施,直到到达相位3 | 针对安装的硬件,检查电机程序和驱动器配置 |
显示固定的3(相位3) | 驱动器正在配置(组态)设备(电机)相关参数,等待相位4,或采取纠正措施,直到到达相位4 | 根据选型检查电机产品目录号 |
显示固定的4(相位4) | 驱动器配置(组态)完成,当前处于活动状态 | 状态指示灯参见出版号2094-um001-zh-p(Kinetix 6000多轴伺服驱动器)169页“IAM/AM模块状态指示灯” |
闪烁显示E,后面显示两个数字。 | 驱动器发生故障,处于故障状态 | 故障代码请参见出版号2094-um001-zh-p(Kinetix 6000多轴伺服驱动器)165-168页“Kinetix 6000驱动器系统故障代码” |
伺服驱动器(伺服放大器)模块状态指示灯含义。
驱动器状态指示灯 | 变频器状态 | 可能的解决办法 |
灭 | 正常,无故障 | 无 |
红色常亮 | 驱动器发生故障,处于故障状态 | 故障代码请参见出版号2094-um001-zh-p(Kinetix 6000多轴伺服驱动器)165-168页“Kinetix 6000驱动器系统故障代码 |
伺服驱动器(伺服放大器)模块通信状态指示灯含义。
通信状态指示灯 | 变频器状态 | 可能的原因 | 可能的解决办法 |
灭 | 无通信 | 光纤连接松脱 | 确认光纤电缆的连接适当 |
光纤电缆破损 | 更换光纤电缆 | ||
接收光纤电缆接到了SERCOS发送连接器,反之亦然 | 检查SERCOS光纤电缆的连接是否正确 | ||
绿色闪烁 | 正在建立通信 | 系统仍处于建立SERCOS通信的过程中 | 等待指示灯变为绿色常亮 |
驱动器模块上的节点地址设置与控制器中的配置不相符 | 确认节点地址开关设置是否正确 | ||
绿色常亮 | 通信就绪 | 无故障或失效 | 无 |
伺服驱动器(伺服放大器)模块母线状态指示灯含义。
母线状态指示灯 | 母线状态 | 状况 |
灭 | 无电源或直流母线不存在 | 1、当母线电源未接通时,为正常现象 2、存在故障 |
从IAM存在母线电缆 | 1、在Logix 5000应用程序中,没有将IAM模块配置为CommonBusFollow(公关母线从动) 2、施加直流母线电压后,在正常情况下,指示灯开始闪烁绿色之前有2.5秒的延时,从而使公共母线主模块有时间进行预充电 | |
绿色闪烁 | 存在母线电源,轴禁用。 无故障 | 下列情况下为正常: 1、没有向硬件使能输入(IOD-2)端施加24V电压 2、Logix 5000程序中未下达MSO指令 |
绿色常亮 | 存在母线电源,轴启用。 无故障 | 下列情况下为正常: 1、向硬件使能输入(IOD-2)端施加了24V电压 2、Logix 5000程序中下达了MSO指令 |
A、 连接诊断。
要测试的是:
1、反馈设备标记测试,手动旋转电机轴,完成电机内嵌编码器标记信号的检测。
2、反馈测试,手动旋转电机轴,确认反馈A/B/Z接线正确以及反馈A/B的极性。
3、命令和反馈测试,控制电机旋转,确认电机执行动作正确和反馈正确。
在进行连接测试之前
如果伺服放大器是Ultra 3000,要检验其如下状态:
--7段数字显示器显示4(表示驱动器配置完毕,并处于活动状态)
--Module Status(模块状态)指示灯为绿色闪烁(表示伺服环未闭合=0)
--Networks Status(网络状态)指示灯保持绿色
如果伺服放大器是Ultra 6000,要检验其如下状态:
--数字显示器显示4(表示驱动器配置完毕,并处于活动状态)
--Bus(总线)指示灯绿色闪烁(表示伺服环未闭合=0)
--Comm(通讯)指示灯保持绿色
在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Hookup”(Hookup [h?k?p] 连接,接线图)选项卡。如下图所示。
Test Increment:测试增量。(Test [test]:测试;考验。Increment [??kr?m?nt]:增长,增量;增额)。输入测试时轴所需移动的距离。此处输入360度。
Drive Polarity:驱动器极性。(Polarity [p??l?r?ti]:极性;对立;配极)。表示驱动器伺服环的极性。通过 “Test Command & Feedback …”按钮执行命令和反馈测试而设置, MRHD 和 MAHD指令也可以自动配置该属性。
1、反馈设备标记测试,手动旋转电机轴,完成电机内嵌编码器标记信号的检测。在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Hookup”(Hookup [h?k?p] 连接,接线图)选项卡中,点击“Test Marker…”按钮,出现下图所示对话框,按照提示信息将轴转动一下。
【翻译:手动将轴转动足够大的范围以产生一个标记脉冲信号,并等待命令状态由正在执行中的状态改变为完成状态。如果本次测试标记命令失败,请检查错误产生的原因】
在手动转动轴期间,观察“Command Status”(命令状态),当显示由“Executing”(正在执行中)最后变为“Command Complete”(命令完成)。此时“OK”按钮变为可用状态。
此时点击“OK”按钮完成标记测试。如果检测不到编码器标记脉冲信号,则需要检查电机反馈电缆接线是否正确。
2、反馈测试,手动旋转电机轴,确认反馈A/B/Z接线正确以及反馈极性。
在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Hookup”(Hookup [h?k?p] 连接,接线图)选项卡中,点击“Test Feedback…”(测试反馈)按钮,出现下图所示对话框,按照提示正向(顺时针)将轴转动360度。
【翻译:手动将轴正向转动,并等待命令状态由正在执行中的状态改变为完成状态。如果本次测试反馈命令失败,请检查错误产生的原因】。
在手动转动轴期间,观察“Command Status”(命令状态),当显示由“Executing”(正在执行中)最后变为“Command Complete”(命令完成)。此时“OK”按钮变为可用状态。如下图所示。点击“OK”按钮完成编码器反馈极性的设置。
3、命令和反馈测试,控制电机旋转,检测控制器发送命令和接收驱动器反馈的信号是否成功。在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Hookup”(Hookup [h?k?p] 连接,接线图)选项卡中,点击“Test Command & Feedback ”(测试命令和反馈)按钮,出现下图所示对话框。
【翻译:在线命令会产生运动。在测试执行期间,观察轴运动的方向。执行在线命令吗?】
点击“Yes”按钮,确认执行在线命令。如下图所示。此时伺服驱动器的“Module Status”(模块状态)或者Bus(总线)指示灯由绿色闪烁状态变为常亮状态(表示伺服环已经闭合=1)
电机开始旋转,此时注意观察轴运转的方向以及电机运转是否有异常。
【翻译:检查轴是否在正方向移动。并等待命令状态由正在执行中的状态改变为完成状态。如果本次测试命令/反馈命令失败,请检查错误产生的原因】
在测试期间,约3S后,电机顺时针旋转一周,且旋转一周的同时,伺服驱动器的“Module Status”(模块状态)或者Bus(总线)指示灯由绿色常亮状态变为闪烁状态(表示伺服环已经断开=0)。当 “Command Status”(命令状态)由“Executing”(正在执行中)变为“Command Complete”(命令完成)。此时“OK”
按钮变为可用状态。如下图所示。
点击“OK”按钮。弹出如下对话框。点击“Yes”或“No”确认轴的运转方向是否为正方向(顺时针)。
【翻译:轴的运转方向是正方向(顺时针)吗?】
如果测试没有什么问题,则点击“Yes”,弹出如下图所示对话框。
【翻译:等待命令状态由正在执行中的状态改变为完成状态。如果本次测试命令失败,请检查错误产生的原因】
点击“OK”按钮,弹出如下图所示对话框。
【翻译:执行测试成功完成,驱动器极性已经被更新】
点击“OK”按钮,然后移除硬件使能输入信号(IOD- 2),完成测试,继续下面的轴的“Tune”(自整定)测试。
注意:如果测试失败,即出现下面所示的对话框。
【翻译:测试命令不能完成。命令超时,“Test Increment”(测试增量值)可能设置的过大】
此时,点击“OK”按钮à确认测试过程中母线状态指示灯变为绿色常亮à确认硬件使能输入信号(IOD - 2)已经施加到正在测试的轴上à确认“Conversion”(转换)选项卡中输入的“Conversion Constant”(转换常量)正确à确认“Hookup” (连接)选项卡中的“Test Increment”(测试增量)正确à重新点击“Test Command & Feedback…”(测试命令&反馈…)按钮进行测试。
A、 自动处理过程(自整定过程)(自动调试过程)。
自整定过程是为了设置和优化控制环的功能,使控制环获得最匹配的负载惯量,使得系统响应负载的变化时是平稳的。自整定期间,下列参数将被设置:
--比例增益。
--积分增益。
--最大速度、加速度、减速度。
如果在应用期间负载发生改变,必须对轴进行再次自整定测试。自整定测试过程必须在线进行。如果轴在“Limit”(限制)选项卡中设置了“Soft Travel Limit”(软件行程限制),则在自整定测试过程中必须要取消该限制。
在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Dynamic”([da??n?m?k]:动态的;动力的,动力学的)选项卡。如下图所示。
记录下轴的“Maximum Speed”(最大速度)、“Maximum Acceleration”(最大加速度0)、“Maximum Deceleration”(最大减速度)的值,以备下面的步骤使用。
在“Axis Properties – Axis0”对话框中的“Tune”([tju:n]:曲调,曲子;(使)和谐,调谐;调整语调;心情)选项卡。如下图所示。
Travel Limit :行程限制。表示自整定期间轴能够移动的最大距离,即调节过程中不允许超出的行程范围。实际的调节过程中,电机轴通过传动机构或者直接与负载相连,所以该值的设置要防止调节过程中对机械设备的损坏,即要将该值设定在负载的限程内,但这并不意味着该值越小越好,如果SERCOS模块在轴运动已经超出行程限制之前,还未能完成对轴的调节,则会弹出对话框提示“Servo travel limit fault”(伺服行程限制故障),并终止调节过程。
Speed [spi:d]:速度。表示自整定期间轴可以达到的最大速度。一般应是最大动态速度的40%到80%之间。比如:当“Maximum Speed”(最大速度)=15300时,则“Speed”(速度)= 15300 X 40% = 6120 。
Torque / Force :扭矩/力。表示自整定期间传递给轴的最大 转矩/力 命令值,应该设置为允许的最大的安全转矩级别。一般来说,如果设置为较小的值,则是为了限制轴的重载。若设置为100,表示调节过程中轴的最大转矩/力为100%额定转矩。
Direction :方向。表示调试驱动器时命令的运动曲线的方向。如左图所示。一般设置为“Forward Uni - directional”(单向正向),表示在轴正方向(顺时针)运动时调节增益。
注意:“Forward Bi - directional”(双向正向)和“Reverse Bi - directional”(双向反向)主要用于调节摩擦补偿(Friction Compensation)和转矩偏移(Torque Offset)。
Damping Factor [d?mpi? ?f?kt?]:制动阻尼因子(因数)(系数)。
注意:如果阻尼系数较小,对轴执行阶跃响应时会使轴产生不可控的振动。如果阻尼系数较大,虽然使系统的阶跃响应没有超调并且很稳定,但动态响应会变慢。
Tune :整定。实际使用中,需要根据电机轴所连接的实际负载情况、现场条件等因素,来进行适当的选择,从而使调节后的轴运动更加稳定,响应更加快速。主要由以下几项组成:
--Position Error Integrator :位置误差积分器。决定是否计算位置积分增益。
--Velocity Error Integrator :速度误差积分器。决定是否计算速度积分增益。
--velocity Feedforward :速度前馈。决定是否计算速度前馈量。
--Acceleration Feedforward :加速度前馈。决定是否计算加速度前馈量。
--Output Filter :输出过滤器。决定是否计算输出过滤带宽和是否使用输出低通滤波。
--Torque Offset :扭矩偏移量。决定是否计算转矩偏移量,此值将在“Offset”(偏移量)页面“Torque / Force Offset”(扭矩 / 力 偏移量)中被使用。如果此处未选择,则对应的值=0 。
--Friction Compensation :摩擦补偿。(Friction [fr?k?n]:摩擦(力);冲突)。决定是否计算摩擦补偿,此值将在“Offset”(偏移量)页面“Friction Compensation”(摩擦补偿)中被使用。如果此处未选择,则对应的值=0 。
单击“Start Tuning”(开始整定)按钮开始整定,弹出如下对话框。
【翻译:在线命令可能导致轴的运动,执行在线命令吗?】
点击“Yes”按钮,确认电机开始运行。当调节完毕,将弹出“Tune Result”(调节结果。Result [r??z?lt]:结果;后果)对话框。如下图所示。
Position Loop Bandwidth :位置环带宽。表示运动轴位置给点的相应速度。一般来说,带宽越高响应越快。
Load Inertia Ratio :负载惯量比。(Load [l??d]:负载。Inertia Ratio [i?n?:?j? ?rei?i?u]:惯性(量)比)。表示负载惯量和电机惯量之间的比值。
点击“OK”按钮。弹出“Apply Tune”(应用调节。Apply [??pla?]:应用,运用,适用;申请,请求;敷(药))对话框。如下图所示。
其中“Command Status”(命令状态)显示为“Command Complete”(命令完成)。
【翻译:等待命令状态由正在执行中的状态改变为完成状态。如果本次测试命令失败,请检查错误产生的原因】
点击“OK”按钮,显示自整定相关的属性或参数已被更新,如下图所示。
【翻译:应用自整定成功完成,自整定相关的属性已被更新,可以参考帮助列表】
点击“OK”按钮,移除硬件使能输入信号()IOD - 2),完成轴的自整定过程。
如果测试失败,弹出下图所示的对话框。
【翻译:自整定命令不能完成,命令超时】
此时,点击“OK”按钮à调整“Tune”(自整定)对话框中的“Speed”(速度)值à更多信息可以参见相应的Logix 5000运动控制模块用户手册à重新点击“Start Tuning”(开始整定)按钮开始自整定。
自整定过程改变的相关属性(参数):
“Gain”(增益)选项卡 | Velocity Feedforward Gain(速度前馈增益) |
Acceleration Feedforward Gain(加速度前馈增益) | |
Position Proportional Gain(位置比例增益) | |
Position Integral Gain(位置积分增益) | |
Velocity Proportional Gain(速度比例增益) | |
Velocity Integral Gain(速度积分增益) | |
“Dynamic”(动态)选项卡 | Maximum Velocity(最大速度) |
Maximum Acceleration(最大加速度) | |
Maximum Deceleration(最大减速度) | |
“Output”(输出)选项卡 | Torque Scaling(转矩缩放)(转矩比例) |
Velocity Scaling(速度缩放)(速度比例) | |
Low Pass Output Filter(低通输出滤波器) | |
“Limit”(限制)选项卡 | Position Error Tolerance(位置偏差容限) |
自整定调节过程中可能遇到的普遍故障。
1、”Tune Speed”(调节速度)设置的过低。如下图所示。检查其值是否为“Dynamic”(动态)选项卡中“Maximum Speed”(动态最大速度)的40%至80%。
【翻译:调节速度过低,自整定命令不能完成】
2、”Tune Speed”(调节速度)确实在40%至80%之间,但仍然失败的话,可能是因为机械未能和带负载的电机相匹配。
自整定命令不能完成,伺服行程限制故障。如下图所示。可能存在的原因:
1、 “Tune Travel Limit”(调节行程限制)设置的过低。
2、 “Tune Speed”(调节速度)确实在40%至80%之间,所以调节速度没有达到造成限制故障。
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