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台达伺服维修调试指南

台达伺服维修调试指南如下:


  1、何谓伺服的低频摆振?当发生低频摆振时如何处理?


  若系统刚性不足,在定位命令结束后,即使马达本身已经接近静止,机械传动端仍会出现持续摆动。低频抑振功能可以用来减缓机械传动端摆动的现象。低频抑振的范围为1.0 ~ 100.0Hz。本功能提供手动设定与自动设定,但目前只有ASDA-A2系列机种支持此功能。


  2、低频抑振方式分为自动及手动方式:


  (1) 自动设定


  若用户难以直接知道频率的发生点,可以开启自动低频抑振功能。此功能会自动寻找低频摆动的频率。若P1-29设定为1时,系统会先自动关闭低频抑振滤波功能,并开始自动寻找低频的摆动频率。当自动侦测到的频率维持固定后,P1-29会自动设回0,并会将第一摆动频率设定在P1-25且P1-26设为1。第二摆动频率设定在P1-27且将P1-28设为1。当P1-29自动设回零后,低频摆动依然存在,请检查低频抑振P1-26或P1-28是否已被自动开启。若P1-26与P1-28皆为零,代表没有侦测到任何频率,此时请减少低频摆动检测准位P1-30,并设定P1-29 = 1,重新寻找低频的摆动频率。


  (2) 手动设定


  低频抑振有两组低频抑振滤波器,第一组为参数P1-25 ~ P1-26,第二组为参数P1-27 ~ P1-28。可以利用这两组滤波器来减缓两个不同频率的低频摆动。参数P1-25与P1-27用来设定低频摆动所发生的频率,低频抑振功能唯有在低频抑振频率参数设定与真实的摆动频率接近时,才会抑制低频的机械传动端的摆动。参数P1-26与P1-28用来设定经滤波处理后的响应,当P1-26与P1-28设定越大响应越好,但设太大容易使得马达行走不顺。参数P1-26与P1-28出厂值默认值为零,代表两组滤波器的功能皆被关闭。


  3、伺服煞车电阻使用时机为何?


  当伺服驱动器搭配马达运转时,若驱动器面板出现ALE05(回生能量异常)时,代表马达回生产生的能量超过驱动器内建回生电阻所能消耗的能量,此时必须安装回生电阻,提高驱动器回生能量消耗速度。


  4、使用回生电阻时需注意以下几点:


  (1)请正确设定回生电阻之电阻值(P1-52)与容量(P1-53),否则将影响该功能的执行。


  (2)若使用者欲以并联方式增加回生电阻器之功率时,请确定其电阻值是否满足限制条件。当使用者要外接回生电阻时,请确定所使用之电阻值与内建回生电阻值相同。若使用回生电阻瓦特数不够时,可并联相同之回生电阻用来增加功率。


  (3)在自然环境下,当回生电阻器可处理之回生容量(平均值)在额定容量下使用时,电阻的温度将上升至120°C以上(在持续回生的情况下)。基于安全理由,请采用强制冷却方式,以降低回生电阻之温度,或建议使用具有热敏开关之回生电阻器。关于回生电阻器之负载特性,请向制造商洽询。


  (4)使用外部回生电阻时,电阻连接至P、C端,P、D端开路。外部回生电阻请尽量选择上表建议的电阻数。


  5、回生电阻对于伺服驱动器之影响?


  回生电阻主要功能为适时排除马达运转且频繁减速煞车时,马达做负功所产生而回灌至驱动器DC bus的回生能量,其作用为将回灌的电能转换成热能并散逸掉。一般而言,回生能量不大时,无须安装回生电阻。台达伺服驱动器400W(含)以下机种未内建回生电阻,其余机种均有内建。


  6、以下方法可判断是否需要安装回生电阻:


  (1)驱动器在使用过程中发生回生异常警报(ALE05)时


  (2)在驱动器正常使用过程中,可观察示波器显示之DC bus电压,若持续超过370V,或马达扭力持续输出超过100%时。


  7、使用ASD-A2系列伺服系统时,该如何适当地使用电子齿轮比,完成输出脉波定位功能?


  用户可先计算出伺服马达转一圈之长度(圆周长)。由于ASDA-A2马达转一圈所需之脉波数为1,280,000个,可搭配ASDA-A2电子齿轮比参数P1-44、P1-45。例如,若用户欲从运动主机(PLC),送出30,000个脉波,进而让ASDA-A2马达转一圈,此时可将P1-44 => 128,P1-45 => 3,即可让ASDA-A2马达运转一圈,进而达到定位要求。


  8、当ASDA-A2系列伺服驱动器系统发生共振时,该如何抑制?


  ASDA-A2内建2组自动共振抑制及1组手动共振抑制功能。当系统发生共振现象时,使用者可设定共振抑制功能参数P2-47有效抑振。将P2-47设定为1,ASDA-A2会自动侦测系统所存在的共振频率。当侦测出共振频率时,ASDA-A2会执行抑制的动作,此时系统瞬间会产生尖锐的噪音。噪音消失时代表系统所产生的共振频率已完成抑制,并自动存于参数P2-43、44及P2-45、46中。当系统只侦测出一组共振频率时,会先记录在P2-43、44中。若还有第2组便会在记录在P2-45、46中。若完成系统共振抑制后,使用者必须将P2-47设定为0,关闭共振频率侦测抑制功能。假设两组共振频率已经使用了,系统还是存在有共振现象时,则必须使用第3组手动共振抑制功能。在系统存在共振现象时开启ASDA-A2操作软件示波器功能,选择马达电流监视项目,量测电流波形,再计算共振波形两点间的周期,将周期取倒数,即是所谓频率,再将所计算出之频率输入至P2-23中,并设定适当的抑制衰减率至P2-24中。一般衰减率设定约为5dB,若设定不足再以2dB的数值增加,直到系统共振现象完全抑制为止。


  9、伺服在电子产业设备应用时,机台在加工过程中,因为加工件较为细微,因此若机台加工中有异常动作时,可能会导致驱动器输出过大电流或扭力而损害被加工物。该用什么方式避免?


  ASDA-A2系列伺服驱动器中内建防撞功能,用户可自行设定扭力异常增加的最大范围(P1-57),及达到该扭力大小持续的时间(P1-58),并先观察机台正常操作时所须输出之最大电流和扭力,再依据此扭力大小适当设定扭力输出异常数值及持续的时间。当驱动器发生异常扭力输出,达到P1-57扭力大小和P1-58持续时间时,驱动器会显示ALE30,代表马达碰撞错误。此时驱动器会servo OFF,避免持续异常扭力输出导致加工件损毁或机台故障。


  10、ASDA-A2的 PUU 单位的意义?如何使用?


  所谓的PUU (Pulse of User Unit)用户单位,为一个经过电子齿轮比的用户单位,这样的设计,可以让使用者不必自行转换外部实际物理Encoder回授量与电子齿轮间的关系。例如:ASDA-A2的encoder,每转一圏,物理量将回授1280000个脉波,如果想要改变马逹走一圏时的回授脉波数,例如100000个脉波当作一圏,则可以设P1-44(N) =128;P1-45(M) =10,当马逹转完一圏时,ASDA-A2会收到100000个脉波,这个经过电子齿轮比运算的100000,其单位即为PUU,如果要在控制器内部下逹马逹走两圏的命令时,只需根据所定义的PUU下200000个PUU命令,控制器内部会自动换回其实际的物理量,这个用法很直觉,下图为其运算原理。


  一般一直认为同样的负载、同样的惯量(切刀伺服),使用同等转速的2kW马达,惯量比大的马达应该只有好处没有坏处,但事实上在实验过程中发现:切刀驱动不换,原来使用130框号, 2kW的马达,负载率约120 ~ 140%,负载惯量比1%的马达总是过热,因此当尝试将马达更换为180框号, 2kW,结果换上去后发现速度只要开到800r/min,就会发生ALE02(过电压)或ALE05(回生异常)警示。两台马达的扭力是一样的,但是原来使用130框号, 2kW的马达,当转速达到1200r/min才会达到极限。


  11、从这个例子来看,并不是马达惯量越大越好,那么请问在那些应用场合下惯量比发挥的作用影响大,那些应用场合下扭力的影响大?


  1. 并不是高惯量就一定好,低惯量就一定差,要看其应用场合。


  T= I x α (扭力 = 惯量 x 角加速度)


  P= T x ω (功率 = 扭力 x 角速度)


  P = I x α x ω


  所以,同样的功率之下,若惯量提升,加速度必下降,即加减速的特性变差了,当然,角速度也会相对变化,在此我们先假设其运转速度不变。


  I是固定的,当一个系统设定好后 (如飞刀系统,因为飞刀不变,但如果用于输送带,惯量则会变,当输送带上的物品变多时,拖的力量需加大)。


  所以,你可以利用T= I x α 来估其加减速的大小及所需的扭力


  α = (目标转速 - 初始速度) / (初始速度到目标速度所需时间)


  若一个系统需1 N-m的扭力,则高惯量与低惯量的马逹皆可逹成时,如果要其反应快一点,转快一点,则低惯量会是比较理想的选择。用以上的公式,也可以轻而易举的解释,因为低惯量马逹,其转子惯量比较低,转子比较轻,所以要停下来,回生的能量比较少,以同样的速度撞墙,胖子撞的力量会比瘦的大。


  总而言之,如果要反应快,加减速特性好,如果扭力值够的话,选用低惯量的马逹会比较理想,如果要求是要大扭力的,如举重物,则可能要选用高惯量的马达。


  2. 补充说明:包装机的切刀轴,通常是做变速度运转,速度的变化会随切长比(产品长/单位切刀周长)而变!当切长比与1差别愈大,切刀速度变化愈大。


  与系统惯量的关联:当一个愈胖的人,灵活性就愈差。同理:系统惯量愈大,做加减速愈难。也就是加速时需要更大的电流(容易产生AL006警报),减速时产生回升能量也愈高(容易产生AL005警报)!


  处理方法:


  1) 换惯量小的马达。


  2) 外加回升电阻,可消耗更大的回升能量。


  3) 将DC Bus并联,获取更大的系统电容(目前此法暂不建议使用)。


  4) 更换外径不同的切刀,以适合不同范围的产品长度,使切长比接近1,可以让加减速缓和。


  5) 调整凸轮曲线,让加减速更平缓(搭配韧体V1.029 sub02以上版本)


  3. JL: 负载惯量;JM: 马达惯量;


  1) 较低负载惯量比,工作效果较佳,但是当JL / JM < 3 时,就不需要再特别增大JM 来降低 JL / JM ; 因为这样子JL+JM 就会更大了,不利整体加减速时间。


  2) 当连结的机构是较软的方式 (例如皮带,钢丝等)


  负载惯量比过大时(>10),当要加减速较快时,则容易表现不佳,例如:超调。


  横机就是4米长的皮带传动,这时候选择较高惯量会较佳。


  3) 当连结机构是直联或是刚性极高的,此时马达轴与负载可视为一体。


  i) 当应用是属于高频度的加减速来回或是走停运动,则低惯量马达效果较佳,但JL / JM > 5,低惯量马达的意义就变淡了。


  ii) 若应用是要求低速稳定性高,需抵抗外力做良好加工,则选择高惯量马达效果较佳。


  12、参数代号后所加注之特殊符号,代表什么意义,该注意什么?


  在设定参数时需要注意参数下列特殊符号:


  (★)只读缓存器,只能读取状态值,


  (▲)Servo On伺服启动时无法设定,


  (●)必须重新开关机参数才有效,


  (■)断电后此参数不记忆设定之内容值


  13、台达伺服参数分为那些群组?


  群组0:监控参数 (P0-xx) ; 群组1:基本参数 (P1-xx) ; 群组2:扩充参数 (P2-xx) ;


  群组3:通讯参数 (P3-xx) ; 群组 4:诊断参数 (P4-xx)


  14、若需要使用外接外部电阻该如何选用?是否有简易的方式可以方便选用?


  简易选择是依据使用者实际运转要求的容许频度,依据空载容许频度,来选择适当的回生电阻。其中空载容许频度,是以运转速度从0rpm到额定转速,再由额定转速到0rpm时,伺服马达在加速与减速过程,连续运转下最大操作的频度。其空载容许频度如下表所列,下表的数据为伺服驱动器空载容许频度(times/min)。


  当伺服马达带有负载时,容许频度因为负载惯量或运转速度的不同,而有所不同。其计算公式如下,其中m为负载/马达惯性比:


  以下提供外部回生电阻简易对照表。使用者可依据容许频度,选择适当的回生电阻。


  下表的数据为伺服驱动器空载时使用相对应的回生电阻的容许频度(times/min)。


  15、客户端调整的负载惯量比与实际的惯性比为何会不一样?


  有可能是下列的原因


  我们在负载惯量估测是有所限制条件如下


  负载惯量估测的限制


  1.到达 2000 RPM 之加减速时间需在 1秒以下


  2.回转速需在 200 RPM 以上。 3.负载惯量需为马达惯量的 100 倍以下4..外力或惯性比变化不得太剧烈。5.自动增益模式(固定惯量P2-32为3 或 5),负载惯量停止估测。


  回生电阻的用途为何?如何连接? 什么状况下需要使用外接回生电阻?


  回生电阻的用途主要用途为当马达的出力矩和转速的方向相反时,代表能量从负载端传回至驱动器内。此能量灌注DC Bus中的电容使得其电压值往上升。当上升到某一值时,回灌的能量只能靠回生电阻来消耗。 驱动器内含回生电阻,使用者也可以外接回生电阻。


  若使用外部回生电阻时需将P、D端开路、外部回生电阻应接于P、C端,若使用内部回生电阻时,则需将P、D端短路且P、C端开路。


  若内部回生电阻不足够消耗回灌的能量时且发生回生异常(ALE05),需要外接外部回生电阻。


  16、什么是刚性?


  低频度外力干扰的抵抗能力。


  惯性比 & 刚性的英文是什么?


  惯量比Ratio of load inertia to servo motor inertia (J_load /J_motor)


  惯量Inertia


  刚性 Stiffness


  17、台达伺服使用位置模式下控制, 外部脉波列输入型式分成那些类型?


  分为AB相脉波列、正转脉波列及逆转脉波列与脉波列+符号。


  询问惯性比的意义是什么?


  对伺服马达的负载惯量比:(J_load /J_motor)


  J_load为负载惯量


  J_motor为马达转子惯量


  在伺服系统选型时,除考虑马达的扭矩和额定速度等等因素外,我们还需要先计算得知机械系统换算到马达轴的惯量,再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的马达;在调试时,正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前题。


  18、台达伺服如何变更控制模式?


  将参数P1-01设定为所欲控制之模式后,设定好参数后,需将伺服驱动器重新上电后 ,便已修改控制之模式。


  Pt:位置控制模式(命令由端子输入)


  Pr:位置控制模式(命令由内部缓存器输入)


  S:速度控制模式(端子/内部缓存器


  T:扭矩控制模式(端子/内部缓存器)


  Sz:零速度/内部速度缓存器命令


  Tz:零扭矩/内部扭矩缓存器命令


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