摘要:本文主要介紹英威騰DA200高性能交流伺服系統全閉環(huán)控制功能在高精度外圓磨床上的應用。

關(guān)鍵字:英威騰DA200伺服、磨床、全閉環(huán)、高精度

1、磨床設備及工藝簡(jiǎn)介

1．1磨床是利用磨具對工作表面進(jìn)行磨削加工的機床。大多數的磨床是使用高速旋轉的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數的是使用油石，砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。 

設備結構示意圖

1.2工藝簡(jiǎn)介 

通常磨具旋轉為主運動(dòng)，工作的旋轉與移動(dòng)或磨具的移動(dòng)為進(jìn)給運動(dòng)。磨床因其加工效率高、應用范圍廣、適應性強、使用成本低、操作安全方便等特點(diǎn)而深受用戶(hù)親睞。磨削是一種彈性磨削，是一種具有磨削、研磨、拋光多種作用的復合加工工藝。

2、磨床設備市場(chǎng)簡(jiǎn)介

目前部分國內企業(yè)已能生產(chǎn)較低端的數控刀具磨床，高端數控刀具磨床仍以進(jìn)口為主。隨著(zhù)國內企業(yè)技術(shù)的積累，已經(jīng)大大縮小與國際領(lǐng)先企業(yè)之間的差距，國產(chǎn)數控刀具磨床在性?xún)r(jià)比上的優(yōu)勢開(kāi)始顯現，內需方面進(jìn)口替代開(kāi)始加速，出口方面數控刀具磨床比例正在逐步增加，出口開(kāi)始提速。數控磨床正處在行業(yè)景氣度上升期。

本行業(yè)目前選用的伺服品牌大致有：日本安川∑Ⅱ、∑5系列、三菱J2S、J3、J4系列、臺達A2系列交流伺服、英威騰DA200系列交流伺服。數控磨床對交流伺服的要求非?？量?，100次連續加工重復定位精度誤差≤2μm,磨削后的尺寸誤差≤1μm，國內磨削加工工況比較惡劣，例如電壓不穩、高溫高濕、高污染等。由于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格很高，售后服務(wù)很難滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，給客戶(hù)的生產(chǎn)成本、機床信譽(yù)、服務(wù)質(zhì)量增加了很多的麻煩和負擔。因此客戶(hù)一直在尋找性?xún)r(jià)比更高的、服務(wù)更及時(shí)周到的國產(chǎn)伺服品牌。而英威騰DA200憑借高精度、高響應、全閉環(huán)、高性?xún)r(jià)比的超強性能及定制化服務(wù)贏(yíng)得了客戶(hù)的認可。

3、應用方案介紹

3．1全閉環(huán)伺服系統與半閉環(huán)伺服系統的區別

半閉環(huán)是指數控系統發(fā)出指令，伺服接受指令，然后執行，在執行的過(guò)程中，伺服本身的編碼器進(jìn)行位置反饋給伺服，伺服自己進(jìn)行偏差修正，伺服本身誤差可避免，但是機械誤差無(wú)法避免，因為數控系統不知道 。

全閉環(huán)是指伺服接受指令，然后執行，執行的過(guò)程中，在機械裝置上有位置反饋的裝置，直接反饋給數控系統，數控系統通過(guò)比較，判斷出與實(shí)際偏差，給伺服指令，進(jìn)行偏差修正。  

3．2全閉環(huán)的重要部件——光柵尺

光柵尺，也稱(chēng)為光柵尺位移傳感器（光柵尺傳感器），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺經(jīng)常應用于數控機床的閉環(huán)伺服系統中，可用作直線(xiàn)位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應速度快的特點(diǎn)。

3.  3半閉環(huán)磨床的控制方案 

絲桿有導程間隙，來(lái)回加工運行不確定的誤差一直在。 

機械傳動(dòng)運行時(shí)間越長(cháng)，磨損越厲害，加工不確定誤差也會(huì )在增大。

3．4 INVT磨床控制方案 

3．4．1 系統配置圖

3．4．2電氣選型配置

3．4．3方案優(yōu)勢

3．4．3．1.支持外接負載端安裝的光柵尺，實(shí)現全閉環(huán)控制，降低機械傳動(dòng)背隙影響，更加確保機器終端定位精度。

3．4．3．2直接測量外部負載行程，有效地克服了由于機械磨損造成的傳動(dòng)誤差加大的困擾。 

4、伺服調試及參數設置

4．1伺服接線(xiàn)圖

4．2控制線(xiàn)信號接線(xiàn)

控制模塊為NPN型(共陰極) 

若不需要方向信號，只需接38腳OCP接24V+和24腳PULSE-接PLC脈沖輸出。

4．3伺服參數設置表

4．4 USB通信的在線(xiàn)示波器通道波形

4．5伺服調試主要步驟：

4．5．1.模式設置為全閉環(huán)，P0.03=6. 

4．5．2.設置正確的電子齒輪比；P0.22設置為0. 電機為17位絕對值，外部光柵尺分頻分子P4.60設置為 131072.電機轉一圈同時(shí)絲桿行進(jìn)一圈行程為5mm,光柵尺的分辨率為1um,外部光柵尺分頻分母P4.61設置為5000. 

4．5．3.學(xué)習好慣量，打開(kāi)在線(xiàn)慣量整定有效，P1.00=1.使P1.01與觀(guān)測值基本相符，否則，繼續學(xué)。

4．5．4.將增益調高，此機剛性P1.03調到17.

4．5．5.開(kāi)關(guān)量配置：DI1為反向驅動(dòng)禁止，DI2為正向驅動(dòng)禁止。p3.40=1.DI6為使能，DO3為故障輸出。

4．6伺服常見(jiàn)問(wèn)題及處理

全閉環(huán)各種場(chǎng)合應用如果不恰當容易飛車(chē)，首先P4.62設置光柵尺方向須與伺服電機一致，若不一樣，需要方向取反，否則會(huì )飛車(chē)。此外，還可將p4.33位置超差脈沖范圍設小到合適值，默認值為100000.同時(shí)最大速度限制P4.31也可以設置限到合適的值。這樣可以防止誤操作引發(fā)的飛車(chē)，比如使能斷了，上位還一直在發(fā)脈沖，超過(guò)p4.33伺服就報警了。從而防止一加上使能就會(huì )飛車(chē)的現象。

5、方案總結：

a)重復定位精度為2um以?xún)?，達到了客戶(hù)的要求。

b)與半閉環(huán)控制相比，半閉環(huán)新機機械無(wú)磨損，雖然可以通過(guò)補償來(lái)克服絲桿導程間隙，但是時(shí)間長(cháng)了，磨損度不確定，加工誤差加大，而全閉環(huán)系統很好的解決了這個(gè)硬傷問(wèn)題，為客戶(hù)創(chuàng )造最大的價(jià)值。

c)全閉環(huán)功能使得DA200在運動(dòng)精度、輸出柔性、速度和加速度控制優(yōu)勢十分明顯，一舉打破了進(jìn)口伺服的堅冰,成為行業(yè)翹楚。

關(guān)于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的工業(yè)自動(dòng)化和能源電力領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有16家控股子公司，分駐于全國的12大研發(fā)中心，申請各類(lèi)專(zhuān)利800多件，依托于電力電子、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)控制、信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，主要產(chǎn)品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統、伺服系統、PLC、HMI、SVG、UPS、電機和電主軸、光伏逆變器、軌道交通牽引系統、新能源汽車(chē)電控系統等。英威騰現有員工2500多人，大型生產(chǎn)基地3個(gè)，營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò )遍布國內及海外60多個(gè)國家和地區。