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SIEMENS/西門子中國總代理 1984年:西門子為中國建設了條高壓直流輸電線 在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統隨著計算機控制的發展因為心Plessey公司的持有人在訪德期間參觀了西門子在慕尼黑的總部!!正如創新工業知其道用奇妙!期望我此刻給您的報價,期望您對我的相信。讓我們為以后的合作,為以后長遠的合作共同努力!
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PLC 控制伺服電機應用實例,寫出組成整個系統的 PLC 模塊及外圍器件,并附相關程序。
PLC 品牌不限。
以松下 FP1 系列 PLC 和 A4 系列伺服驅動為例,編制控制伺服電機定長正、反旋轉的 PLC 程序并設計外 圍接線圖,此方案不采用松下的位置控制模塊 FPG--PP11 等,而是用晶體管輸出式的 PLC,讓 其特定輸出點給出位置指令脈沖串,直接發送到伺服輸入端,此時松下 A4 伺服工作在位置模式。
在 PLC 程序中設定伺服電機旋轉速度,單位為(rpm),設伺服電機設定為 1000 個脈沖轉一圈。
PLC 輸出脈沖頻 率=(速度設定值/6)*100(HZ)。
假設該伺服系統的驅動直線定位精度為± 0.1mm,伺服電機每轉一圈滾 珠絲杠副移動 10mm,伺服電機轉一圈需要的脈沖數為 1000,故該系統的脈沖當量或者說驅動分辨率為 0.01mm(一個絲);PLC 輸出脈沖數=長度設定值*10。
以上的結論是在伺服電機參數設定完的基礎上得出的。
也就是說,在計算 PLC 發出脈沖頻率與脈沖前,先 根據機械條件,綜合考慮精度與速度要求設定好伺服電機的電子齒比!大致過程如下: 機械機構確定后,伺服電機轉動一圈的行走長度已經固定(如上面所說的 10mm),設計要求的定位精度 為 0.1mm(10 個絲)。
為了保證此精度,一般情況下是讓一個脈沖的行走長度低于 0.1mm,如設定一個脈沖 的行走長度為如上所述的 0.01mm, 于是電機轉一圈所需要脈沖數即為 1000 個脈沖。
此種設定當電機速度 要求為 1200 轉/分時, PLC 應該發出的脈沖頻率為 20K。
松下 FP1---40T 的 PLC 的 CPU 本體可以發脈沖 頻率為 50KHz,完全可以滿足要求。
如果電機轉動一圈為 100mm,設定一個脈沖行走仍然是 0.01mm,電機轉一圈所需要脈沖數即為 10000 個脈沖,電機速度為 1200 轉時所需要脈沖頻率就是 200K。
PLC 的 CPU 輸出點工作頻率就不夠了。
需要 位置控制專用模塊等方式。
有了以上頻率與脈沖數的算法就只需應用 PLC 的相應脈沖指令發出脈沖即可實現控制了。
假設使用松下 A4 伺服,其工作在位置模式,伺服電機參數設置與接線方式如下: 一、按照伺服電機驅動器說明書上的“位置控制模式控制信號接線圖”接線: pin3(PULS1),pin4(PULS2)為脈沖信號端子,PULS1 連接直流電源正極(24V 電源需串連 2K 左右的電 阻),PULS2 連接控制器(如 PLC 的輸出端子)。
pin5(SIGN1),pin6(SIGN2)為控制方向信號端子,SIGN1 連接直流電源正極(24V 電源需串連 2K 左右 的電阻),SIGN2 連接控制器(如 PLC 的輸出端子)。
當此端子接收信號變化時,伺服電機的運轉方向改變。
實際運轉方向由伺服電機驅動器的 P41,P42 這兩個參數控制,pin7(com+)與外接 24V 直流電源的正極相 連。
pin29(SRV-0N), 伺服使能信號, 此端子與外接 24V 直流電源的負極相連, 則伺服電機進入使能狀態, 通俗地講就是伺服電機已經準備好,接收脈沖即可以運轉。
上面所述的六根線連接完畢(電源、編碼器、電機線當然不能忘),伺服電機即可根據控制器發出的脈沖 與方向信號運轉。
其他的信號端子,如伺服報警、偏差計數清零、定位完成等可根據您的要求接入控制器 構成更完善的控制系統。
二、設置伺服電機驅動器的參數。
1、Pr02----控制模式選擇,設定 Pr02 參數為 0 或是 3 或是 4。
3 與 4 的區別在于當 32(C-MODE)端子為 短路時,控制模式相應變為速度模式或是轉矩模式,而設為 0,則只為位置控制模式。
如果您只要求位置 控制的話,Pr02 設定為 0 或是 3 或是 4 是一樣的。
2、Pr10,Pr11,Pr12----增益與積分調整,在運行中根據伺服電機的運行情況相應調整,達到伺服電機運 行平穩。
當然其他的參數也需要調整(Pr13,Pr14,Pr15,Pr16,Pr20 也是很重要的參數),在您不太熟悉前 只調整這三個參數也可以滿足基本的要求. 。
3、 Pr40----指令脈沖輸入選擇, 默認為光耦輸入(設為 0)即可。
也就是選擇 3(PULS1), 4(PULS2), 5(SIGN1), 6(SIGN2)這四個端子輸入脈沖與方向信號。
4、Pr41,Pr42----簡單地說就是控制伺服電機運轉方向。
Pr41 設為 0 時,Pr42 設為 3,則 5(SIGN1), 6(SIGN2)導通時為正方向(CCW), 反之為反方向(CW)。
Pr41 設為 1 時, Pr42 設為 3,則 5(SIGN1), 6(SIGN2) 斷開時為正方向(CCW),反之為反方向(CW),正、反方向是相對的,看您如何定義了,正確的說法應該為 CCW,CW 。
5、Pr48、Pr4A、Pr4B----電子齒比設定。
此為重要參數,其作用就是控制電機的運轉速度與控制器發 送一個脈沖時電機的行走長度。
其公式為: 伺服電機每轉一圈所需的脈沖數=編碼器分辨率 × Pr4B/(Pr48 × 2^Pr4A) 伺服電機所配編碼器如果為:2500p/r 5 線制增量式編碼器,則編碼器分辨率為 10000p/r
如您連接伺服電機軸的絲桿間距為 20mm,您要做到控制器發送一個脈沖伺服電機行走長度為一個絲 (0.01mm)。
計算得知:伺服電機轉一圈需要 2000 個脈沖(每轉一圈所需脈沖確定了,脈沖頻率與伺服電機 的速度的關系也就確定了) 。
三個參數可以設定為: Pr4A=0, Pr48=10000, Pr4B=2000, 約分一下則為: Pr4A=0, Pr48=100, Pr4B=20。
從上面的敘述可知:設定 Pr48、Pr4A、Pr4B 這三個參數是根據我們控制器所能發送的脈沖頻率與 工藝所要求的精度。
在控制器的發送脈沖頻率確定后,工藝精度要求越高,則伺服電機能達到的 速度越低。
松下 FP1---40 T 型 PLC 的程序梯型圖如下:
S7—200 PLC 在數字伺服電機控制中的應用 首先了解 plc 如何控制伺服電機 1、電機的連線及控制 本應用實例選擇的是位置控制模式,脈沖輸入方式有集電極開路方式和差動驅動方式兩種,為了方便 的實現同時對兩部電機的控制,采用差動驅動方式。
與 PLC 的接線圖如圖所示。
PLC 與伺服放大器接線圖 圖中 L+為公共 PLC 端子,接 24VDC 正端,通過控制內部晶體管的開關使得輸出 Q 呈現不同的電平信號 或發出脈沖信號。
L+一 PG—P lM—L+為脈沖輸入回路,PLC 控制該回路中的發光二極管的亮滅,形成脈 沖編碼輸入。
L+一 NG—NP 一 1M— L+為電機旋轉方向控制回路,當該回路的發光二極管點亮時,電機正 轉,否則反轉。
由于伺服放大器內部電阻只有 100 歐,為 了防止電流過大燒壞內部的發光二極管,需要外接電阻 R,其阻值的計算如下: 根據公式(1),可以選擇 R=3.9KO 2、電子齒比 數字交流伺服系統具有位置控制的功能,可通過上位控制器發出位置指令脈沖。
而伺服系統的位置反饋脈 沖當量由編碼器的分辨率及電機每轉對應的機械位移量等決定。
當指令脈沖當量與位置反饋脈沖當量二者 不一致時,就需要使用電子齒使二者匹配。
使用了電子齒功能,就可以任意決定一個輸入脈沖所相當 的電機位移量。
具有電子齒功能的伺服系統結構如圖 3 所示。
若機械傳動機構的螺距為 w,指令脈沖當 量為△L,編碼器每轉脈沖數為 P,又考慮到一般電機軸與傳動絲杠為直接相連,則位置反饋脈沖當量△ =W /4P。
具有電子齒功能的伺服系統結構圖 由于脈沖當量與反饋脈沖當量不一定相等,就需要使用電子齒比來建立兩者的關系。
具體計算公式為: AL=3M ×CMX / CDV 。
因此根據一個指令脈沖的位置當量和反饋脈沖的位置當量,就可以確定具體的電子齒比。
三菱該系列 伺服電機的電子齒比的設定范圍 對于輸入的脈沖,可以乘上其中任意倍率使機械運行。
下面是 plc 控制私服的具體應用 3、PI C 控制原理及控制模型 本例采用了西門子 s7.200 系列 CPU226 作為主控制器。
它是 s7.200 系列中的 PLC,本機自 帶 24 個數字輸人口、l6 個數字輸出口及兩個 RS-422/485 串行通訊口,多可擴展 7 個應用模塊 j。
實 際項目中, 通過擴展 EM231 模擬量輸入模塊來采集電壓信號, 輸入的模擬信號可在 0~10V± 5V、 0~20mA 等多種信號輸入方式中選擇。
終,PLC 根據輸入電壓信號的大小控制脈沖發送周期的長短,從而達到控 制伺服電機速度的目的。
3.1 高速數字脈沖輸出 西門子 s7.200 系列 AC/DC/DC(交流供電,直流 I/O)類型 PLC 上集成了兩個高速脈沖輸出口,兩 個高速脈沖輸出口分別 通過 Qo.0、Qo.1 兩個輸出端子輸出,輸出時可選擇 PWM(脈寬調制)和 PIO(脈沖串)方式。
PIO 方式每 次只能發出固定脈沖,脈沖開始發送后直到發送完畢才能開始新的脈沖串;PWM 方式相對靈活,在脈沖 發送期間可隨時改變脈沖周期及寬度,其中脈沖周期可以選擇微秒級或毫秒級。
3.2 PID 功能特性 該系列 PLC 可以通過 PID 回路指令來進行 PID 運算,在一個程序中多可以用 8 條 PID 指令,既 多可同時實現 8 個 PID 控制算法。
在實際程序設計中,可用 STEP 7-Micro/Win 32 中的 PID 向導程序來完成一個閉環控制過程 的 PID 算法,從而提高 程序設計效率。
3.3 控制模型 控制模型方框圖如下圖所示, 其中 Uset 為極間電壓給定值(此時產氣狀態), 為極間電壓采樣值, Uf Vout 為伺服電機 運轉速度。
通過對電弧電壓采樣值與弧間電壓給定值的比較并經過 PLC 的 PID 調節回路控制, 可以得出用 于控制伺服電機旋 轉的脈沖發送周期 T,從而使伺服電機的送棒速度不停的得到調整,這樣就達到了控制兩極間距的目的。
保證了兩極間距的 相對穩定,也就保證了極間電壓的穩定性。
PID 調節控制原理框圖 根據極間距對極間電壓的影響,可以設定 PLC 的 PID 調節回路調整策略如下: Uset—uf<0,T 減小; Uset—uf>0,T 增大。
通過上述控制方法,能夠比較精確的實現對 UF 的控制。
西門子伺服電機有哪幾種?有防爆電機嗎? 本期給大家簡單介紹一下西門子伺服電機的分類和應 用。
1. 西門子伺服電機有哪幾種呢?1FK7 系列: 1FK7 電 機是緊湊型永磁同步電機。
1FK7 電機具有多種選件、減速 裝置和編碼器及廣泛的產品范圍,能夠很好地用以替代任何 應用,因此能夠滿足先進機械設備不斷提升的要求。
1FT7 系列: 1FT7 電機可滿足動態性能、轉速設定范圍、 軸和法蘭精度這些方面的苛刻要求。
此系列電機配備了為 先進的編碼器技術,并針對完全數字化驅動和控制系統上的 運行進行了優化。
伺服電機 1PH8 系列產品: SIMOTICS M-1PH8 系列電機是 新一代電機,可廣泛應用于各種運動控制設備和機械。
該系 列電機基于靈活的模塊式原理,分為異步電機和緊湊型同步 電機,既可采用強制風冷也可采用水冷。
該系列電機擁有強 大的擴展能力,例如,可以通過不同的軸承方案擴展應用的 范圍。
在 SINAMICS S120 驅動系統上,用戶可以自由選擇采用矢 量控制還是伺服控制,相應地,使用 1PH8 電機系列時,用 戶可以選擇采用異步電機還是同步電機。
現在,通過變頻器 和電機之間這種靈活的協調工作,可以更為輕松地應對極端 的工作周期、短暫的控制上升時間以及轉速、轉矩和定位方
面的高精度任務。
2. 有抗化學腐蝕性能較高的伺服電機嗎?SIMOTICS S 1FT7 和 1FK7 (第二代)伺服電機了抗化學腐蝕性能較 高的型號。
通過新選件 N16(根據 DIN EN ISO 4628-1 進行 測試),某些訂貨號的等級可達到此性能。
例如,這些型號電 機的典型應用為食品生產系統。
應用說明: 帶有選件 N16 的電機適合在對電機漆層的保護性能有著較 高要求的所有領域中使用。
這些要求可能包括抗酸(如磷酸)、 抗浸洗(如活性氯)、 抗消毒劑(如雙氧水和過乙酸)、 抗鹽水等。
漆層系統 PSPremium 已在 1.5–13 的 pH 范圍內, 使用各 種工業用清洗劑進行了測試。
3. SIMOTICS S-1FK7 可以用在環境中嗎?1FK7 第二代 產品,適用于危險區域 Zone 2/22 ,需訂購選項 M03 和 M39 (1) 在含有易爆氣體的區域內使用:選項 M03 在訂購選項 M03 并滿足特定使用條件時, 第二代 1FK7 電 機適合在含有易爆氣體的區域 (組別 II、類別 3G (Zone 2), 溫度組別 T1 至 T3) 中使用,并符合歐盟指令 94/9/EC 的 規定。
電機上的標識: EEx II 3 G Ex nA IIB T3 Gc -15°C ≤ Ta ≤ +40°C
(2) 在含有易爆粉塵的區域內使用:選項 M39 在訂購選項 M39 并滿足特定使用條件時, 第二代 1FK7 電 機適合在含有易爆粉塵的區域 (組別 II、 類別 3D (Zone 22), 表面溫度 160°C) 中使用,并符合歐盟指令 94/9/EC 的規定。
電機上的標識:EEx II 3 D Ex tc IIIB -15°C ≤ +40°C 帶有選項 M03 和 M39 的電機在與其它選件和電機型號進 行組合的能力方面有一定限制。
只允許使用以下編碼器: 另外,只能與以下選件結合使用:B02 (驗收測試證書) N05 (備選軸伸) P90、P98 (數量包裝) Q31 (金屬銘牌) Xxx (特殊顏色)Y84 (銘牌上標明客戶數據) T160°C Dc IP64
德國制造是全球所有認可的,而西門子作為德國企業的的代表之一,其質量是毋庸置疑的。客戶的口碑是選擇西門子系統的有力佐證:西門子伺服系統可實現動態定位和精確的運動控制序列,而豐富的西門子伺服電機產品結構緊湊,可實現卓越的動態特性和運行效率。
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一、西門子伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類
交流伺服電機的基本構造與交流感應電動機(異步電機)相似。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf,接恒定交流電壓,利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化,達到控制電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節特性的非線性度指標嚴格(要求分別小于10%~15%和小于15%~25%)等特點。
直流伺服電機基本構造與一般直流電動機相似。電機轉速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E為電樞反電動勢,K為常數,j為每極磁通,Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流,Ra為電樞電阻,改變Ua或改變φ,均可控制直流伺服電動機的轉速,但一般采用控制電樞電壓的方法,在永磁式直流伺服電動機中,勵磁繞組被磁鐵所取代,磁通φ恒定。直流伺服電動機具有良好的線性調節特性及快速的時間響應。
二、西門子直流伺服電機和西門子交流伺服電機和優缺點
1)直流伺服電機的優點和缺點
優點:速度控制精確,轉矩速度特性很硬,控制原理簡單,使用方便,價格便宜。
缺點:電刷換向,速度限制,附加阻力,產生磨損微粒(無塵易爆環境不宜)
2)交流伺服電機的優點和缺點
優點:速度控制特性良好,在整個速度區內可實現平滑控制,幾乎無振蕩,90%以上的高效率,發熱少,高速控制,高精確度位置控制(取決于編碼器精度),額定運行區域內,可實現恒力矩,慣量低,低噪音,無電刷磨損,免維護(適用于無塵、易爆環境)
缺點:控制較復雜,驅動器參數需要現場調整PID參數確定,需要更多的連線。
三、西門子伺服電機原理
交流伺服電動機
交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組,一個是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf上;另一個是控制繞組L,聯接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。
交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性,無“自轉”現象和快速響應的性能,它與普通電動機相比,應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式:一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子,為了減小轉子的轉動慣量,轉子做得細長;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子,杯壁僅0.2-0.3mm,空心杯形轉子的轉動慣量很小,反應迅速,而且運轉平穩,因此被廣泛采用。
交流伺服電動機在沒有控制電壓時,定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場,轉子靜止不動。當有控制電壓時,定子內便產生一個旋轉磁場,轉子沿旋轉磁場的方向旋轉,在負載恒定的情況下,電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化,當控制電壓的相位相反時,伺服電動機將反轉。
交流伺服電動機的工作原理與電容運轉式單相異步電動機雖然相似,但前者的轉子電阻比后者大得多,所以伺服電動機與電容運轉式異步電動機相比,有三個顯著特點:
l起動轉矩大:由于轉子電阻大,使轉矩特性(機械特性)更接近于線性,而且具有較大的起動轉矩。因此,當定子一有控制電壓,轉子立即轉動,即具有起動快、靈敏度高的特點。
l運行范圍寬:運行平穩、噪音小。
l無自轉現象:運轉中的伺服電動機,只要失去控制電壓,電機立即停止運轉。
1、交流伺服電機
(1)籠型兩相交流伺服電機(細長籠型轉子、機械特性近似線性、體積和勵磁電流小、小功率伺服、低速運轉不夠平滑)
(2)非磁性杯型轉子兩相交流伺服電機(空心杯轉子、機械特性近似線性、體積和勵磁電流較大、小功率伺服、低速運轉平滑)
(3)鐵磁杯型轉子兩相交流伺服電機(鐵磁材料杯型轉子、機械特性近似線性、轉子轉動慣量大、齒槽效應小、運行平穩)
(4)同步型永磁交流伺服電機(由永磁同步電機、測速機及位置檢測元件同軸一體機組,定子為3相或2相,磁性材料轉子,必須配驅動器;調速范圍寬、機械特性由恒轉矩區和恒功率區組成,可連續堵轉,快速相應性能好,輸出功率大,轉矩波動小;有方波驅動和正弦波驅動兩種方式,控制性能好,為機電一體化產品)
(5)異步型三相交流伺服電機(轉子與籠型異步電機相似,必須配驅動器,采用矢量控制,擴大了恒功率調速范圍,多用于機床主軸調速系統)
2、直流伺服電機
(1)印制繞組直流伺服電機(盤形轉子、盤形定子軸向粘接柱狀磁鋼,轉子轉動慣量小,無齒槽效應,無飽和效應,輸出轉矩大)
(2)線繞盤式直流伺服電機(盤形轉子、定子軸向粘接柱狀磁鋼,轉子轉動慣量小,控制性能優于其他直流伺服電機,效率高,輸出轉矩大)
(3)杯型電樞永磁直流電機(空心杯轉子,轉子轉動慣量小,適用于增量運動伺服系統)
(4)無刷直流伺服電機(定子為多相繞組,轉子為永磁式,帶轉子位置傳感器,無火花干擾,壽命長,噪聲低)
3、力矩電機
(1)直流力矩電機(扁平結構,極數槽數換向片數串聯導體數多;輸出轉矩大,低速或堵轉下可連續工作,機械和調節特性好,機電時間常數小)
(2)無刷直流力矩電機(與無刷直流伺服電機結構相似,但為扁平狀,極數槽數串聯導體數多;輸出轉矩大,機械和調節特性好,壽命長,無火花,噪聲低)
(3)籠型交流力矩電機(籠型轉子,扁平結構,極數槽數多,啟動轉矩大,機電時間常數小,可長期堵轉運行,機械特性較軟)
(4)實心轉子交流力矩電機(鐵磁材料實心轉子,扁平結構,極數槽數多,可長期堵轉,運行平滑,機械特性較軟)
4、步進電機
(1)反應式步進電機(定轉子均由硅鋼片疊成,轉子鐵心上無繞組,定子上有控制繞組;步距角小,啟動與運行頻率較高,步距角精度較低,無自鎖力矩)
(2)永磁步進電機(永磁式轉子,徑向磁化極性;步距角大,啟動與運行頻率低,有保持轉矩,消耗功率比反應式小,但須供正、負脈沖電流)
(3)混合式步進電機(永磁式轉子,軸向磁化極性;步距角精度高,有保持轉矩,輸入電流小,兼有反應式和永磁式兩者的優點)
5、開關磁阻電機
(定轉子均由硅鋼片疊成,都為凸極式,與極數相接近的大步距反應式步進電機結構相似,帶有轉子位置傳感器,轉矩方向與電流方向無關,調速范圍小,噪聲大,機械特性由恒轉矩區、恒功率區、串勵特性區三部分組成)
交流伺服電機的轉子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性,無“自轉”現象和快速響應的性能,它與普通電動機相比,應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。
SIEMENS伺服電機的性能比較
SIEMENS伺服電機電機作為一種開環控制的系統,和現代數字控制技術有著本質的。在目前國內的數字控制系統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。 一、控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生產的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以三洋全數字式交流伺服電機為例,對于帶標準2000線編碼器的電機而言,由于驅動器內部采用了四倍頻技術,其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。 二、低頻特性不同 步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。 交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統調整。 三、矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其zui高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。 四、過載能力不同 步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其zui大轉矩為額定轉矩的二到三倍,可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。 五、運行性能不同 步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。 六、速度響應性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好,以山洋400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述,交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。
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