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松下伺服上位控制如何实现?

松下伺服上位控制如何实现?

2019-11-04 10:56

松下伺服上位控制如何实现?

  伺服驱动器接受控制器的控制指令,然后通过动力线缆驱动伺服电机,而伺服电机的实时位置,通过编码器线缆反馈至伺服驱动器,形成闭环控制。很显然,这种模式下,伺服驱动器仅仅上充当了放大器的角色,这是绝大部分伺服的工作模式,比如松下、安川,富士,三菱,台达等等。

  还有部分伺服驱动器内置控制器功能,可以在驱动器内部进行编程,实现运动控制,能实现电子凸轮,相位同步等等运动控制功能等

  脉 冲 控 制

  上位机通过发送脉冲到松下伺服驱动器,来实现控制。在这种方式下,用脉冲频率来控制速度,用脉冲个数来控制位置。同样,伺服驱动器也会发送脉冲数,来告诉上位机,伺服电机的位置和速度。

  比如,我们约定伺服电机10000个脉冲旋转一圈,那么,当上位机发送10000个脉冲,伺服电机旋转一圈,实现位置控制。如果上位机在一分钟内发完这10000个脉冲,那么伺服电机的速度就是1r/min,如果实在一秒钟内发完,那么伺服电机的速度就是1r/s,也就是60r/min。

  低端PLC,数控系统,以及各种单片机系统一般都是采用这种模式,简单易行,成本低廉。很显然,当伺服轴数增加,这种控制方式的缺点就会显现出来,上位机硬件成本会增加,配线会很复杂,而且现场EMC不好的话,脉冲易丢失。所以,这种模式一般适合用在轴数比较少的场合。

  模 拟 量 控 制

  上位机通过发送模拟量到松下伺服驱动器,来实现控制。在这种方式下,用模拟量电压的大小来控制电机速度或者转矩。同样,伺服驱动器也可输出送脉冲数,来告诉上位机,伺服电机的位置和速度。

  例如,伺服电机3.02号参数设置成500【(r/min)/V】,也就是6V就对应3000 r/min,电机转速大小根据上位提供提供模拟量大小来决定。伺服电机3.19号参数设置成100,也就是10V对应100%的转矩,电机扭矩大小根据上位提供模拟量大小来决定。

  通 讯 方 式

  通讯方式就是专门为解决脉冲方式的不足而产生的,已经成为一种发展趋势,他把脉冲数和脉冲频率通过通讯的方式,发送给伺服驱动器,这种方式不但可以传递伺服电机的位置信息,还能传递各种状态信息,比如伺服电机的电流,扭矩以及伺服驱动器的故障代码等等,很显然,当轴数多的时候,这种方式的优势不言而喻。

  一、RTEX通讯:

  松下伺服RTEX通讯完全满足了运动控制高速指令传输、稳定可靠、抗干扰、高同步性的性能要求。这也正是未来设备对总线的核心诉求:高速、高精、高抗噪性能。

  而RTEX通过数据进行指令传输,指令可以达到4Gpulse/s,即使以8388608pulse/圈的分辨率运行在6000rpm下都绰绰有余。

图1 RTEX与脉冲列指令对比

激光加工机、液晶面板点胶机等方面, 可通过进行高速微小的圆弧插补用途提升精度

图2 位置指令与RTEX指令平滑度比较

  上图可以很容易理解脉冲指令方式和总线方式指令的区别:

  总线可以带来设备性能的巨大提升,速度精度要求高的应用才会选择总线方式,价格也会偏高,且作为高应用,价格下不来。但是基于当前设备的升级要求,除了半导体、液晶设备、电子元器件贴装设备这类传统高速高精的代表,越来越多的设备,比如机器人、数控机床、纺织经编、锂电光伏、木工、石材等设备开始加入总线控制阵列。高速、高精正是RTEX可以带来的重要价值。

“抗噪性能”是对工业总线的基本的要求

  半导体、液晶面板等需要24小时不间断生产的场景,即便是偶发的停机也是不允许的。通信干扰易引发设备停机,而RTEX在抗噪性能上有着良好表现,其抗噪技术在各类运控总线中较好。

法宝一:更短的数据帧

  整个数据帧只留下前部的前导帧头和RTEX帧头,较小的帧头更易于实现实时控制,同时有独特的校验及数据复原算法,相对于冗长的多层以太网数据帧结构,更不易受到干扰。

  通过简化通信数据包、实现高速实时控制

图3 通讯格式

法宝二:冗余数据帧

  可以设定指令更新周期和通信周期1:1或者1:2。当设定1:2时,每次指令更行周期发送2次相同的数据帧,从而实现数据帧冗余,即使某一个数据帧发生数据丢失对整体通信也毫无影响。

  在指令更新周期不变的情况下缩短通信周期, 相应传达时间将缩短

图4 通讯周期

法宝三:已申请专利的数据帧修复功能

  数据修复可以保障数据由于噪声干扰受到一定程度破坏的情况下,也可以在该通信周期内将数据复原,这种状况下即使后续数据无法即刻跟上,数据帧也能在同一通信周期内复原,完全不影响整体通信。

  每节点处进行错误修正实现高抗噪性

图5 数据帧修复

法宝四:环形拓扑结构

  保障数据通信的单向环形传输,从而不会因双向传输而占用信道,避免数据交叉产生的影响。

 

图6 拓扑结构

  有了上述四项法宝,通信网络的抗噪性能得到充分保障,进而保证设备的稳定性,这也是RTEX总线在对抗干扰问题上,通过多层保障机制,实现“皮实”通信的基础。

二、Ethercat通讯:

· 通讯周期 125us

· 不需要专用的硬件、可实现基于PC的主站(上位控制器)

· 可进行各种从站和系统升级

· 实现了高精度的同位控制

图7 Network 比较

三、Modbus通讯方式:

基本配置

PLC:FP-X0 L40MR

伺服:A6SG系列

图8 MODBUS 通讯

系统特点

· 性价比高

· PLC无需专用的脉冲通道

· X0系列I/O点数最大可扩展236点

· 控制轴数多(最大31轴)

· 接线方便,减少配线

· 及时反馈轴状态

· 伺服参数可读写

· 可执行定位(增量式/绝对式)

· 可执行回原点

· 每轴最多256条定位指令

串行通信控制模式

· 对应多种PLC支持的开放网络“MODBUS-RTU”

· 对应RS232/RS485两种通信

· 可以定位、收集来自上们的驱动信息(负载率及寿命作息等)、参数的写入

图9 MODBUS 指令代码说明

X2通信口引脚定义

图10 MODBUS 通讯端口定义

MODBUS RTU可对应通信波特率[ bps]

2400、4800、9600、38400、19200、57600、115200、230400

使用RS232物理层的情况

将Pr5.37[Modbus连接设置]设置为1,可以通过RS232进行1:1的Modbus通信。

图11 Modbus RTU 接线

使用RS485物理层的情况

  将Pr5.37[Modbus连接设置]设置为2,可以通过RS485进行1:N的

  Modbus(N最大31轴)

可作MODBUSRTU的驱动器

图12 松下伺服驱动器型号说明

松下PLC用MODBUSRTU控制A6驱动器示例程序1

图13 松下PLC编程案例

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