1、2020/1/2606-99,VLT变频器专用运动状态(伺服)控制卡概述 王孟贤,2020/1/2606-99,目录 Contents: *VLT5000系列变频器经典数据 *什么是同步控制卡 ? *同步与位置控制卡是如何工作的 ? *由VLT5000的同步控制卡构成的控制系统与传统伺服系统相比有何不同？ *同步卡的基本构成 ; *光电编码器的结构及作用; *用同步控制卡构成用于系统; *如何评估用 “同步与位置控制卡”构成控制系统的控制精度?,2020/1/2606-99,VLT5000系列变频器的部分经典技术数据50ms 加减速时间； 0.003Hz 输出频率分辨率； 150% 额定扭矩过
2、载能力； 电机扭矩过载保护功能。,2020/1/2606-99,什么是同步控制卡 What is SyncPos :“同步与位置控制卡”和VLT5000系列变频器构成了具有伺服控制功能的组合系统； 安装 ( 内置 ) 于 VLT5000 系列变频器内部的 “同步与位置控制卡” 专门 用于实现交流异步电动机伺服运行 功能的控制系统 典型应用功能：- 单轴 / 多轴系统的高精度位置（相角）控制；- 多轴系统的高精度速度 / 位置（相角）同步控制；- 机械运动的往复定位控制。,同步与位置控制卡,2020/1/2606-99,“同步与位置控制卡 SyncPos”与VLT5000 的关系：,2020/1
3、/2606-99,完全可编程系统!,2020/1/2606-99,SyncPos 自带的输入输出端子与VLT5000 的输入输出端子 组成了 “组合系统” 的公共输入输出端子,2020/1/2606-99,组合系统的I/O条件：,*开关量输入端子：16路 24V， 可编程 *开关量输出端子：10路 24V， 可编程 *继电器输出端子：2路， 250/2A + 70V/1A *模拟量输入： 3路， （0 10V）X 2 ， 0/4 20 mA *模拟量输出： 2路，4 20 mA (与开关量共用端子号） *主轴编码器输入端子：1路 5V 线驱动，Fmax = 220 kHz *从动轴编码器输入端
4、子：1路 5V 线驱动， Fmax = 220 kHz,2020/1/2606-99,同步卡与位置控制卡是如何工作的？ How SyncPos option works:“同步与位置控制卡 SyncPos” 将从轴的运动状态（相角、速度）与主轴的运动状态 进行实时比较，并根据比较结果对从动轴的运行状态进行必要的调整； 用异步电动机实现高精度速度同步控制; 高精度位置( 角度)及位置( 角度 )同步控制 中速机械系统的伺服控制,2020/1/2606-99,n2 = k.n1 2 = k. 1,k: 传动比,“同步与位置控制卡” 的工作方式之一：,380V 动力电源输入,2020/1/2606-
5、99,由VLT5000的同步控制卡构成的控制系统与传统伺服系统相比有何不同？How benefit compared the SyncPos to a typical servo unit?,2020/1/2606-99,同步卡的基本构成 Basic of SyncPos: 完整的计算机系统: 硬件 - CPU、I / O、 系统软件 - 编程环境 专用编程语言 APOS- 应用软件 运行方式 - 在线- 离线,上电无条件运行 条件运行,VLT5000 控制卡,Fieldbus 现场总线接口卡,开关信号输入端子,开关信号输出端子,主轴编码器信号输入端子,编码器反馈输入端子,2020/1/260
6、6-99,VLT5000 “同步与位置控制卡 SyncPos”的使用方法,第一步：将购买“同步与位置控制卡”时同时获得的 “同步与位置控制卡”的编程软件APOS 装入计算机； 第二步：打开APOS 编译环境，并在该编译环境中建立一个新的项目； 第三步：在编译环境的书写窗口中编写程序； 第四步：将计算机与安装有“同步与位置控制卡”的VLT5000变频器系统（包括电机及编码器）连接； 第五步：使用编译程序中的 TESTRUN 工具对系统做 PID 参数的设置及优化处理； 第六步：动态调试事先书写好的程序； 第七步：将调试好的程序下载到“同步与位置控制卡”中； 第八步：关断变频器电源，拆除计算机与变
7、频器的连接电缆； 第九步：再次接通变频器的动力电源。,2020/1/2606-99,SyncPos 的软件功能,*单轴相角控制; *多轴相角、速度同步控制; *物理主轴及虚拟主轴同步方式； *上电自动机械复位控制方式 ( HOME 运行方式 ); *电子凸轮控制方式； *逻辑判断功能; *定时器控制； *内、外部中断控制； *基本计算功能; *定义变量; *定义字符串; * ,2020/1/2606-99,同步卡的运行,完全可编程序选件卡:在丹佛斯提供的专用编译环境下,由用户根据自身的应用需求,定义I/O 功能,编制 APOS 专用程序,然后下载驻留到选件卡中. 驻留同步功能程序卡: 用户根据
8、丹佛斯指定的 I/O 功能构成系统,按应用要求设置参数； 3） 驻留定位功能程序卡: 用户根据丹佛斯指定的 I/O 功能构成系统,按应用要求设置参数,2020/1/2606-99,同步卡的编译环境,程序说明行,APOS 程序体,程序状态说明拦,2020/1/2606-99,编程与调试:,1)在 SyncPos 的编译环境下逐条书写功能命令;-借助编程秘书功能 2）程序检查命令核查程序的语法 3）单步运行程序,程序检查结果,执行程序检查命令,2020/1/2606-99,APOS 的编程秘书及命令清单,SyncPos的命令流揽窗,命令说明拦,被选中的命令,命令要求的运动状态,2020/1/260
9、6-99,在线编辑平台上 的查询说明窗口,2020/1/2606-99,PID参数的整定,SyncPos提供了PID参数的调整测试程序，用户只需 根据实际需求设置并运行调整所设置的PID 数据即可方便 地完成PID参数整定。,2020/1/2606-99,参数设置窗口,PID 参数的设置,2020/1/2606-99,PID 参数的测试,2020/1/2606-99,2020/1/2606-99,光电编码器的安装: *采用双绞线电缆; *与电机电缆保持 200 mm 以上的距离; *长缆时须注意电压损失; *与电机转子轴的不同心度最大不得超过 0.3mm ( 使用连接器时 ). 编码器分辨率
10、( 每转 )的选择: 编码器的最大分辨率不得超过下列公式的计算值:分辨率 = = 220 kHz x 60 / n ( RPM )= 132 x 105 / n ( RPM ) n : 脉冲编码器的最高轴速.,最大脉冲频率 ( 220 k Hz ) x 60,脉冲编码器的轴速 ( RPM ),2020/1/2606-99,用同步卡构成应用系统 How to organise a system with SyncPos option.,位置（相角）控制:,2020/1/2606-99,粘胶纤维的牵伸,粘胶生产过程中的牵伸工艺：多轴按比例同步运行，各 级速比要求严格。,2020/1/2606-99
11、,定长切割系统举例：,2020/1/2606-99,应用举例,SyncPos 在跟踪裁剪设备上的应用:,跟踪裁剪工艺是定长切割工艺的一种,主要用于连续板材、线材的定长切割.其主要 特点是在被切割材料的运动过程中进行预定长度的切割.该工艺使的切割设备具有最高的 工作效率,能够非常有效地提高生产设备的单机产量.该工艺的主要技术特征是动态测量和 动态切割. 跟踪切割工艺对控制设备的要求: 1)极高的动态性能(特别是高速短材); 2)极高的同步控制能力(特别是在刀头的运动过程中); 3)足够的测量精度(取决于产品的精度要求).,跟踪切割的原理图如下:,2020/1/2606-99,2020/1/260
12、6-99,使用了丹佛斯SyncPos的板材(彩钢板生产线)动态切割机构:,2020/1/2606-99,使用了丹佛斯SyncPos的线材(汽车装饰条)切割机构:,2020/1/2606-99,SyncPos在齿轮磨削机械上的应用,在齿轮生产过程中,淬火后的毛坯 齿轮会有微量的尺寸变化,这在精密设 备中是不允许的,因而,需要对其进行 精密磨削以达到相关的设计要求.SyncPos的任务是保持被磨削齿轮 与磨削砂轮之间的同步运转.,2020/1/2606-99,如何预先评估用 “同步与位置控制卡”构成控制方案的控制精度?,同步控制卡构成的控制系统的控制精度取决于如下几个因素：1）系统的最高运行速度； 2）光电编码器的分辨率； 3）光电编码器的安装位置； 4）PID调节器的设置条件； 5）机械系统的技术条件。,2020/1/2606-99,n1,n2,i=n1/n2,
