不用位控模块的Modicon 17D 伺服系统应用

摘 要在以往伺服系统中，位置控制模块扮演着非常重要的角色，新伺服系统不用定位模块，通过把伺服电机的反馈直接送给伺服驱动器自己处理，不但控制性能更好，而且成本更低。本文介绍改造过程中去掉定位模块，直接使用17D伺服控制器，实现多任务、多速度的控制方案，以及该方案实施过程中需要解决的技术难题和应该注意的事项。

【关键词】17D伺服放大器 MB+ unilink 跟随误差

1 概述

在不用位控模块的系统中，17D系列伺服放大器的输入数量有限，用来控制多个任务没法实现，这就需要增加一个输入输出扩展接口板来增加伺服系统的输入以便达到控制多任务的目的，这种方式实现起来比较简单，但是任务的位置、速度、加速度等参数必须得用装了UNILINK的PC机在线才能修改，这适合用于参数不经常修改的场合。由于我们需要经常能够方便的修改参数，就选用了另外一种用MB+网络控制伺服的方式，这种方式就是把控制PLC和所要控制的伺服放大器组成一个小型的MB+网络，所有的运动参数都通过PLC再传到每一个伺服放大器的存储器中，然后通过控制命令来控制伺服的运行，放大器一旦报警可通过MB+网络传送到PLC输出报警。

2 系统构成

系统主要由MODICON 昆腾系列PLC、LEXIUM 17D系列伺服放大器、MB+通讯卡、输出电抗器、BPH系列伺服电机构成。其中PLC为昆腾系列高性能PLC，通过MB+网络和17D放大器通讯控制伺服马达的运转，17D伺服放大器是一种高精度多用途的设备，具有模拟速度命令，独立位置分度，SERCOS，单步，电子变速等多种运行方式。在本系统中我们采用独立位置分度的运行方式，在这种方式中，放大器能有180 步可存储运动控制任务，64步可由串口随机控制的任务，可通过外部输入点或串口启动任务寻原点。而我们采用MB+网络完成任务参数的传输以及启动任务和寻原点等操作。放大器拥有完全数字环调节器，其调节回路刷新周期时间为力矩（电流环）：62.5 微秒;速度环：250微秒;位置环：250微秒。当从电机菜单中选好电机后，数字调节回路参数自动设置完成，连好负载后，可用内置示波器优化特性。伺服电机采用的是LEXIUM系列中BPH系列电机，反馈信号选用的电压分解器精度为14 位。

3 系统实现

对于MB+网络通讯，我们设定PLC地址为1，我们采用两个伺服，地址分别设定为3和4。然后用PLC编程软件CONCEPT设定与放大器的通讯寄存器地址及长度，用伺服组态调试软件UNILINK设定通讯PLC地址和字节长度，在本系统中对于PLC来说，全局广播通讯变量（GLOBAL DATA）是从放大器发送过来的状态信息，这种通讯中最多可以从伺服放大器中传输过来18个字的数据;点到点通讯（PEER COP）则是PLC传送给伺服放大器的控制命令，最多可以从PLC发送9个字的输出信息;这两种通讯方式对于昆腾PLC来说都是系统内置的，不再需要任何编程就能实现，另外还有MESSAGE方式是使用MSTR指令来传送各个任务的参数。而这种通讯是需要编程才能实现，在每个PLC周期内最多只能有4个运行。采用独立位置分度模式时，在运行以前必须执行寻原点操作，有多种寻原点的方式，根据情况选用原点模式3;每个分度任务都可以采用绝对位置和相对位置方式，选用绝对位置方式;位置分度有线性位置分度和旋转位置分度，选择线性位置分度。对于位置分度我们可以根据实际情况自己定义电机每转1转（或几转）所走的距离。并且可以设定速度和加速限制，到位标准精度，软件限位等。每一个任务执行完还可以根据需要执行下一个任务，而这个任务的触发条件也是可以选择的。前一个任务都是前一个任务执行完并且停下来以后下一个任务才执行，实际上上一个任务也可以不停止就接着执行下一个任务。这样我们就可以利用这样一个特点来实现多段速度的任务了。

4 调试过程

按照图纸安装完成以后的系统调试工作：1首先检查伺服系统主回路和控制回路接线，2给伺服放大器加上24伏控制电源;3使用UNILINK配置伺服系统输入I/O，MB+地址，电源的等级，通讯设置以及电机的型号，位置分度的单位等;4加上主回路380伏电;5使用UNILINK使能伺服电机，并使电机来回走动，观察电机运行是否振动，根据情况整定位置环，速度环及电流环的PID参数;对于BPH系列电机，放大器内部已经有了基本的参数整定，我们所要做的就是对这些参数进行微调，位置分度模式下调整方式有两种调整结构，第一种是速度环只有增益（KP）可以调整而位置环有PI调整，第二种是位置环只有增益（KP）可以调整而速度环有PI调整（简称为KP SPEED +PI POSITION 和PI SPEED + KP POSITION两种方式），由于对位置的要求更高所以我们采用的是KP SPEED +PI POSITION这种方式，6调整完参数，打开示波器观察速度及位置跟随情况，最后就是程序的调试工作了，这里就不再赘述了。

5 注意事项

在调试过程中必须要注意以下几点：1务必使伺服的超程保护起到作用以避免飞车损坏设备和人员;2吸收电阻必须能起作用;不知道负载惯量的情况下最好能用外部电阻;3接地保护必须接好，主回路进线电源最好能加滤波器;4对于电机线超过25米的必须在输出侧加装电抗器并且电抗器和伺服放大器联线长度不大于1米;5对于存放超过一年的伺服放大器必须在使用前充电30分钟左右;6在开始调试时速度最好不要超过200RPM，这个能在UNILINK里面设定。

6 结论

去掉定位模块后，通过把伺服电机的反馈直接送给伺服驱动器自己处理，能够很好的实现多任务、多速度的控制。这种控制方法结构简单，使用效率高，还成本更低。

作者简介

成新利（1974-），男。大学本科学历。现为河南安彩高科有限公司电气工程师。

作者单位

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