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伺服电机电子齿轮设置解说（综合摘录）

(2012-02-23 21:44:00)

标签：

杂谈

分类：建筑机电与自动化控制

伺服电机电子齿轮设置解说
伺服电机使用起来有控制定位精度高，控制转速准确等优点，但前期要做一些必要的设置。这里介绍一下使用伺服电机前必须设置的一项内容－伺服电子齿轮比。

电子齿轮的作用：以带17位编码器的电机为例，伺服电机每旋转一周，伺服放大器要给伺服电机传送131072个脉冲，同时编码器反馈131072个脉冲给伺服放大器。假如我们想让电机以20r/s的速度旋转时，如果不设置电子齿轮比，我们要给伺服放大器每秒发送131072*20=2621440个脉冲，也就是脉冲频率为2621440HZ。但我们用的PLC等发送脉冲的器件，都有发送脉冲频率的限制，一般为200KHZ或500KHZ。这时我们引入电子齿轮的概念，就可以减小给伺服放大器发脉冲的频率。

PLC给伺服放大器发的脉冲数/电机每转×电子齿轮比＝伺服电机实际需要脉冲数/电机每转

下面是以三菱伺服放大器和伺服电机的例子：

对CMX和CDV的设置限制如下：

随着伺服技术的发展，伺服电机的应用也越来越方便，的。像三菱的J3伺服放大器，除了可以设置电子齿轮比外，还提供了更加方便的参数(PA05)，可以直接在其中写入“伺服电机一转所需的指令输入脉冲数”。如下图所示：

我的丝杆是外径20mm，螺距是4mm的，单头丝杆。电机用三菱HC-KFS43型号的（400W)，参数里分子分母都是1.我要怎么计算我移动80mm需要多少脉冲，望高手指点
.还有电机编码器的分辨率怎么计算或是怎看，电机上没标

uu.liu	2011-10-10 19:35
J2的分辨率131072 J3 的是262144 这个和外颈好像没有关系，主要看导程也就是螺距比如螺距是5MM 每个脉冲走10μ J2伺服 5分子/分母10*10负三次方=131072

zxq	2011-10-10 19:57
如果没有减速比的话 CMX=4096 CDV=25 这样对应每个脉冲是10uM.

281979349lay	2011-10-10 20:07
如果编码器的分辨率是131072的话，假设你的脉冲当量是10um那么你就把电子齿轮设置成1638/5 那么你要走多少距离就用这个距离乘以100就是要发的脉冲数了

pklon2000

2011-10-10 21:22

HFS电机每转是131072个脉冲。电机的减速箱速比为N（折算到电机，相当于丝杠转一圈电机转N圈）。电子齿轮比就固定为1:1(一会再说为什么要设定电子齿轮)。
好了，现在丝杠导程4mm，需要移动80mm。丝杠转20圈，电机需要转20N圈。需要的脉冲数是131072*20*N个。
现在说说电子齿轮，如果采用频率较低的脉冲输出口，比如200KHZ(集电极开路的最高是500KHZ)，一秒钟发20万个脉冲，电机每秒才转200000/131072=1.526转，1分钟也只能转90转，加载到丝杠上变成4mm*90/N=360/N mm/min，如果N=10，系统运行速度是36mm/min。是不是太慢了？
如果采用的是4MHZ(差动驱动可以到达)的输出端口，那么电机每秒4000000/131072=30.52转。丝杠(N=10)上每分钟就有720mm了。所以采用较低的脉冲端但是有想要电机达到额定转速(1000,2000,3000)的话就要设定电子齿轮把脉冲当量放大，就是对放大器而言，接收到1个控制脉冲让电机转多少(以编码器反馈脉冲为准)，设定CMX:CDV=10:1时，就是接到1个脉冲，走十个脉冲。

dusiyong168	2011-10-10 22:28
是J2的伺服，我要求移动的速度很快，最多0.5的时间

dusiyong168	2011-10-10 22:35
还有就是怎样计算脉冲当量，编码器的线数十什么意思

281979349lay	2011-10-11 08:40
其实脉冲当量就是你要控制的精度，我一般都是按实际需求自己定的

gcbplc	2011-10-11 09:08
4楼说很详细

pklon2000

2011-10-11 09:30

编码器线数和单圈脉冲数之间的关系我有有些迷糊，尽管我曾经认为自己清楚过。以前一直看资料都是线数就是分辨率(又叫单圈脉冲数)，所以觉得131072pls/r的编码器真牛X了。但是在看贝加莱的伺服电机时，因他配的是海德汉的编码器，线数才512或32，我很不解，欧美大厂出这么次的玩意？看手册发现并非如此，贝加莱的分辨率是线数*16384，所以512线已经很大了。这个跟日系严重混淆。不解。
但是总体来说，你就不仿认为分辨率就是一转内有这么多位置，你要做的就是驱动电机带动轴转到这个位置。
所谓脉冲当量就是直接与电子齿轮比相关的呀。说白了就是脉冲当量=CMX:CDV。
现在你80mm需要在0.5秒完成，如果算上裕量，0.5秒完成100mm，1秒钟200mm，丝杠速度需要12000mm/min。导程为4mm，丝杠本身就需要3000r/min。你要达到这样的速度就要用电机轴直接带负载了。因为你一家减速箱提升扭矩就达不到这个速度了。我们就假定是直接带的(减速比M=1:1)。电机最好以低于额定速度运转(长期高于这个速度电机扛不住，热的厉害)
使用100KHZ的脉冲端，100000*CMX/CDV*60/131072>=3000 ——> CMX:CDV>=65.536。参数里没有小数，就要输入
65536:1000了。可以约分的，也可以不约分
200KHZ也是一样计算，——>27648:1000，可以不约分
500KHZ，——>131072:10000，应该写不进去喽，必须约分了，65536:5000。
4MHZ的，——>16384:10000
因为你用的是J2的伺服驱动器，能用的就是这些接线发脉冲的了。SSCNET的话可以不用电子齿轮，因为这个是以通讯的方式来控制，而且通讯通道内的脉冲频率是50MHZ(SSCNET III的值)，J2S用的是SSCNET的低版本，频率5.6MHZ，不过也可以不用电子齿轮了。

伺服电机使用起来有控制定位精度高，控制转速准确等优点，但前期要做一些必要的设置。这里介绍一下使用伺服电机前必须设置的一项内容－伺服电子齿轮比。

电子齿轮的作用：以带17位编码器的电机为例，伺服电机每旋转一周，伺服放大器要给伺服电机传送131072个脉冲，同时编码器反馈131072个脉冲给伺服放大器。假如我们想让电机以20r/s的速度旋转时，如果不设置电子齿轮比控制工程网版权所有，我们要给伺服放大器每秒发送2621440个脉冲，也就是脉冲频率为2621440HZ。但我们用的PLC等发送脉冲的器件，都有发送脉冲频率的限制，一般为200KHZ或500KHZ。这时我们引入电子齿轮的概念，就可以减小给伺服放大器发脉冲的频率。

PLC给伺服放大器发的脉冲数/电机每转×电子齿轮比＝伺服电机实际需要脉冲数/电机每转

下面是以三菱伺服放大器和伺服电机的例子：

点击看原图

对CMX和CDV的设置限制如下：

如下图所示：

伺服电机转速与给定脉冲频率

1. 伺服电机转速与给定脉冲频率的关系
台达ASMT07L250BK伺服电机的额定转速为3000rpm，最高转速为5000rpm；编码器分辨率为2500ppr，其AB信号经过伺服驱动器4倍频处理后成为10000ppr。

因此，要达到额定转速3000rpm，给伺服驱动器的脉冲信号应当是：3000转/分钟÷60秒/分钟×10000脉冲/转＝500K脉冲/秒，也就是说伺服电机输入频率应当是500KHz。由于西门子S7-200系列PLC输出的最大脉冲是20KHz(伺服驱动器输入频率)，所以伺服驱动器的电子齿轮应当设定为25。（电子齿轮=电机额定转数/60秒钟*电机一圈反馈脉冲/定位模块最高脉冲频率即3000/60×10000/20=500KHz /20KHz =25）即脉冲频率放大25倍。
2. 伺服电机转一圈X轴Y轴的移动距离
A. X轴伺服
X轴伺服的传动结构：X轴伺服电机驱动直连在伺服电机上减速比为1:60的减速机，减速机上配节圆为129.23mm的同步带轮，再通过同步带驱动机械手在X轴方向运动。因此X轴伺服电机转1圈，机械手在X轴方向的移动距离为：129.23×π÷60＝6.76646686163mm（对双相编码器的脉冲进行四倍频，即要乘以4 ，如果编码器是2500线的，那就是每转一圈要走10000个脉冲）。也就是说，机械手在X轴方向每行走1mm，需要给伺服电机1477.8761508027339801663557711312个脉冲。
B. Y轴伺服
Y轴伺服的传动结构：Y轴伺服电机驱动直连在伺服电机上减速比为1:4的减速机，减速机上配30齿的同步带轮，通过同步带驱动齿数为28的同步带轮；这个齿数为28的同步带轮与丝杆轴连接，丝杆的螺距为10mm。因此Y轴伺服电机转1圈，机械手在Y轴方向的移动距离为：10×30÷28÷4=2.67857142857mm(2500×4个脉冲)。也就是说，机械手在Y轴方向每行走1mm，需要给伺服电机3733.3333333353244444444455063704个脉冲。

近日使用松下MSDA043A1A控制器（配MSMA042A电机），在使用说明书上标明为增量式编码器，2500脉冲/转。但在后面的参数说明中（46~4B）编码器分辨率是10000（2500P/r*4),不知为何（松下的伺服电机输出有A、B两项编码，每个编码的输出是一周2500，因为A、B两项有1/4的相位差，通过相位差可以判断马达的正反转，在通过A，B两项的脉冲比较后变成了每周10000个脉冲）AB正交信号经所谓的正交编码器接口电路处理后，被简单地4倍频，也就实现了10000rpr的检测分辨率。

"在通过A，B两项的脉冲比较后变成了每周10000个脉冲。"
没有变成10000个脉冲，2500个脉冲可以数出10000个数来。所谓4倍频，没有提升脉冲频率，而是在一个周期内对4个脉冲边缘都计数而增加了计数的频率。

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