在一般的應(yīng)用場(chǎng)合下，伺服電機(jī)已經(jīng)可以達(dá)到很高的定位精度，但是在一些特殊情況下，例如機(jī)械傳動(dòng)精度差，或者結(jié)構(gòu)安裝偏差較大的情況下，會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際定位精度達(dá)不到伺服電機(jī)的理論精度。在這種情況下，增加光柵尺與伺服電機(jī)構(gòu)成全閉環(huán)系統(tǒng)，是一個(gè)非常簡(jiǎn)便與極具性價(jià)比的改進(jìn)方案。
【項(xiàng)目描述】
PLC通過(guò)脈沖控制伺服點(diǎn)擊進(jìn)行定位，伺服電機(jī)外接光柵尺作為反饋信號(hào)，接入臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的CN5端口，組成全閉環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行精確定位。
【硬件方案】
PLC：西門(mén)子s7-200 SMART
伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：臺(tái)達(dá)ASD-A2系列
光柵尺：AB相5V差分信號(hào)光柵尺，4倍頻后分辨率為0.005mm/pulse
【全閉環(huán)控制架構(gòu)】
伺服電機(jī)按照常規(guī)的方式連接好后，將光柵尺信號(hào)接入驅(qū)動(dòng)器的CN5端口。注意，此處光柵尺信號(hào)需要選擇5V差分信號(hào)類型，驅(qū)動(dòng)器CN5接線定義如下圖：
接線很簡(jiǎn)單，將光柵尺對(duì)應(yīng)的A+、A-、B+、B-、Z+、Z-及5V和GND線接入CN5口對(duì)應(yīng)管腳即可。
【驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置】
線路接好后，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，才可使伺服電機(jī)工作在全閉環(huán)模式下,請(qǐng)按照如下步驟設(shè)置參數(shù)。
下面詳細(xì)講解一下參數(shù)如何設(shè)定：
1.全閉環(huán)功能參數(shù)，P1-74；
P1-74是設(shè)定全閉環(huán)控制功能的參數(shù)，有效控制位位4位，從右向左依次為第1~4位。
第1位：該位控制的是驅(qū)動(dòng)器是否使用全閉環(huán)功能，具體參數(shù)釋義如下圖；
我們要使用全閉環(huán)功能，所以這一位設(shè)置為1。
第2位：CN5端口信號(hào)來(lái)源選擇，具體參數(shù)釋義如下；
我們將光柵尺的信號(hào)接入了驅(qū)動(dòng)器CN5口作為全閉環(huán)反饋信號(hào)的來(lái)源，所以這一位設(shè)置為1。
第3位：光柵尺A/B相相位選擇，具體參數(shù)釋義如下；
根據(jù)光柵尺安裝的情況及機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式，光柵尺反饋信號(hào)可能是A超前B也可能是B超前A，該參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際安裝情況設(shè)定。此處假設(shè)為0；
第4位：此位為光柵尺反饋信號(hào)濾波功能設(shè)置，此處設(shè)置為0.
根據(jù)上述的參數(shù)分析，我們把P1-74參數(shù)設(shè)置為：00011。
2.光柵尺分辨率參數(shù)，P1-72
此參數(shù)表示當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈時(shí)，光柵尺返回的脈沖數(shù)（4倍頻后）是多少，單位是pulse/轉(zhuǎn)。在此案例中，我們的絲桿導(dǎo)程選擇的為10mm。也就是說(shuō)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈時(shí)，絲桿行走距離為10mm。而我們選用的光柵尺分辨率為0.005mm/pulse，所以當(dāng)絲桿行走10mm時(shí)，光柵尺返回脈沖數(shù)為（10÷0.005）=2000，即電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，光柵尺返回脈沖數(shù)為2000個(gè)，所以P1-72設(shè)置為2000。
3.電子齒輪比設(shè)定，P1-44，P1-45
電子尺齒輪比的定義如下圖所示：
其中，f1為上位機(jī)發(fā)出的脈沖指令，f2為作用到伺服電機(jī)上的脈沖指令，N代表P1-44，M代表P1-45。
以轉(zhuǎn)1圈為例，假如我們希望伺服電機(jī)的行走精度為0.01mm/pulse，由于絲桿導(dǎo)程為10mm，所以電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，上位機(jī)應(yīng)該發(fā)出（10÷0.01）=1000個(gè)脈沖，即f1=1000。
由于電機(jī)只轉(zhuǎn)一圈，所以f2=光柵尺分辨率=2000。
f2/f1=N/M=P1-44/P1-45=2/1所以P1-44設(shè)置為2，P1-45設(shè)置為1。
至此，一個(gè)基于臺(tái)達(dá)ASD-A2系列伺服電機(jī)的基礎(chǔ)全閉環(huán)系統(tǒng)搭建已經(jīng)完成，上位機(jī)通過(guò)脈沖控制伺服電機(jī)可以得到更高的控制精度了。
