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在一般的應(yīng)用場合下，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)械傳動精度差，或者結(jié)構(gòu)安裝偏差較大的情況下，會導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際定位精度達(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)，是一個非常簡便與具性價比的改進(jìn)方案。

【項目描述】

PLC通過脈沖控制伺服點擊進(jìn)行定位，伺服電機(jī)外接光柵尺作為反饋信號，接入臺達(dá)伺服電機(jī)驅(qū)動器的CN5端口，組成全閉環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行定位。

【硬件方案】

1. PLC：西門子s7-200 SMART

2. 伺服電機(jī)驅(qū)動器：臺達(dá)ASD-A2系列

3. 光柵尺：AB相5V差分信號光柵尺，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，將光柵尺信號接入驅(qū)動器的CN5端口。注意，此處光柵尺信號需要選擇5V差分信號類型，驅(qū)動器CN5接線定義如下圖：

接線很簡單，將光柵尺對應(yīng)的A+、A-、B+、B-、Z+、Z-及5V和GND線接入CN5口對應(yīng)管腳即可。

【驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置】

線路接好后，需要對驅(qū)動器參數(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端口信號來源選擇，具體參數(shù)釋義如下；

我們將光柵尺的信號接入了驅(qū)動器CN5口作為全閉環(huán)反饋信號的來源，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，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，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈時，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，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，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。

此，一個基于臺達(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)通過脈沖控制伺服電機(jī)可以得到更高的控制精度了。