伺服培训教材

伺服培训教材（共5篇）

1.伺服培训教材 篇一

1.伺服电机定义？其基本特征是什么？

① 伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

② 联系数控装置与被控设备的中间环节，起着传递指令信息和反馈设备运行状态信息的桥梁作用

伺服系统的主要特点 精确的检测装置有多种反馈比较原理与方法高性能伺服电动机宽调速范围的速度调节系统

2.怎样利用旋转变压器的鉴幅工作方式进行角位移的测量？

当励磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电压，当转子转到使它的绕组磁轴与定子绕组磁轴垂直时，则转子绕组感应电压为零，当转子绕组磁轴自垂直位置转过一个角度θ时，这时转子绕组中产生的感应电势为： E2 =nV1sinθ= nVm sinωt sinθ

当转子转到两磁轴平行时(即θ=90°)，转子绕组中感应电势为最大，值为E2 = n Vm sinωt 通常采用的是正弦余弦旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组，当励磁用两个相位相差90°的电压供电时，应用迭加原理，在副边的一个转子绕组中磁通为： ф3=ф1 sinθ1 +ф2 cosθ1 而输出电压为u3 = n Vm sinωt sinθ1 + n Vm cosωt cosθ1= n Vm cos（ωt-θ1）

综上可知 旋转变压器转子绕组感应电压的幅值严格地按转子偏转角θ的正弦(或余弦)规律变化，其频率和励磁电压的频率相同。因此，可以采用测量旋转变压器副边感应电压的幅值或相位的方法，作为间接测量转子转角θ的变化。

3.提高光栅分辨精度的措施有哪些？

为了提高光栅分辨精度，线路采用了四倍频的方案，所以光电元件为4只硅光电池(2CR型)，相邻硅光电池的距离为W/4。当指示光栅和标尺光栅作相对运动的时候，硅光电池产生正弦波电流信号，但硅光电池产生的信号太小需经放大才能使用，常用5G922差动放大器，经放大后其峰值有16伏左右。信号是放大了，但波形还近似正弦波，所以要通过射极耦合器整形，使之成为正弦和余弦两路方波，然后经微分电路获得脉冲，由于脉冲是在方波的上升边产生的，为了使0°，90°，180°及270°的位置上都得到脉冲，所以必须把正弦和余弦方波分别各自反相一次，然后再微分，这样就可以得到四个脉冲。

4.三相永磁无刷直流电动机与一般的永磁有刷直流电动机相比，在结构上有什么不同？ 用装有永磁体的转子 → 取代有刷直流电动机的定子磁极 用具有三相绕组的定子 → 取代电枢

用逆变器和转子位置检测器组成的电子换向器 →取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷

5.要得到圆形旋转磁场，加在励磁绕组和控制绕组上的电压应符合什么条件？ 当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数相等时，要求两相电压幅值相等，相位相差90度；当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数不相等时，要求两相电压相位相差90度，电压幅值应与匝数成正比。

6.对伺服系统的基本要求有哪些？

稳定性好，精度高，快速响应并无超调，低速大转矩和调速范围宽 稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到达新的或者回复到原有的平衡状态。

精度高 伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。

允许的偏差一般都在0.01~0.001mm(1~0.1)之间，高的可达到0.01~0.005m 快速响应并无超调 是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快： 一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒，且速度变化时不应有超调；另一方面是当负载突变时，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大，恢复时间要短，且无振荡。这样才能得到光滑的加工表面。低速大转矩和调速范围宽

机床的加工特点，大多是低速时进行切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。同时，为了适应不同的加工条件，要求数控机床进给能在很宽的范围内无级变化。这就要求伺服电动机有很宽的调速范围和优异的调速特性。

7.步进控制系统为什么常用开环形式？步进控制系统有什么不足之处？

步进电动机开环系统结构简单、使用维护方便、可靠性高、制造成本低。适用于经济型数控机床和现有机床的数控化改造，且在中、小型机床和速度、精度要求不是很高的场合得到了广泛的应用。

不足：步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的通电顺序，可得到各种需要的运行特性？

8.步进控制系统主要由哪几部分组成？各部分功能是什么？ 步进电机开环控制系统主要由步进控制器、功率放大器及步进电机组成。步进控制器是由缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及正、反转控制门等组成。步进电动机或称脉冲电动机，是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。

步进电机实际上是一个数字/角度转换器，也是一个串行的数/模转换器。输入一个电脉冲，电动机就转动一个固定的角度，称为“一步”，这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的，故称为“步进电动机”。从步进电机定子绕组所加的电源形式来看，与一般交流和直流电动机也有区别，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脉冲电压、电流，所以有时也称为脉冲电动机或电脉冲马达。功率放大器的输出直接驱动电动机的控制绕组

9.改变交流伺服电机旋转方向的方法有哪些? 改变交流伺服电机的相序。①改变控制电压的相位或改变控制绕组的极性； ②改变励磁绕组的特性。

10.感应同步器由有哪些部分组成? 其测量原理是什么? 定尺，滑尺，正弦励磁绕组，余弦励磁绕组？ 感应同步器工作原理

感应同步器是一种检测机械角位移或直线位移的精密传感器。在伺服系统中，它提供被测部件偏移基准点的角度和位置的测量电信号。感应同步器有旋转式和直线式两种，前者用于测量角度后者用于测量长度，由于在数控机床上应用直线式感应同步器较多。而旋转式感应同步器的工作原理及使用方法与自整角机和旋转变压器相似，它可以用于测量角度，但其精度比感应同步器低些。11.步进控制系统主要由哪几部分组成？各有什么功能？

12.简述伺服系统中直线位移或大角位移检测常用器件有哪些？ 大角位移检测或直线位移检测，常用感应同步器、光栅、磁尺

13.直流测速发电机与交流测速发电机性能上有什么区别？

异步测速发电机的主要优点是：不需要电刷和换向器，因而结构简单，维护容易，惯量小，无滑动接触，输出特性稳定，精度高，摩擦转矩小，不产生无线电干扰，工作可靠，正、反向旋转时输出特性对称。其主要缺点是：存在剩余电压和相位误差，且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。

直流测速发电机的主要优点是：没有相位波动，没有剩余电压，输出特性的斜率比异步测速发电机的大。其主要缺点是：由于有电刷和换向器，因而结构复杂，维护不便，摩擦转矩大，有换向火花，产生无线电干扰信号，输出特性不稳定，且正、反向旋转时，输出特性不对称。

14.比较普通变压器和旋转变压器的结构和功能有哪些不同。

普通变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。

旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。（百度）

15、旋转变压器的信号处理有哪两种方式？ 鉴相型和鉴幅型两种。若一台三相反应式步进电动机，其步距角为1.8度/0.9度，问 a: 1.8度/0.9度表示什么意思？

1.8度是整步,也就是电机转一圈360度,就需要200步,0.9度是半步,如果驱动器有半步输出功能,这个电机转一圈就需要400步？ b：转子齿数是多少？

c:写出三相六拍运行方式正反转的通电顺序

三相六拍通电方式通电顺序为A—AB—B—BC—C—CA—A。这种通电方式是单、双相轮流通电。它具有双三拍的特点，且通电状态增加一倍，而使步距角减少一半。三相六拍步距角为15º。

d:在A相测得的电源频率为300hz时，求三相三拍和三相六拍每分钟的转速为多少？（相数和拍数参数改变时要会）

设m为相数，z为转子的齿数则齿距：

360tb=z

因为每通电一次（即运行一拍），转子就走一步，各相绕组轮流通电一次，转子就转过一个齿距。故步距角：

b齿距齿距360拍数KmKmz

若步进电动机的转子齿数z=40，按三相单三拍运行时，K=1，m=3：

b36031340

3600.92540 若按五相十拍运行时，则K=2，m=5，z=40 b若步进电动机通电的脉冲频率为ƒ(脉冲数/秒)步距角用弧度表示，则步进电动机的转速：

17.分析直流机、感应电机、步进电机、伺服电机的特点。直流伺服电动机具有良好的启动、制动和调速特性，可很方便地在宽范围内实现平滑无级调速，故多采用在对伺服电动机的调速性能要求较高的生产设备中。直流伺服电动机的结构主要包括三大部分：定子，转子，电刷与换向片。

感应电机：由定子、转子、端盖三大部件组成，利用电磁感应原理，通过定子的三相电流产生旋转磁场，并与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，以进行能量转换。步进电动机有如下特点：

1.电机输出轴的角位移与输入脉冲数成正比；转速与脉冲频率成正比；转向与通电相序有关。当它转一周后，没有累积误差，具有良好的跟随性。

2.由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。3.步进电机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。

4.步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。

5.步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的通电顺序，可得到各种需要的运行特性。

伺服电机 精确的检测装置；有多种反馈比较原理与方法；高性能伺服电动机；高调速范围的调节系统

2.伺服系统工作原理（本站推荐） 篇二

第一部分：伺服系统的工作原理 伺服系统(servo system)亦称随动系统，属于自动控制系统中的一种，它用来控制 被控对象的转角(或位移)，使其能自动地、连续地、精确地复规输入指令的变化规 律。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制来实现其功 能。在实际应用中一般以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控 机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量 较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。其基本工作原理和普通的交直流电机 没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一 般其内部包括转矩（电流）、速度和/或位置闭环。其工作原理简单的说就是在开 环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反 馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这 3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。全数字伺服系统一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬 件大致由以下几部分组成：电源单元；功率逆变和保护单元；检测器单元；数 字控制器单元；接口单元。相对应伺服系统由外到内的“位置”、“速度”、“转矩” 三个闭环，伺服系统一般分为三种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完 成所有的三个闭环的控制。在使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电 流）两个闭环的控制。一般来讲，我们的需要位置控制的系统，既可以使用伺 服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。另外，有人认为位置控制方式容易受到干扰。而扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩 的闭环控制，即电流控制，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，多用在单 一的扭矩控制场合，比如在小角度裁断机中，一个电机用速度或位置控制方式，用来向前传送材料，另一个电机用作扭矩控制方式，用来形成恒定的张力。『伺服机构系统』源自servomechanism system，系指经由闭回路控 制方式达到一个机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。一个伺 服系统的构成通常包含受控体(plant)、致动器(actuator)、控制器(controller)等几个部分，受控体系指被控制的物件，例如一格机械手 臂，或是一个机械工作平台。致动器的功能在於主要提供受控体的动 力，可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现，若是采用油压驱 动方式，一般称之为油压伺服系统。目前绝大多数的伺服系统采用电 力驱动方式，致动器包含了马达与功率放大器，特别设计应用於伺服 系统的马达称之为伺服马达(servo motor)，通常内含位置回授装置，如光电编码器(optical encoder)或是解角器(resolver)，目前主要应用於 工业界的伺服马达包括直流伺服马达、永磁交流伺服马达、与感应交 流伺服马达，其中又以永磁交流伺服马达占绝大多数。控制器的功能 在於提供整个伺服系统的闭路控制，如扭矩控制、速度控制、与位置 控制等。目前一般工业用伺服驱动器(servo drive)通常包含了控制器与 功率放大器。一个传统伺服机构系统的组成如图1所示，伺服驱动器主要 包含功率放大器与伺服控制器，伺服控制器通常包含速度控 制器与扭矩控制器，马达通常提供类比式的速度回授信号，控制界面采用±10V的类比讯号，经由外回路的类比命令，可直接控制马达的转速或扭矩。采用这种伺服驱动器，通常 必须再加上一个位置控制器(position controller)，才能完成 位置控制。图2所示是一个现代的伺服机构系统架构图，其 中的伺服驱动器包含了伺服控制器与功率放大器，伺服马达 提供解析度的光电编码器回授信号。图1.一个传统伺服机构系统的组成 图2.现代伺服机构系统的组成 多轴运动控制系统 精密伺服系统多应用於多轴运动控制系统，如工业机 器人、工具机、电子零件组装系统、PCB自动差建机等等。图3所示是一个运动控制平台的方块图，工作物件的位置控 制可藉由平台的移动来达成，平台位置的侦测有两种方式，一种是藉由伺服马达本身所安装的光电编码器，由於是以 间接的方式回授工作物件的位置，再藉由闭回路控制达到 位置控制的目的，因此也称之为间接位置控制(indirect position control)。另一种方式是直接将位置感测元件安装 在平台上，如光学尺、雷射位置感测计等等，直接回授工 作物件的位置，再藉由闭回路控制达到位置控制的目的，称之为直接位置控制(direct position control)。一个多轴运动控制系统由高阶的运动控制器(motion controller)与低阶的伺服驱动器(servo drive)所组成，运动 控制器负责运动控制命令解码、各个位置控制轴彼此间的相对 运动、加减速轮廓控制等等，其主要关键在於降低整体系统运 动控制的路径误差；伺服驱动器负责伺服马达的位置控制，主 要关键在於降低伺服轴的追随误差。图5所示是一个双轴运动 控制系统的简化控制方块图，在一般的情况下x-轴与y-轴的动 态响应特性会有相当大的差异，在高速轮廓控制时(contouring control)，会造成显著的误差，因此必须设计一 个运动控制器以整体考量的观点解决此一问题。图3.双轴运动控制系统 图4.双轴运动控制系统的简化控制方块图 图5.网路控制分散式伺服系统 图6.伺服系统的整合 图7.伺服系统的阶层式控制架构 图8.伺服系统的环状多回路控制架构 图9.现代伺服系统的阶层式控制介面 图10.直流伺服驱动器的系统方块图 图11.交流伺服驱动器的系统架构图 图12.泛用型伺服驱动器的系统架构图 图13.一个典型闭回路控制系统的方块图 图14.伺服系统的环状多回路控制架构 图15.一个典型的多回路直流伺服系统控制方块图 图16.实用的工业数位伺服控制法则 图17.伺服马达驱动系统的自调控制架构 图18.数位马达控制技术的演进 图19.以DSP为核心的伺服系统解决方案 图20.DSP数位伺服驱动器的硬体电路图(TI Application Note)The Resolver �6�1 The resolver is essentially a rotating transformer �6�1 Very rugged deviceMotor FB Velocity Feedback The Position Servo Compensator Commanded Position Drive Actual Position Position Error ++Pcomp Vcomp Icomp Actual Velocity Current Command To Inner Loop Vder* Actual Current + Motor FB +Pderived Controller Drive Current Limit Velocity Command Position Feedback +Pcomp Vff + Motor FB ++ Pderived Controller Drive Velocity Command Position Feedback Velocity Feedforward Lexium 24V Fuses Contactor Choke Motor Brake Motor Connection Brake Timing Enable Input Speed Brake Output Enable Power Section Emergency StopThe Golden Rules �6�1 Command the System to Do Only What it is Capable of – If the motor and drive is incorrectly sized for the desired motion profile no amount of tuning will yield the desired results �6�1 Tune Inside Out – It is essential to tune the inner loops first.A common mistake is to have a low bandwidth, poorly tuned velocity loop then try to tune the position loop.The position loop can never be properly tuned because of the phase shift in the inner loop �6�1 Proper Grounding and Shielding – Great care must be taken in following the grounding and shielding procedures in the installation manual.If there is excessive system noise the system must be detuned(low bandwidth)so that it is not excited by high frequency noise �6�1 Robust Mechanical Design – Ensure that there is minimum flexibility in the mechanical system and that couplings are tight.Without a good mechanical design, resonances will be introduced which again force system detuning Velocity Control Architecture + +Pderived Position Feedback Proportional Plus Integral Velocity Loop Position Control Architecture +P P+I Vderivedstep change in velocity �6�1 Constant speed �6�1 Constant torque �6�1 Constant current The Current Loop �6�1 The current loop is configured automatically when the motor is selected.It is usually not necessary to modify parameters.Optimizing Velocity Loop Step Response �6�1 Proportional Gain – Higher proportional gain results in faster rise time but more overshoot and ringing.The optimum response is a small amount of overshoot with minimal ringing �6�1 Integral Gain – Higher integral gain improves immunity to disturbances but increases ringing.In a high friction system the integral gain can be increased more significantly Time Velocity The Position Loop �6�1 The integral term moves from the velocity loop to the position loop.It should normally be increased 2-3 times the value from the optimized speed loop.A higher integral gain reduces following error but increases ringing �6�1 The proportional gain may require no adjustment.A higher gain reduces following error bu increases ringing �6�1 Following error is significantly reduced by Vff which normally requires no adjustment from the default 第二部分：伺服电机的工作原理 无刷永磁电机原理图 Rotor Magnets 3 Phase Stator Windings Phase A Phase B Phase C Motor Inertia m F Force = mass x linear acceleration J T Torque = inertia x angular acceleration Step 2 Step 3 Step 4 Step 1 步进电机原理图 Servo/Stepper Comparison Feature Servo Stepper Torque/Speed Excellent Limited Efficiency High Low Position Information Yes Possible Lost Steps Ease of Use Requires Tuning Very Simple Settling Time Excellent Poor to Fair Cost Higher Lower Position Resolution High Limited Resonances Low High Velocity Ripple Excellent Poor Runaway Take Precautions Inherently Safe DC Permanent Magnet Motor-Theory of Operation N S + _ Magnetic Field Around Rotor Coil Permanent Magnet Stator Brush Commutator Rotor Coils Multiple Poles and Coils S N S N S N Feedback Devices Explain the feedback concepts of resolution, accuracy and repeatability Discuss resolvers and encoders and how they work Compare feedback options and review relative benefits Resolution Higher Resolution Lower Resolution Accuracy Higher Accuracy Lower Accuracy �6�1 Accuracy defines how close each measured position is to the actual physical position �6�1 The higher accuracy example has a tighter tolerance for the placement of each increment Repeatability High Repeatability �6�1 In the example above, the accuracy is poor but the repeatability is good Incremental, Absolute and Multiturn Position Change Actual Position Within Revolution Incremental Absolute Multiturn Actual Position Over Multiple Revolutions The Incremental Encoder Sensor 1 Sensor 2 Moving Disk Light Source Sensor 1 Sensor 2 �6�1 The encoder uses optical scanning of a fine grating in the form of a moving disc �6�1 The incremental encoder can only measure position changes �6�1 Digital pulse ouputs are typically provided which can be counted by the controller �6�1 A third sensor is often used to generate a marker pulse at a specific position within a revolution The Absolute Encoder �6�1 The absolute encoder has multiple disks which completely define position within a revolution �6�1 With mechanical gearing of the disk to another moving disk it is possible to define position over multiple revolutions �6�1 The encoder interface to the is typically Endat/Hyperface or SSI 总结 �6�1 交流伺服电机通常都是单相异步电动机，有鼠笼形转子和杯形转子两种结构 �6�1 形式。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个 �6�1 绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保 �6�1 护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机的转子和普 �6�1 通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构如图3-12由外定子4，杯 �6�1 形转子3和内定子5三部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同，�6�1 转子则由非磁性导电材料（如铜或铝）制成空心杯形状，杯子底部固定在转 �6�1 轴7上。空心杯的壁很薄（小于0.5mm），因此转动惯量很小。内定子由硅钢 �6�1 片叠压而成，固定在一个端盖1、8上，内定子上没有绕组，仅作磁路用。电 �6�1 机工作时，内、外定子都不动，只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转 �6�1 动。对于输出功率较小的交流伺服电机，常将励磁绕组和控制绕组分别安放 �6�1 在内、外定子铁心的槽内。交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机 �6�1 无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流 �6�1 伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它 �6�1 已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动 �6�1 机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。�6�1 当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组 �6�1 通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋 �6�1 转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场 �6�1 分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电 �6�1 流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方 �6�1 向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信 �6�1 号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产 �6�1 生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋 �6�1 转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向 �6�1 相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向 �6�1 旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不 �6�1 等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转 �6�1 动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及 �6�1 其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变控制电 �6�1 压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺 �6�1 服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是 �6�1 脉动磁场，转子很快地停下来。�6�1 为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电 �6�1 阻做得特别大，使它的临界转差率Sk大于1。在电机运行过程中，如果控制 �6�1 信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁 场可 �6�1 视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。图3-13画出正向及反向旋转磁场 �6�1 切割转子导体后产生的力矩一转速特性曲线1、2，以及它们的合成特性曲线 �6�1 3。图3-13b中，假设电动机原来在单一正向旋转磁场的带动下运行于A点，�6�1 此时负载力矩是。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为 �6�1 正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线3运行。由于转 �6�1 子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方 �6�1 向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。�6�1 必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态 下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠不同程 度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通 异步电动机的根本区别。

3.伺服培训教材 篇三

伺服电机是运动控制中一个很重要的器件，通过它可以进行精确的位置控制。它一般带有编码器，通过高速计数功能，中断功能和脉冲输出功能，构成一个闭环系统，来进行精确的位置控制。PLC的脉冲输出

由于PLC在进行高速输出时需要使用晶体管输出。当将高速输出点作为普通输出而带电感性负载时，例如电磁阀，继电器线圈等，一定要注意，在负载端加保护，例如并联二极管等。以保护输出点。

心得二：步进电机的控制方法

我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目，我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队，我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖，为天津市代表队争得了荣誉，也为我院争得了荣誉。以下是我这个作为教练参加大赛的心得二：步进电机的控制方法《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。但其中最为重要的就是PLC方面的知识，而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。

一、S7-200 PLC 的脉冲输出功能

1、概述

S7-200 有两个 置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。

当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电

机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。

2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息

借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下：

⑴ 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）

图1是这2 个概念的示意图。

MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

图1 最大速度和启动/停止速度示意

SS_SPEED：该数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEED 的数值过 低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。如果SS_SPEED 的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和减速时间

加速时间ACCEL_TIME：电机从 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。

图2 加速和减速时间

加速时间和减速时间的缺省设置都是1000 毫秒。通常，电机可在小于1000 毫秒的时间工作。参见图2。这2 个值设定时要以毫秒为单位。

注意：电机的加速和失速时间要 过测试来确定。开始时，您应输入一个较大的值。逐渐减少这个时间值直至电机开始失速，从而优化您应用中的这些设置。

⑶移动包络

一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。位控向导提供移动包络定义界面，在这里，您可以为您的应用程序定义每一个移动包络。PTO 支持最大100 个包络。

定义一个包络，包括如下几点：①选择操作模式；②为包络的各步定义指标。③为包络定义一个符号名。

⑴选择包络的操作模式：PTO 支持相对位置和单一速度的 续转动，如图3所示，相对位置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。单速续转动则不需要提供终点位置，PTO 一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。

图3

一个包络的操作模式

⑵包络中的步

一个步是工件运动的一个固定距离，包括加速和减速时间 的距离。PTO 每一包络最大允许29 个步。

每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。图4 所示为一步、两步、三步和四步包络。注意一步包络只有一个常速段，两步包络有两个常速段，依次类推。步的数目与包络中常速段的数目一致。

图4

包络的步数示意 7.2.5

使用位控向导编程

STEP7 V4.0 软件的位控向导能自动处理PTO 脉冲的单段管线和多段管线、脉宽调 制、SM 位置配置和创建包络表。

本节将给出一个在YL-335A 上实现的简单工作任务例子，阐述使用位控向导编程的方法和步骤。表1 是YL-335A 上实现步进电机运行所需的运动包络。

表1

步进电机运行的运动包络

1、使用位控向导编程的步骤如下：

1）为S7--200 PLC选择选项组态 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0软件命令菜单中选择 工具→位置控制向导并选择配置S7-200PLC内 置PTO/PWM操作，如图5所示。

图5 位控向导启动界面 2）单击“下一步”选择“QO.0”，再单击“下一步”选择“线性脉冲输出 PTO）”。

图5

选择PTO或PWM界面

3）单击“下一步”后，在对应的编辑框中输入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。输入最高电机速度“90000”，把电机启动/停止速度设定为“600”。这时，如果单击MIN_SPEED值对应的灰色框，可以发现，MIN_SPEED值改为600，注意：MIN_SPEED值由计算得出。用户不能在此域中输入其他数值。

图6

4）单击“下一步”填写电机加速时间“1500”和电机减速时间 “200”

图7 设定加速和减速时间

5）接下来一步是配置运动包络界面，见图8。

图8 配置运动包络界面

该界面要求设定操作模式、1个步的目标速度、结束位置等步的指标，以及定义这一包络的符号名。（从第0个包络第0步开始）

在操作模式选项中选择相对位置控制，填写包络“0”中数据目标速度“60000”，结束位置“85600”，点击“绘制包络”，如图9所示，注意，这个包络只有1步。包络的符号名按默认定义。这样，第0个包络的设置，即从供料站→加工站的运动包络设置就完成了。现在可以设置下一个包络。

图9 设置第0个包络

点击“新包络”，按上述方法将下表中上3个位置数据输入包络中去。

表中最后一行低速回零，是单速连续运行模式，选择这种操作模式后，在所出现的界面中（见图10），写入目标速度“20000”。界面中还有一个包络停止操作选项，是当停止信号输入时再向运动方向按设定的脉冲数走完停止，在本系统不使用。

6）运动包络编写完成单击“确认”，向导会要求为运动包络指定V存储区地址（建 议地址为VB75～VB300），默认这一建议，单击“下一步”出现图11，单击 “完成”。

图11 生成项目组件提示

2、项目组件 运动包络组态完成后，向导会为所选的配置生成三个项目组件（子程序），分别是：PTOx_RUN子程序（运行包络），PTOx_CTRL子程序（控制）和PTOx_MAN子程序（手动模式）子程序。一个由向导产生的子程序就可以在程序中调用如图12所示。

图12 三个项目组件

它们的功能分述如下：

⑴ PTOx_RUN子程序（运行包络）：命令 PLC 执行存储于配置／包络表的特定包络中的运动操作。运行这一子程序的梯形图如图13所示。

图13 运行PTOx_RUN子程序

EN位：启用此子程序的使能位。在“完成”位发出子程序执行已经完成的信号前，请确定EN位保持开启。

START参数：包络的执行的启动信号。对于在START参数已开启且PTO当前不活动时的每次扫描，此子程序会激活PTO。为了确保仅发送一个命令，请使用上升缘以脉冲方式开启START参数。Profile（包络）参数：包含为此运动包络指定的编号或符号名。Abort（终止）参数命令，开启时位控模块停止当前包络并减速至电机停止。Done（完成）参数：当模块完成本子程序时，此参数 ON。Error（错误）参数：包含本子程序的结果。C_Profile参数：包含位控模块当前执行的包络。C_Step参数：包含目前正在执行的包络步骤。

⑵ PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化与步进电机或伺服电机合用的PTO输出。请在用户程序中只使用一次，并且请确定在每次扫描时得到执行。即始终使用SM0.0作为EN的输入，如图14所示。

图14 运行PTOx_CTRL子程序

I_STOP（立即停止）输入：开关量输入。当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO立即终止脉冲的发出。

D_STOP（减速停止）输入：开关量输入。当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO会产生将电机减速至停止的脉冲串。“完成”输出：开关量输出。当“完成”位被设置为高时，它表明上一个指令也已执行。Error（错误）参数：包含本子程序的结果。当“完成”位为高时，错误字节会报告无错误或有错误代码的正常完成。如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为零。

⑶ PTOx_MAN子程序（手动模式）：将PTO输出置于手动模式。这允许电机启动、停止和按不同的速度运行。当PTOx_MAN子程序已启用时，任何其他PTO子程序都无法执行。运行这一子程序的梯形图如图15所示。

图158 运行PTOx_MAN子程序

RUN（运行/停止）参数：命令PTO加速至指定速度（Speed（速度）参数）。您可以在电机运行中更改Speed参数的数值。停用RUN参数命令PTO减速至电机停止。当RUN已启用时，Speed参数确定着速度。速度是一个用每秒脉冲数计算的DINT（双整数）值。您可以在电机运行中更改此参数。

Error（错误）参数包含本子程序的结果。

4.伺服培训教材 篇四

一、课程基本信息

课程编号：0904048 课程中文名称：导弹伺服系统原理与设计

课程英文名称：Theory and Design of Missile Servo System 课程性质：专业主干课程 考核方式：考试

开课专业：探测制导与控制技术 开课学期：7 总学时： 32（其中理论32学时，实验0学时）总学分：2

二、课程目的

导弹伺服系统是导弹控制系统和稳定回路中一个不可缺少的组成部分。本课程的目的是培养学生综合运用自动控制理论、自动控制元件等基础知识，掌握伺服系统的原理和设计，掌握导弹上电动舵机、液压舵机、气压舵机、发动机推力矢量机构以及导引头伺服机构的原理与设计，了解导弹伺服系统的电磁兼容设计。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）

1.掌握伺服系统的概念及导弹伺服系统的基本组成。2.掌握伺服系统的稳态设计与动态设计。

3.掌握导弹上的电动舵机、液压舵机以及气压舵机伺服机构的原理与设计。4.掌握发动机推力矢量机构工作原理。5.掌握电视导引头和红外导引头伺服机构原理。6.了解导弹伺服系统的电磁兼容设计。

四、教学内容与学时分配

第一章

概论（2学时）

伺服系统的发展、基本组成；导弹执行元件及伺服系统基本组成。第二章

伺服系统的设计与分析（8学时）

伺服系统设计概述；稳态设计包括负载的分析计算，执行元件的选择，检测装置的选择，信号转换电路的设计和选择等，动态设计包括动态设计原则，希望特性的绘制，补偿环节传递函数的获取，补偿装置的实现等。第三章

电动舵机伺服机构设计（6学时）

舵机及伺服机构组成；直接控制式电动伺服机构和间接控制式电动伺服机构设计原理。第四章

液压舵机伺服机构（4学时）

液压伺服机构的组成和工作原理；电液伺服阀的分析与设计。第五章

气动舵机伺服机构（2学时）气动舵机伺服机构的组成和工作原理。第六章

发动机推力矢量机构（2学时）发动机推力矢量机构工作原理。

第七章

导引头伺服系统。（6学时）

导引头伺服系统组成：电视导引头伺服系统原理、组成和机构设计；红外导引头组成及伺服系统设计原理。

第八章

导弹伺服系统的电磁兼容设计（2学时）

导弹伺服系统电磁兼容的解决方法，电气系统的电磁环境，电磁兼容设计。

五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）

使用多媒体课件授课。

六、实验（或）上机内容

无

七、先修课程

先修课程：自动控制元件、自动控制理论、制导与控制系统。

八、教材及主要参考资料

教材：

自编讲义《导弹伺服系统原理与设计》 主要参考资料：

[1] 张莉松，胡佑德，徐立新.伺服系统原理与设计[M].北京理工大学出版社，2006.[2] 刘胜.现代伺服系统设计[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001.[3] 潘荣霖.飞航导弹测高装置与伺服机构[M].北京：宇航出版社，1993.[4] 叶尧卿.便携式红外寻的防空导弹设计[M].北京：宇航出版社，1996.[5] 张万清.飞航导弹电视导引头[M].北京：宇航出版社，1994.[6] 丁兰芳.飞航导弹电气系统设计[M].北京：宇航出版社，1994.九、课程考核方式

闭卷考试。

撰写人签字：

5.伺服培训教材 篇五

———西门子伺服传动技术在凹印机领域的应用

摘要：本文介绍西门子Masterdirves VC/MC(6SE70)在软包装电子轴凹版印刷机上的应用。电子轴传动凹印机是凹印领域在过去近10年时内最引人注目的技术进展之一。世界各大伺服驱动产品供应商都在针对这一课题开展研发工作，但都没有取得非常满意的结果。西门子公司虽进入这个领域比较晚，但在最近和松德包装印刷公司进行的项目中，已经取得了令人非常满意的结果。产品成功参展于2006上海全印展。本文将对此一项目做一基本介绍，此项目中，针对印刷工艺段的要求，采用西门子6SE70 MC 伺服控制器；针对自动接料，采用西门子的6SE70 VC 控制器及T400 工艺板。关键词：6SE70 VC/MC、电子轴、凹印机

Abstract: This article introduces the application of 6SE70 VC/MC on a shaftless rotogravure printing machine.The shaftless rotogravure machine has been becoming the most remarkable new development in printing technology during last 10 years.Most famous Motion control products manufactures are investing in developing this new technology, but till now there is no perfect system that has been successfully developed.Siemens was late in this area, but with big effort recently, we have make breakthrough in this area with cooperation from Songde Packaging& Printing Co., Ltd.The successful running machine also shown at “ALL in Print Exhibition 2006” in Shanghai.According to the printing characters, we used SIEMENS 6SE70 MC product, According to winder and auto splicing, we used SIEMENS 6SE70 VC product and T400 board.Key word: 6SE70 VC/MC, shaftless, Rotogravure, Electrical Line Shaft

一． 项目介绍

本项目目的是于广州中山松德包装印刷有限公司共同合作，开发出全国第一，世界领先的新一代电子轴软包装印刷机。1.印刷机

印刷机按压印形式可分为平压平型，园压平型，园压园型。按输纸方式可分为单张纸印刷机，卷筒纸印刷机。印刷机的种类繁多，用途各异，其组成也各不相同，主要部件有：传动部件，输纸部件，定位部件，传纸部件，印刷部件，输墨部件，收纸部件，控制系统。

根据印版的种类不同，印刷机还可分为柔版印刷机(Flexo)，平版印刷机，凹版印刷机(Rotogravure)和孔板印刷机。2.凹版印刷机

凹版印刷机主要由给纸装置(放卷和进料牵引)、印刷装置、干燥装置、收纸装置(收卷和收料牵引)及附属装置等组成。其中印刷装置由多个机组组成，纸张依次通过各个机组，完成不同颜色的印制。干燥装置位于各个印刷机组之间，可以采用红外线干燥、蒸气干燥以及空气干燥等，油墨干燥的速度应与印刷速度相匹配。

凹版印刷印版的印刷部分低于空白部分,印刷时在版面涂布油墨后，用刮刀刮去平面上（即空白部分）的油墨，使油墨只保留在版面低凹的印刷部上，再在版面上放置吸墨力强的承印物，施以较大的压力，使版面上印刷部分的油墨转移到承印物上，获得印刷品。凹版印刷品的图像层次由印版表面凹槽的深浅程度决定：凹陷越深，印刷品表面留下的墨层越厚；凹陷越浅，墨层越薄。

凹版印刷机具有以下特点：1.印刷色彩层次丰富；2.由于制版是在滚筒上直接进行, 所以制版时间较长；3.耐印率高达几百万，适合大批量印刷；4.整体机器造价较高。凹印作为一种主要的印刷工艺，由于其拥有较高的耐印率，极好的印刷质量和较快的印制速度，使其在印刷领域不断扩展着市场份额。传统意义上，凹印机适用于印量超过60，000份的生产作业，但是由于自动化程度的提高和滚筒准备时间的缩短，所以，凹印机的适用范围也在不断拓宽。目前，凹印这一技术在国际上得到了广泛应用，欧洲企业近几年制造的高档印刷机已广泛采用这一技术。凹版印刷主要用在纸包装印刷；塑料软包装印刷；出版印刷；装饰印刷；有价证券印刷。

在欧洲包装领域，基于许多品牌拥有者都在致力于印刷质量的提高，凹印在多种印刷方式中占据着绝对的市场份额，并逐渐地夺回了柔印（主要的竞争对手）曾经夺走的市场。在装饰凹印领域，凹印主要用于印制墙纸，地板革以及纺织品等。在出版凹印领域，包括印杂志，目录以及大量发行的邮寄广告。凹印同样也适用于大量发行的报纸扩充版，例如在星期天发行的周报附加版。在产品目录领域，欧洲凹印有很大的发展潜力。据统计，仅瑞士的家具零售商IKEA一家每年都要用凹印印1.5亿张的产品目录。在出版领域，出现百万的出版发行数量还是比较普遍的。另外，在出版凹印中降低单位成本方面，欧洲的一些凹印企业则选择了引进宽幅凹印机的方式，幅宽通常在4米以上。同时，这也一定程度上提升了企业的竞争力，促进了集团化的发展。Arvato公司位于德国纽伦堡的Maubelser凹印厂已购

买了两台幅宽达4.32米的KBA凹印机（运用西门子伺服控制系统），成为世界上首家采用4米宽以上的凹印机印刷目录册和杂志的凹印企业。目前这两台凹印机已投入正式生产。

3.无轴技术在凹印机中的应用

随着电气技术的不断进步，很多印刷企业都在研发及生产无轴传动凹印机。所谓无轴传动，又称电子轴，就是把机械传动改为电子传动，通过运算直接输入，由单独的伺服电机驱动各个轴，省掉了原来有形的机械轴。无轴传动相比于有轴传统传动所带来的好处有：

·料带路径缩短。由于省掉了套准补偿辊机构，过渡辊的数量也可减少，印刷副之间的距离缩小。因此材料运行状态会更好，从而也提高了套准精度、并降低了废品率。

·套准控制的反应更快。因为套准控制信号直接作用于独立伺服电机，通过伺服电机来调节。印版滚筒的相位，比机械传动凹印机套准系统响应更快，便于提高套准精度、降低废品率。

·印刷机调整和维护更方便。因为不采用机械主轴，因此操作者和维修人员更容易接近机器各部位，并且机械维护成本也得到降低。

·消除了齿轮副传递力矩，机器总体噪音较低、能耗较低、效率较高。

·紧急停车更容易，因为系统的制动靠各伺服电机完成，使制动更容易。

·各个色组分别操作更方便。

·更容易增添色组。由于不需要将机械主轴延长，因此对今后电子轴传动的旧设备进行增加色组更方便。生产效率更高，电子轴凹印机升降速可以更快捷地实现。但无轴技术又在实际应用时带来了很大的技术难度：

·纸张在印刷中收缩严重。由于受外界温度、湿度的影响，加上印刷车间温、湿度控制不当，对纸张干湿性产生一定影响。印刷时，各色组烘干箱温度设置过高，纸张严重收缩，各色组套印识标产生不同程度偏差、跳动，这就要求伺服驱动器能快速响应，及时做出调整，来弥补由于上述因素所造成的偏差，降低其对印品质量的影响。

·自动套准系统传递信号量与伺服驱动器调节量不协调，造成套印不准自动套准跟踪系统是印刷套准的“神经中柢”，它把来自跟踪电眼的光信号经电脑分析处理，把处理后的控制指令输送到各印刷色组的伺服控制单元，进行自动调整套印偏差。但往往由于套准系统与伺服驱动器不协调,系统不能及时纠正套印偏差，印品出现套印不准现象。

·送纸张力设置不当或张力不稳

凹印机色组较多，走纸距离长，为确保输纸稳定，一般在入纸口和出纸口设置了一套牵引驱动器。第一部分是从给料到给料牵引辊。如果套印误差是由于材料的伸长或缩短引起的，在容许范围内控制一定的伸长量，张力控制是最有效的。根据纸张的不同特性（如纸张厚、薄；干、湿度；环境温度、湿度等）而设置张力大小，如果张力参数设置不当，或张力不稳，将会使印刷色相十字识标不能保持在有效范转内，印品出现偏差。第二部分是从收料牵引辊到收料后各部，应注意对收料卷松紧、齐整、可靠等因素进行张力控制。

·伺服电机与版轴之间非硬性连接

国内凹印机一般的上版方式为气顶上版，从而使版轴与伺服电机之间的连接只能通过齿轮皮带，此连接属于软性连接。将导致印版滚筒在高速动态运转时可能出现前后移动，造成套印不准。这就需要伺服电机有更高的动态响应及极强的抗干扰功能。二．控制系统简介

1.西门子伺服技术在凹印机领域的技术应用

西门子公司和Expert工业集团共同研发的ExperPAC4000 型全无轴薄膜凹印机

西门子公司，作为世界上最大的电气工程和电子公司之一。运用其先进的无轴伺服驱动技术在凹印机制造领域的电气配套上和欧洲各著名凹印机制造商都开展了积极的合作。例如，在德国，西门子公司和高宝凹印机制造公司合作，共同研制改造用于杂志印刷的半无轴凹印机，带有西门子伺服驱动技术的高宝凹印机已销往英国，法国，美国，东欧以及日本。在意大利，西门子公司分别和ACOM,ROTOMEC及赛鲁迪凹印机制造公司合作，共同生产全无轴凹印机，产品销往澳大利亚、墨西哥、美国、西班牙及欧洲。在印度，西门子公司和Expert工业集团，polygragh工业集团分别合作，利用西门子伺服控制系统开发出8色全无轴薄膜凹印机，套印精度达到了0.04mm。西门子公司和Expert工业集团共同开发的ExperPAC 4000 型全无轴薄膜凹印机还成功地参展于2004 年举办的DRUPA 2004 印刷展览会。

在中国，西门子公司也在积极地寻找当地合作伙伴一同开发全无轴凹印机，将成熟，先进的伺服控制技术引进中国，惠顾于广大的中国印刷企业。在近期，应用西门子电子轴解决方案的松德SAY31000D凹版印刷机成功地参加了在上海举办的全印展。这台电子轴凹印机是国内首台真正意义上运用世界先进技术的电子轴凹印机。当之无愧地成为整个展览会最大的亮点。她的成功，既展示了西门子运动控制产品和解决方案在电子轴凹印机上的强大优势，又昭示着西门子在国内高端印刷机械解决方案应用上取得了一个里程碑式的巨大突破。

2.西门子伺服控制系统介绍

西门子用于此电子轴凹印机印刷单元的伺服驱动器为Masterdrives MC, 开复卷为Masterdrives VC, 伺服电机为1PH7 型异步伺服机。通过AFE 提供母排直流电。

Masterdrives MC 是西门子运动控制部及其成熟的伺服产品。通过其强大灵活的自由功能块及完善的伺服功能包F01, 工程技术人员可以很灵活的进行系统设计。同时，通过Mathcad驱动优化软件对控制器进行快速复利叶变换调整，可以使伺服电机达到很好的动态及抗干扰特性。

三．系统控制、工艺介绍 控制原理大致为：

在其中一伺服器中生成一虚拟主轴，产生的位置及速度信号传送到SIMOLINK总线上，然后所有伺服驱动器同时从总线上接收位置和速度信号，进行位置同步运行。当然，由于辊筒直径的不同，Masterdrives 可以通过添加电子齿轮比进行调节。在驱动原理上，牵引单元和印刷单元需要保持位置同步，开复卷单元只需要进行张力控制就行了。但牵引单元还需要把张力信号引入控制器，进行基于位置同步上的张力调节。

在与松德公司共同开发的软包装凹印机上，自动套印系统选用了奥特美系统。套印偏差量通过快速开关量输入点传给伺服驱动器。伺服驱动器带动电机进行纵向调整。

在现场调试过程当中，对于驱动系统和自动套印系统的配合，我们选择了已经和西门子成功合作过的奥特美公司，我们驱动器的套印偏差信号能够通过快速开关量输入点从奥特美系统得到，同时，奥特美系统的套印偏差调整速度需要和我们驱动的调节速度匹配。这一点需要进行大量的测试来得到。对于自动套印系统的选取，就目前国内的情况，还没有一家套印企业能够生产出合格的电子轴自动套印系统。所以选择成熟的套印设备，也是这次成功合作的关键。

在现场调试过程当中，对料带的张力控制好与坏也是调试成功的关键。张力传感器一般设置在开复卷和牵引单元之间以及牵引单元和印刷单元之间。对开复卷和牵引单元之间的张力控制，影响到卷曲取的质量。对牵引单元和印刷单元之间的张力控制，直接影响到印刷品的印刷质量。对张力传感器类型的选择，是影响张力控制的关键。在这里，我们选取了浮动滚进行张力控制，因为料带松紧时，张力变化很大，驱动器很难进行很好的控制。在选取了浮动滚进行张力控制后，料带的张力得到了很好的保持。

当然，如果伺服驱动器的动态性能不好，也不可能达到理想的结果。在调试当中，我们对Masterdrives MC 进行了动态优化，通过对印刷单元进行快速付利叶变换(FFT)，和对驱动进行滤波处理，我们使印刷单元达到了很好的抗干扰特性。大大抑制了由于机器及外界因素对驱动器的影响，同时也带来了很好的印制结果。

四．项目运行验收

在对系统进行了两个星期的短暂调试后，此凹印机已达到了很高的印刷精度和印刷速度，超出了用户的预期，使此印刷机成为目前为止，国内最领先的凹印机之一。

·机器印刷速度: 300m/min

·自动接换料速度在 250m/min

·套印精度在应刷全过程小于0.1 毫米

使用西门子公司伺服驱动系统的松德凹印机

五．西门子自动化及驱动集团运动控制部门简介

西门子自动化及驱动集团运动控制部门是西门子公司主要部门之一，作为西门子自动化及驱动集团运动控制部门产品之一的西门子变频器已有快四十年的发展历史,其功率范围广、控制精度高已广泛的应用在各个行业。它的主要变频器产品包括Masterdrives VC/MC，Simodrive, Simotion and Sinamics等。应用于包括纺织，包装，印刷，金属加工，塑料及橡胶，玻璃等各种轻工业领域。西门子及其在国内的合资厂，致力于提供面向印刷机及其他机械产品的高性能自动化解决方案，研发适合于中国及国际市场的设备技术，为印刷及其他各个工业领域提供最先进的伺服驱动运动控制产品，并通过遍布世界各主要地区西门子运动控制部门技术应用中心为用户提供革新化的解决方案，以及高附加值的服务。