控制机能 ASDA-H3
6-6
6
脉冲指令禁止功能(INHP)
在 PT 控制模式中,当 DI.INHP 为 On,伺服即停止接受外部脉冲命令,将马达维持在锁定的状
态。DI.INHP 仅可规划在 P2.017 (数字输入接脚 DI8 功能规划)。因此需在 P2.017 设定 0x45
(DI.INHP)。
DI.INHP
ON ON OFF
脉冲指令
6.2.4 位置 S 形平滑器
位置 S 形命令平滑器提供在 PR 模式下做运动命令的平滑化处理。S 形命令平滑器所产生的速度
与加速度是连续的,而且加速度的急跳度也比较小,在机械结构的运转上会更加平顺。当负载惯
量增加,使马达在启动与停止期间所产生的摩擦力与惯性进而影响运转的平顺度,使用者可加大
S 形平滑曲线的加减速平滑常数(P1.036),并使用参数 P5.020 ~ P5.035 的加/减速时间设定来改
善。当位置命令改由脉冲信号输入时,其速度及角加速度的输入已经是连续的,故不需要使用 S
形命令平滑器。
速度
位置
额定速度
扭力
时间 (ms)
AC0 ~ 15
时间 (ms)
时间 (ms)
AC0 ~ 15
P1.036
2
P1.036
2 P1036
2
P1.036
2
位置命令的速度 S 形曲线与时间设定关系图 (位置命令递增)
ASDA-H3控制机能
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速度 6
位置
额定速度
扭力
时间 (ms)
时间 (ms)
时间 (ms)
AC0 ~ 15 AC0 ~ 15
P1.036
2
P1.036
2
P1.036
2
P1.036
2
位置命令的速度 S 形曲线与时间设定关系图 (位置命令递减)
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.036 S 形平滑曲线的加减速平滑常数
P5.020 ~ P5.035 加 / 减速时间 (编号 0 ~ 15)
控制机能 ASDA-H3
6-8
6
6.2.5 电子齿轮比
电子齿轮比 (P1.044、P1.045) 提供用户简单易用的分辨率设定。驱动模块的分辨率为 24-bit,也
就是马达转一圈会有 16,777,216 个脉冲。不论是搭配 17-bit、20-bit 或 22-bit 分辨率的编码器,电
子齿轮比都是依照驱动模块的分辨率 24-bit 做设定。
当电子齿轮比等于 1 时,则马达编码器进入每一圈所产生的脉冲数为 16,777,216 pulse/rev;当电
子齿轮比等于 0.5 时,则命令端每 2 个脉冲所对应的马达转动脉冲为 1 个脉冲。通常大的电子齿轮
比会导致位置命令步阶化,这时可透过 S 形命令平滑器或低通滤波器将其平滑化来改善。
例如:经过适当的电子齿轮比设定后,当工作物移动量为 1 μm/pulse,使用者可知一个脉冲移动
1 μm。
(1) 马达;(2) 导螺杆的螺距:3 mm (等于 3000 μm);WL:工件:WT:载台
齿轮比 每 1 pulse 命令对应工作物移动的距离
未使用
电子齿轮
=
1
1 =
3000 μm
rev
16777216 pulse
rev
×
1
1 = 3000
16777216 (单位:
μm
pulse )
使用
电子齿轮
=
16777216
3000 =
3000 μm
rev
16777216 pulse
rev
× 16777216
3000 =1 (单位:
μm
pulse )
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.044 电子齿轮比分子 N1
P1.045 电子齿轮比分母 M
ASDA-H3控制机能
6-9
6
6.2.6 低通滤波器
目标位置
P1.008
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.008 位置指令 - 平滑常数(低通平滑滤波)
6.2.7 位置模式(PR)时序图
PR 模式下,位置命令是根据 CN1 的 DI 讯号,即 POS0 ~ POS6 与 CTRG 来选择。
参阅 6.2.2 节可知 DI 讯号与所选择的命令缓存器的关系,其时序图范例如下。
PR#01 內部暂存器
(PR#0 ~ 99)
1 ms
on off
off
off on
on
off
off
on
响应时间可由P2.009設定
POS0
POS1
POS2
CTRG
SON
外部DI
on
on
on
off
off
off
Cmd_OK
TPOS
MC_OK
內部DO
PR#02 PR#04
运动曲线
(速度)
注:Cmd_OK:PR 命令完成后为 On;TPOS:位置误差小于 P1.054 设定时为 On;MC_OK:Cmd_OK 与 TPOS 输出
时为 On。
控制机能 ASDA-H3
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6
6.2.8 位置回路增益调整
位置回路增益调整可分为两种:自动与手动。
自动调整
透过自动调机功能,可让伺服自行完成增益调整。请详见手册第五章 调机。
手动调整
位置回路的内回路包含速度回路,所以在设定位置控制单元前,用户必须先以手动方式(P2.004
及 P2.006)设定速度控制单元,接着再设定位置控制比例增益(KPP,P2.000)及位置控制前馈增益
(PFG,P2.002)。
说明:
1. 比例增益:增加此增益会提高位置回路响应带宽。
2. 前馈增益:增加此增益会降低相位落后误差。
设定时,建议位置回路带宽 (fp) 不要超过速度回路带宽 (fv):fp ≤ fv
4
计算公式:KPP = 2 × π× fp
范例:
假设用户希望位置回路的响应带宽为 20 Hz,则 KPP (P2.000)要调为 125 才合适
(2 × π × 20 Hz = 125)。
微分器
比例增益
P2.000
位置控制单元
增益切换
P2.027
速度命令
前馈增益
P2.002
前馈低通滤波器
P2.003
增益变动比率
P2.001
最大速度限制
P1.055
位置计数器 编码器
+
-
+
+ +位置命令
位置控制比例增益(KPP,P2.000)过大时,位置开回路带宽提高会导致相位边界变小,此时马达
转子会来回转动震荡,KPP 必须要调小,直到马达转子不再震荡。然而,当机构有外部扭矩介入
时,例如在载台上增加待载物,过低的 KPP 可能会无法满足用户之降低位置动态追踪误差的需
求。此时,适度的加大位置控制前馈增益(PFG,P2.002)可有效降低位置动态追踪误差。
ASDA-H3控制机能
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6
实际位置曲线随着 KPP 增大,由(1)至(3);(4)代表位置命令。
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P2.000 位置控制比例增益
P2.002 位置控制前馈增益
控制机能 ASDA-H3
6-12
6
6.2.9 位置模式低频抑振
若系统刚性不足,在定位命令结束后,即使马达本身已经接近静止,机械传动端仍会持续摆动,
此时低频抑振功能可以用来减缓机械传动端摆动的现象,低频抑振范围为 1.0 Hz ~ 100.0 Hz。
本功能提供自动与手动设定。
自动设定
若用户难以直接知道频率的发生点,可先开启自动低频抑振功能 (P1.029 = 1) 以自动寻找低频
摆动的频率。
当 P1.029 设定为 1 时,系统会先自动关闭低频抑振滤波功能(P1.026 及 P1.028 设为 0)并开始自
动寻找低频的摆动频率,当自动侦测到的频率维持固定后,系统将自动变更设定,依序如下:
1. 将 P1.029 设回 0。
2. 将 P1.025 设定为第一摆动频率,并将 P1.026 设为 1。
3. 将 P1.027 设定为第二摆动频率,并将 P1.028 设为 1。
若 P1.029 自动设回 0 后,低频摆动依然存在,请检查 P1.026 或 P1.028 是否被设为 1,若有其
中一项为 1 时,请提高 P1.030 (低频摆动检测准位)。若 P1.026 与 P1.028 皆为 0,代表没有侦
测到任何低频摆动的频率,此时请降低 P1.030,并设定 P1.029 = 1,以重新寻找低频摆动的频
率。请注意,当检测准位设定过小,容易将噪声误判为低频摆动的频率。
自动低频抑振流程图:
重复定位控制
设定P1.029 = 1
设定P1.029 = 0
结束
降低P1.030
的设定值 *1
提高P1.030
的设定值 *2
定位时是否有
摆动发生?
是否减缓摆动? P1.029是否为0? P1.026及P1.028
是否皆为0?
是
否
否
是
是
否
是
否
注:
1. 当 P1.026 与 P1.028 均为 0 时,代表找不到频率,可能是因为检测准位过高而侦测不到低频摆动的频率。
2. 当 P1.026 或 P1.028 的数值大于 0 时,若仍然无法减缓摆动,可能是因为检测准位过低,导致系统将非主要的频率
或噪声误判为低频摆动的频率。
3. 执行自动抑振流程后,若仍然无法有效减缓摆动,此时如果可得知低频摆动的频率,用户可透过手动设定 P1.025 或
P1.027 来达到抑振的效果。
ASDA-H3控制机能
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6
P1.030 指的是侦测摆动频率上下振幅合起来的范围。当一直侦测不到频率,有可能是因为
P1.030 设定太大,超过摆动的幅度,建议将 P1.030 的设定值调小。若 P1.030 的设定值调得过
小,容易把噪声误判为低频摆动的频率,可利用 ASDA-Soft 的示波器观察「位置误差 [Pulse]」,
定位时,此讯号的上下摆动幅度可做为 P1.030 的设定依据。
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.029 自动低频抑振模式设定
P1.030 低频摆动检测准位
手动设定
低频抑振功能提供两组滤波器,第一组为参数 P1.025 ~ P1.026,第二组为参数 P1.027 ~ P1.028,
使用者可以利用这两组滤波器来减缓两个不同频率的低频摆动。
参数 P1.025 与 P1.027 用来设定低频摆动所发生的频率,低频抑振功能唯有在低频抑振频率参数
设定与真实的摆动频率接近时,才能抑制机械传动端的低频摆动。
参数 P1.026 与 P1.028 用来设定经滤波处理后的响应,当 P1.026 与 P1.028 设定越大,响应越
佳,但是设定值过高容易使得马达运行不顺。P1.026 与 P1.028 出厂默认值为 0,代表两组滤波
器的功能皆默认关闭。
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.025 低频抑振频率 1
P1.026 低频抑振增益 1
P1.027 低频抑振频率 2
P1.028 低频抑振增益 2
控制机能 ASDA-H3
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6.3速度模式
本装置有两种速度命令来源:模拟输入及内部缓存器。模拟命令输入可经由外部电压来控制马达
的速度。命令缓存器有两种应用方式:操作前,先将不同速度命令值设于三个命令缓存器,接着
可利用通讯方式或 CN1 中的 DI.SPD0 与 DI.SPD1 于三组速度之间进行切换。为了克服命令缓存
器切换所产生的不连续,本装置也提供完整 S 形曲线规划。在闭回路系统中,采用增益及累加整
合型式(PI)控制器,同时亦有手动模式与多种增益调整模式供用户选择。
手动模式由用户设定所有参数,因此自动或辅助功能都被关闭;增益调整模式提供负载惯量估测
与带宽响应层级调整伺服带宽,此时用户所设定的参数被当作初始值。
6.3.1 速度命令的选择
速度命令的来源分成两类,一为外部输入的模拟电压;另一为内部缓存器参数。选择的方式是根
据 CN1 的 DI 信号来决定,如下表所示:
速度命令
编号
CN1 的 DI 信号 命令来源 内容 范围
SPD1 SPD0
S1 0 0 模式
S 外部模拟命令 V_REF 与 GND
之间的电压差 -10V ~ +10V
Sz 无 速度命令为 0 0
S2 0 1
内部缓存器参数
P1.009 -75000 ~ +75000
S3 1 0 P1.010 -75000 ~ +75000
S4 1 1 P1.011 -75000 ~ +75000
SPD0 ~ SPD1 的状态:0 代表接点断路(Open),1 代表接点通路(Close)。
当 SPD0 = SPD1 = 0,如果模式是 Sz,则命令为 0。因此,若用户不需要使用模拟电压作为
速度命令,可以采用 Sz 模式以避免模拟电压零点飘移的问题。如果模式是 S,则命令为
V_REF 与 GND 之间的模拟电压差,输入电压范围是-10V ~ +10V,电压所对应的转速可以
透过参数 P1.040 做调整。
当 SPD0、SPD1 其中任一不为 0 时,速度命令为内部参数。命令在 SPD0 ~ SPD1 改变后立
刻生效,不需要 DI.CTRG 作为触发。
内部缓存器参数设定范围为 -75000 ~ +75000,转速值 = 设定值 x 单位(0.1 rpm)。例:
P1.009 = +30000,转速值 = +30000 x 0.1 rpm = +3000 rpm
本节讨论的速度命令除了可在速度模式(S 或 Sz)下当作速度命令,也可以在扭矩模式(T 或 Tz)下
当作速度限制的命令输入。
ASDA-H3控制机能
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6
6.3.2 速度模式控制架构
速度模式的基本控制架构如下图所示:
速度命令
速度控制单元
速度命令
处理单元
共振抑制单元 扭矩限制器
速度估测器
电流回路 电机
速度命令处理单元是根据 6.3.1 节的叙述来选择速度命令来源,包含比例器(P1.040)设定模拟电
压所代表的命令大小,以及 S 形命令平滑器(P1.036)做速度命令的平滑化。速度控制单元管理驱
动器的增益参数,实时运算供给马达的电流命令。共振抑制单元则是抑制机械结构的共振现象。
首先介绍速度命令处理单元之中的功能,架构图如下所示:
模拟信号
命令选择
P1.001
暂存器
P1.009 ~
P1.011
比例器
P1.040
S形平滑器
P1.036
动态均值滤波器
P1.059
低通滤波器
P1.006
A/D
CN1 SPD0与SPD1信号
上方路径为内部缓存器命令,下方路径为外部模拟命令,是根据 SPD0 与 SPD1 的状态以及
P1.001 (S 或 Sz) 来选择。通常为了对命令信号仍有较平顺的响应,此时会需要用到 S 形命令平
滑器及低通滤波器。
控制机能 ASDA-H3
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6.3.3 速度命令的平滑处理
S 形命令平滑器
速度 S 形平滑器在加速或减速过程中,均使用三段式加速度曲线规划,提供运动命令的平滑化处
理,使产生的加速度是连续的,避免因为输入命令的急遽变化,而产生过大的急跳度(加速度的微
分),进而激发机械结构的振动与噪音。使用者可以透过以下参数调整:
加速常数 (P1.034) 调整加速过程速度改变的斜率。
减速常数 (P1.035) 调整减速过程速度改变的斜率。
加减速平滑常数 (P1.036) 可用来改善马达在启动与停止的稳定状态。
额定速度
速度
时间
(ms)
P1.034
扭力
时间
(ms) 0
0
加速 减速
P1.035
P1.036
2
P1.036
2
P1.036
2
P1.036
2
图 6.3.3.1 速度 S 形命令平滑器与时间设定关系
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.034 S 形平滑曲线的加速常数
P1.035 S 形平滑曲线的减速常数
P1.036 S 形平滑曲线的加减速平滑常数
ASDA-H3控制机能
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6
模拟型命令平滑器
伺服提供模拟型命令平滑器,主要提供模拟输入信号变化过快时的缓冲处理。
(rpm)
(1) 模拟速度命令;(2) 电机转速
模拟输入命令平滑化的时间规划与一般速度 S 形命令平滑器相同,且速度曲线与加速度曲线是连续
的。在上图中,加速与减速的过程所参考的转速命令斜率是不同的,而且可以看出命令追随的程
度。图中显示较差的追随特性,使用者可依据实际情况调整时间设定(P1.034、P1.035、P1.036),
来改善此一现象。
速度命令端低通滤波器
速度命令端低通滤波器通常用来衰减掉不必要的高频响应或噪声,并兼具命令平滑效果。
目标速度
P1.006
速度命令
t
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.006 速度指令 - 加减速平滑常数(低通平滑滤波)
控制机能 ASDA-H3
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6.3.4 模拟速度命令比例器
马达速度命令由 V_REF 和 GND 之间的模拟电压差来控制,并配合内部参数 P1.040、P1.081 比
例器来调整斜率及范围,参数 P1.082 可以更改 P1.040 与 P1.081 的切换时间。
6000 rpm
3000 rpm
6000 rpm
3000 rpm
输入模拟电压(V) 5 10
-10 -5
P1.081 = 6000
P1.040 = 3000
速度命令
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.040 模拟速度指令最大转速 1
P1.081 模拟速度指令最大转速 2
P1.082 P1.040 与 P1.081 切换时间常数
ASDA-H3控制机能
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6.3.5 速度模式时序图
S4
S1
S2
內部
暂存器
off on
off on
on
off SPD0
SPD1
SON
外部
I/O
on
S3
外部模拟
电压或零
注:
1. off 代表接点断路(Open),on 代表接点通路(Close)。
2. 当模式是 Sz 时,速度命令 S1 = 0;当模式是 S 时,速度命令 S1 是外部输入的模拟电压。
3. 当 Servo On 以后,即根据 SPD0 ~ SPD1 的状态来选择命令。
控制机能 ASDA-H3
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6.3.6 速度回路增益调整
速度控制单元的功能架构图如下:
速度控制单元
增益切换
P2.027
扭矩命令
+
-
+
+ +
低通滤波器
P2.049
扭矩常数倒数
1/KT 电流命令
速度估测器 編碼器
电机惯量
JM
系统惯量J
(1+P1.037)*JM
变动率
P2.005
积分器
积分增益
P2.006
+
+
前馈增益
P2.007 微分器
负载惯量比
P1.037
+
增益切换
P2.027
比例增益
P2.004
速度控制单元之中有许多的增益(Gain)可以调整,而调整的方式有手动模式与多种增益调整可供
使用者来选择。
手动模式:由使用者设定所有参数,同时自动或辅助功能都会关闭。
增益调整模式:请详见手册第五章 调机。
手动模式
在手动模式中 (P2.032 设定为 0),速度回路的比例增益(KVP,P2.004)、积分增益(KVI,P2.006)
及前馈增益(KVF,P2.007)由使用者自行设定。一般而言,各参数的影响如下:
比例增益:增加此增益会提高速度回路响应带宽。
积分增益:增加此增益会提高速度回路低频刚度,并降低稳态误差,但同时也牺牲相位边界值。
过高的积分增益增加系统的不稳定性。
前馈增益:增加此增益会降低相位落后误差。
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P2.004 速度控制比例增益
P2.006 速度积分补偿
P2.007 速度前馈增益
ASDA-H3控制机能
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6
从学理的角度看,我们以控制理论中最直观的步阶响应来分析其特性,故以下范例使用步阶响应,
从时域来依序探讨比例增益(KVP)、积分增益(KVI)及前馈增益(KVF)对系统的影响:
时域
KVP 值越大、带宽越大,上升时间越
短,但当带宽过大时,系统的相位边界
会越低,对于稳态追踪误差并没有比
KVI 好;不过对于动态追踪误差具有明
显帮助。
KVI 值越大、低频增益越大,稳态追踪
误差越快变成 0,但系统的相位边界会
大幅降低。KVI 对于稳态追踪误差有明
显帮助;不过对于动态追踪误差并没有
明显帮助。
KVF 值越接近 1,前置补偿越完整,动
态追踪误差会变很小,但过大的 KVF
会造成摆振。
控制机能 ASDA-H3
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6.3.7 共振抑制单元
机械结构发生共振现象时,其原因可能为驱动器控制系统刚度过大或响应带宽过快,将这两项原
因排除因素后可以获得改善。伺服另外提供低通滤波器 (P2.025) 及陷波滤波器 Notch Filter
(P2.023、P2.024、P2.043 ~ P2.046、P2.095 ~ P2.103),可在不改变原本控制参数设定的情况
下,达到抑制共振的效果。
微分器 前馈增益
P2.007
PI控制器
P2.004、P2.006
低通滤波器
P2.025
第二组共振抑制
滤波器
P2.043、P2.044
第三组共振抑制
滤波器
P2.045、P2.046
自动共振抑制开关与灵敏度设定
P2.047、P2.048
电流控制器
PWM
电流感测
电机
编码器
速度估测器
共振抑制单元
第一组共振抑制
滤波器
P2.023、P2.024
第四组共振抑制
滤波器
P2.098、P2.099
第五组共振抑制
滤波器
P2.101、P2.102
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P2.023 共振抑制 Notch filter 1 - 频率
P2.024 共振抑制 Notch filter 1 - 衰减率
P2.043 共振抑制 Notch filter 2 - 频率
P2.044 共振抑制 Notch filter 2 - 衰减率
P2.045 共振抑制 Notch filter 3 - 频率
P2.046 共振抑制 Notch filter 3 - 衰减率
P2.095 共振抑制 Notch filter 1 - Q 值
P2.096 共振抑制 Notch filter 2 - Q 值
P2.097 共振抑制 Notch filter 3 - Q 值
P2.098 共振抑制 Notch filter 4 - 频率
P2.099 共振抑制 Notch filter 4 - 衰减率
P2.100 共振抑制 Notch filter 4 - Q 值
P2.101 共振抑制 Notch filter 5 - 频率
P2.102 共振抑制 Notch filter 5 - 衰减率
P2.103 共振抑制 Notch filter 5 - Q 值
P2.025 共振抑制低通滤波器
ASDA-H3控制机能
6-23
6
伺服提供两种共振抑制的方式:陷波滤波器(Notch Filter)及低通滤波器。以下图示说明其效果。
下图为具有共振的系统开回路增益。
陷波滤波器 (Notch Filter)
(1) 共振点;(2) 陷波滤波器;(3) 被抑制的共振点
低通滤波器
(1) 共振点;(2) 衰减率 (-3 dB);
(3) 低通滤波器 (低通滤波截止频率 = 1000 / P2.025 Hz);(4) 被抑制的共振点
从上述两种滤波器操作结果可以发现,当低通滤波器(P2.025)由 0 开始调大,带宽(BW)会越来越
小,虽然共振产生的问题解决了,但是系统响应带宽和相位边界也会随着降低,使系统变得更不
稳定。
如果可以知道共振频率,使用陷波滤波器可以直接将共振量消除,且效果比低通滤波器佳。陷波滤
波器的频率设定范围为 50 ~ 5000 Hz,衰减率在 0 ~ 40 dB 之间。若共振频率会随时间或其他因
素而飘移且太远,则建议使用者利用低通滤波器来降低共振强度。
控制机能 ASDA-H3
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6
6.4 扭矩模式
扭矩控制模式(T 或 Tz)适用于需要扭力控制的应用,例如印刷机或绕线机。本装置有两种扭矩命
令来源:模拟输入及内部缓存器。模拟命令输入可经由外部电压来控制马达的扭矩;内部缓存器
由内部参数的数据(P1.012 ~ P1.014)作为扭矩命令。
6.4.1 扭矩命令的选择
扭矩命令的来源分成两类,一为外部输入的模拟电压,另一为内部缓存器参数。选择的方式是根
据 CN1 的 DI 信号来决定,如下表所示:
扭矩命令
编号
CN1 的 DI 信号 命令来源 内容 范围 TCM1 TCM0
T1 0 0 模式
T 外部模拟命令 T_REF 与 GND
之间的电压差 -10V ~ +10V
Tz 无 扭矩命令为 0 0
T2 0 1
内部缓存器参数
P1.012 -5000% ~ +5000%
T3 1 0 P1.013 -5000% ~ +5000%
T4 1 1 P1.014 -5000% ~ +5000%
TCM0 ~ TCM1 的状态:0 代表接点断路(Open),1 代表接点通路(Close)。
当 TCM0 = TCM1 = 0 时,如果模式是 Tz,则命令为 0。因此,若用户不需要使用模拟电压
作为扭矩命令,可以采用 Tz 模式以避免模拟电压零点漂移的问题。如果模式是 T,则命令为
T_REF 及 GND 之间的模拟电压差,输入电压范围是 -10V ~ +10V,电压所对应的扭矩可以
透过参数 P1.041 做调整。
当 TCM0 与 TCM1 其中任一不为 0 时,扭矩命令为内部参数,命令在 TCM0 ~ TCM1 改变后
会立刻生效,不需要 DI.CTRG 作为触发。
本节讨论的扭矩命令除了可在扭矩模式(T 或 Tz)下当作扭矩命令,也可以在速度模式(S 或 Sz)下
当作扭矩限制的命令输入。
ASDA-H3控制机能
6-25
6
6.4.2 扭矩模式控制架构
扭矩模式的基本控制架构如下图所示:
扭矩命令
电流感测器
扭矩命令
处理单元 共振抑制单元 电流控制单元 电机
输出扭矩
+
-
扭矩命令处理单元是根据 6.4.1 节来选择扭矩命令的来源,包含比例器(P1.041)设定模拟电压所
代表的命令大小,以及低通滤波器(P1.007)处理扭矩命令的平滑化。电流控制单元则管理驱动器
的增益参数,并负责实时运算供给马达的电流大小。
扭矩命令处理单元的架构图如下所示:
模拟信号
命令选择
P1.001
暂存器
P1.012 ~ P1.014
比例器
P1.041
低通滤波器
P1.007
A/D
CN1 TCM0, TCM1信号
上方路径为内部缓存器命令,下方路径为外部模拟命令,是根据 TCM0 及 TCM1 的状态以及
P1.001 (T 或 Tz) 来选择。模拟电压命令代表的扭矩大小可用比例器调整,并采用低通滤波器以
便对命令信号达到较平顺的响应。
6.4.3 扭矩命令的平滑处理
目标扭矩
P1.007
t
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.007 扭矩指令 - 平滑常数 (低通平滑滤波)
控制机能 ASDA-H3
6-26
6
6.4.4 模拟扭矩命令比例器
电机扭矩命令由 T_REF 和 GND 之间的模拟电压差来控制,并配合内部参数 P1.041 比例器来调
整扭矩斜率及范围。
范例如下图:
1. 若 P1.041 设定为 100,当外部输入电压 10V 时,扭矩命令即对应到 100%额定扭矩。
2. 若 P1.041 设定为 300,当外部输入电压 10V 时,扭矩命令即对应到 300%额定扭矩。
300%
100%
-300%
-100%
斜率由参数P1.041设定
输入模拟电压(V) 5 10
-10 -5
扭矩命令
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P1.041 模拟扭矩指令最大输出
6.4.5 扭矩模式时序图
T4
T1
T2
內部
暂存器
off on
off on
on
off TCM0
TCM1
SON
外部I/O
on
T3
外部模拟
电压或零
注:
1. off 代表接点断路(Open),on 代表接点通路(Close)。
2. 当模式是 Tz 时,扭矩命令 T1 = 0;当模式是 T 时,扭矩命令 T1 是外部输入的模拟电压。
3. 当 Servo On 以后,即根据 TCM0 ~ TCM1 的状态来选择命令。
ASDA-H3控制机能
6-27
6
6.5 混合模式
除了可使用单一控制模式来进行位置、速度和扭矩的控制以外,本驱动器亦提供混合模式可供运
用。(请参考 6.1 节)。
模式名称 模式代号 模式码 说明
双重混合模式
PT-S 06 PT 与 S 可透过 DI.S-P 切换
PT-T 07 PT 与 T 可透过 DI.T-P 切换
PR-S 08 PR 与 S 可透过 DI.S-P 切换
PR-T 09 PR 与 T 可透过 DI.T-P 切换
S-T 0A S 与 T 可透过 DI.S-T 切换
PT-PR 0D PT 与 PR 可透过 DI.PT-PR 切换
多重混合模式
PT-PR-S 0E PT 与 PR 与 S 可透过 DI.S-P 与 DI.PT-PR 切换
PT-PR-T 0F PT 与 PR 与 T 可透过 DI.T-P 与 DI.PT-PR 切换
本驱动器不提供 Sz 与 Tz 的混合模式。为了避免混合模式占用太多 DI 点位,速度与扭矩模式可
利用外部模拟电压信号作为命令,以减少 DI (SPD0、SPD1 或 TCM0、TCM1)的使用,位置模式
可以利用 PT 模式输入脉波以减少 DI (POS0 ~ POS6)的使用。
欲参考 DI/DO 输出功能默认值定义表或需要自己更改 DI/DO 功能时,请参阅 3.3 节的内容。
6.5.1 速度/位置混合模式
速度/位置混合模式包含 PT-S 与 PR-S,前者位置命令来自外部输入的脉波,后者是内部参数
(P6.000 ~ P7.099)的数据。速度命令的来源可以是外部模拟电压或是内部参数(P1.009 ~ P1.011)
的数据。速度/位置模式的切换是由 DI.S-P (0x18)信号控制,而位置模式则要再透过 DI.PT-PR
(0x2B) 来选择 PT 或 PR。以下时序图将以 PR-S 模式来做说明,位置与速度命令皆以 DI 信号来
切换。
CTRG
S-P
POS0 ~ 6 有作用 POS0 ~ 6 无作用
SPD0 ~ 1 有作用 SPD0 ~ 1 无作用 SPD0 ~ 1 有作用
速度模式 位置模式 速度模式
POS0 ~ 6 无作用
OFF ON OFF
图 6.5.1.1 速度/位置混合控制模式
在速度模式时(DI.S-P 为 Off),速度命令由 DI.SPD0、DI.SPD1 来选择,此时 DI.CTRG 无作用。
当切换成位置模式之后(DI.SP 为 On),由于位置命令没有定义(需等待 DI.CTRG 的上升沿),因
此电机停止(为上图中的△)。每当 DI.CTRG 的上升沿触发,将依据 DI.POS0 ~ DI.POS6 来选择
位置命令,电机立刻往该位置移动。当 DI.S-P 为 Off,则立刻回到速度模式。各模式下 DI 信号与
所选择的命令之间的关系,请参考单一模式的章节介绍。
控制机能 ASDA-H3
6-28
6
6.5.2 速度/扭矩混合模式
速度/扭矩混合模式仅包含 S-T 模式,速度命令的来源可以是外部模拟电压或内部参数(P1.009 ~
P1.011)的数据,用户也可用 DI.SPD0 ~ DI.SPD1 来切换 P1.009 ~ P1.011。同样地,扭矩命令可
来自外部模拟电压,也可以是内部参数(P1.012 ~ P1.014)的数据,利用 DI.TCM0 ~ DI.TCM1 来
选择。以下时序图将以 S-T 模式来做说明,速度/扭矩模式的切换是由 DI.S-T (0x19)信号控制。
S-T
TCM0 ~ 1 有作用 TCM0 ~ 1有作用
扭矩模式 速度模式 扭矩模式
TCM0 ~ 1无作用
SPD0 ~ 1无作用 SPD0 ~ 1 有作用 SPD0 ~ 1无作用
ON OFF ON
图 6.5.2.1 速度/扭矩混合控制模式
在扭矩模式时(DI.S-T 为 On),扭矩命令由 DI.TCM0、DI.TCM1 来选择。当切换成速度模式之后
(DI.S-T 为 Off),速度命令由 DI.SPD0、DI.SPD1 来选择,电机立刻追随命令速度移动,当 DI.S-T
为 On,则立刻回到扭矩模式。各模式下 DI 信号与所选择的命令的关系,请参考单一模式的章节
介绍。
6.5.3 扭矩/位置混合模式
扭矩/位置混合模式包含 PT-T 与 PR-T,前者位置命令来自外部输入的脉波,后者是内部参数
(P6.000 ~ P7.099)的数据。扭矩命令可以是外部模拟电压或是内部参数(P1.012 ~ P1.014)的数据。
扭矩/位置模式的切换是由 DI.T-P (0x20)信号控制,而位置模式则要再透过 DI.PT-PR (0x2B)来选择
PT 或 PR。以下时序图将以 PR-T 模式来做说明,位置与扭矩命令皆以 DI 信号切换。
CTRG
T-P
POS0 ~ 6 无作用 POS0 ~ 6 有作用 POS0 ~ 6 无作用
OFF ON OFF
扭矩模式 位置模式 扭矩模式
TCM0 ~ 1 有作用 TCM0 ~ 1 无作用 TCM0 ~ 1 有作用
图 6.5.3.1 扭矩/位置混合控制模式
在扭矩模式时(DI.T-P 为 Off),扭矩命令由 DI.TCM0、DI.TCM1 来选择,此时 DI.CTRG 无作用。
当切换成位置模式之后(DI.T-P 为 On),由于位置命令没有定义(需等待 DI.CTRG 的上升沿),因此
电机停止(为上图中的△)。每当 DI.CTRG 的上升沿触发,将依据 DI.POS0 ~ DI.POS6 来选择位置
命令,电机立刻往该位置移动,当 DI.T-P 为 Off,则立刻回到扭矩模式。各模式下 DI 信号与所选
择的命令的关系,请参考单一模式的章节介绍。
ASDA-H3控制机能
6-29
6
6.6其他
6.6.1 速度限制的使用
不论在位置、速度或扭矩任何一种模式下,最大速度都受到内部参数 P1.055 的限制。
速度限制命令与速度命令的下达方式相同,可以是外部模拟电压,也可以是内部参数(P1.009 ~
P1.011)的数据,请参考 6.3.1 节的说明。
速度限制命令只可以在扭矩模式(T / Tz)下使用,以限制电机运转速度。当扭矩模式命令采用外部
模拟电压时,可以有多余的 DI 信号当作 SPD0 ~ SPD1,用来选择速度限制命令(内部参数)。当
没有足够的 DI 信号可用时,速度限制命令可以直接以模拟电压输入。当参数 P1.002.X (关闭 /
开启速度限制功能) 设定为 1 时,速度限制功能启动。时序图如下所示:
SPD0 ~ 1 无作用 SPD0 ~ 1 有作用
P1.002中的速度限制功能关闭 P1.002中的速度限制功能开启
速度限制命令來源选择
6.6.2 扭矩限制的使用
扭矩限制命令与扭矩命令的下达方式相同,可以是外部模拟电压也可以是内部参数(P1.012 ~
P1.014)的数据,请参考 6.4.1 节的说明。
扭矩限制可以在位置模式(PT 及 PR)或速度模式(S)下使用,以限制电机输出扭矩。当位置模式命
令使用外部脉波或速度模式命令采用外部模拟电压时,可以有多余的 DI 信号当作 TCM0 ~
TCM1,用来选择扭矩限制命令(内部参数);当没有足够的 DI 信号可用时,扭矩限制命令可以直
接以模拟电压输入。当参数 P1.002.Y (关闭 / 开启扭矩限制功能) 设定为 1 时,扭矩限制功能启
动。时序图如下所示:
TCM0 ~ 1 无作用 TCM0 ~ 1 有作用
P1.002中的扭矩限制功能开关 P1.002中的扭矩限制功能开启
扭矩限制命令来源选择
控制机能 ASDA-H3
6-30
6
6.6.3 模拟监控
用户可经由模拟监视观察所需要的电压信号。驱动模块提供二个模拟信道,详细配线信息请参阅
手册第三章。
范例:
若欲定义电机转速 1000 rpm 对应到模拟输出 8V,而该颗电机的最高转速是 5000 rpm,P1.004
的设定如下:
P1.004 = 需求转速
最高转速
×100% = 1000 rpm
5000 rpm ×100% = 20%
透过以下算式可获得当前转速与相对应的电压输出:
转速 MON1 模拟监控输出
300 rpm MON1 = 8V ×当前转速
最高转速×P1.004
100
×100% = 8V × 300 rpm
5000 rpm× 20
100
×100% = 2.4V
900 rpm MON1 = 8V ×当前转速
最高转速×
P1.004
100
×100% = 8V × 900 rpm
5000 rpm× 20
100
×100% = 7.2V
电压漂移量:
由于模拟监控输出电压漂移量的存在,造成模拟监控输出的零电压准位与设定值的零点不符。此一
现象可经由设定模拟监控输出漂移量校正值 DOF1 (P4.020)与 DOF2 (P4.021)得到改善。模拟监控
输出的电压准位为±8V,若超过输出电压则会被限制在±8V。本装置所提供的分辨率为 10 bits,相
当于 13 mV/LSB。
DOF
8V
-8V
相关参数:详细内容请查阅手册第八章
参数 功能
P0.003 模拟输出监控
P1.003 检出器脉波输出极性设定
P1.004 MON1 模拟监控输出比例
P1.005 MON2 模拟监控输出比例
P4.020 模拟监控输出(Ch1) - 偏移量补偿值
P4.021 模拟监控输出(Ch2) - 偏移量补偿值
ASDA-H3控制机能
6-31
6
6.7 全闭环
全闭环回路系统是利用辅助编码器将机械末端的实际位置回授给伺服驱动器,以改善传动系统的
导螺杆背隙、联轴器或皮带传动挠性、传动系统温度热膨胀、传动系统的线性度或末端滑动等因
素,达成高定位精度需求。
光栅尺或外部编码器回授 (CN5)
伺服驱动器输出 ( U V W )
编码器连接器
(CN2-1)
控制机能 ASDA-H3
6-32
6
6.7.1 硬件配置
CN5 机械位置反馈信号接头可连接光学尺或辅助编码器(A、B、Z 相信号),与伺服形成全闭环控制
回路。
(1) (2)
(1) CN5 机械位置反馈信号端子座图;(2) CN5 机械位置反馈信号线端配线定义图
配线定义:
Pin No. 信号名称 说明
1 Opt_/Z /Z 相输入
2 Opt_/B /B 相输入
3 Opt_B B 相输入
4 Opt_A A 相输入
5 Opt_/A /A 相输入
6 GND 编码器与霍尔组件接地线
7 GND 编码器与霍尔组件接地线
8 +5V 编码器电源
9 Opt_Z Z 相输入
10 HALL_U 霍尔组件 U 相输入
11 HALL_V 霍尔组件 V 相输入
12 HALL_W 霍尔组件 W 相输入
13 TEMP+ 电机温度侦测
14 TEMP- 电机温度侦测
15 - 保留
Case Shielding 屏蔽
注:Pin 13 & 14 可支持 NTC、PTC 型式之温度传感器,请详阅第八章 PM.022 与 PM.024 参数设定说明。
ASDA-H3控制机能
6-33
6
CN5 信号形式的规格:
信号形式 霍尔组件 A、B、Z 相信号
工作电压 5V 5V
信号格式 单端信号 差动信号
编码器电源(5V)输出 ≤ 300 mA ≤ 300 mA
上拉电阻(R) ≤ 20 kΩ*注 -
最高脉冲频率 5 kHz 单相脉冲频率 4 MHz
VHALL 电压 高准位电压 > 3.2V (Min.)
低准位电压 < 2.2V (Max.) -
注:驱动模块支持内建上拉电阻的霍尔组件。
6.7.2 控制架构
PT 全闭环位置模式控制架构
PT 全闭环模式下,若电子齿轮比设定为 1
1
,命令端的 1 个脉冲信号对应到辅助编码器四倍频后的
1 个脉冲。若电子齿轮比设定为 2
1
,命令端的 1 个脉冲信号对应到辅助编码器四倍频后的 2 个脉
冲。
第一分子P1.044
第二分子P2.060
第三分子P2.061
第四分子P2.062
分母P1.045
误差
计数器
P1.084
全闭环切换功能
(设0,切换时清除误差)
P1.072
电机一转脉冲数
位置比例增益
P2.000 速度回路
速度估测器
电机
Encoder
机构
电机脉冲
计数器
低通滤波器
P1.075 辅助编码器
检出器
输出脉冲数
P1.046
检出器
输出极性
P1.003
OA
OB
OZ
误差
计数器
P1074 OA/OB/OZ输出来源选择
P1.073
全闭环辅助编码器回授
位置和电机编码器位置
之间误差允许的最大范围
CN5
GNUM0, GNUM1
脉
冲
信
号
DI 0x0B
全/半闭环切换开关
控制机能 ASDA-H3
6-34
6
PR 全闭环位置模式控制架构
PR 全闭环等同于在通信模式下(P1.001.YX = 0C)开启全闭环功能。PR 全闭环模式下,若电子齿
轮比设定为 1
1
,命令端的 1 个 PUU 对应到辅助编码器四倍频后的 1 个脉波。若电子齿轮比设定
为 2
1
,命令端的 1 个 PUU 对应到辅助编码器四倍频后的 2 个脉波。
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
第一分子P1.044
第二分子P2.060
第三分子P2.061
第四分子P2.062
分母P1.045
误差
计数器
P1.084
全闭环切换功能
(设0,切换时清除误差)
电机一转脉冲数
P1.072
位置比例增益
P2.000 速度回路
速度估测器
电机
Encoder
机构
电机脉冲
计数器
低通滤波器
P1.075 辅助编码器
检出器
输出脉冲数
P1.046
检出器
输出极性
P1.003
OA
OB
OZ
误差
计数器
P1.074 OA/OB/OZ输出
来源选择
CN5
GNUM0, GNUM1
內部PR命令
DI 0x0B
全/半闭环切换开关
P1.072
电机一转脉冲数
P1.073
全闭环辅助编码器回授
位置和电机编码器位置
之间误差允许的最大范围
ASDA-H3控制机能
6-35
6
6.7.3 全闭环设定步骤
确认接线*1
P1.074.Z
辅助编码器回授方向设定
P1.072
辅助编码器分辨率设定
P1.044、P1.045
电子齿轮比设定*2
P1.073
主编码器与辅助编码器的回授位置误差
保护范围设定*3
P1.075
全/半闭环位置检测器误差的低通滤波器设定
P1.084
全/半闭环切换时误差清除功能设定*4
P1.085
主编码器与辅助编码器之间的回授位置误差量自动
清除
设定全/半闭环切换DI [0x0B]
P1.003.Y、P1.046、P1.076、P2.066
检出器输出设定
P3.013
PR全闭环回授设定(上位机)
P2.080
原点复归Z相来源(仅PR支持)
*5
P1.074.X
开启全闭环功能
注:
1. 辅助编码器(A、B、Z 相讯号)连接 CN5 形成全闭环回路,可由 P5.017 观察驱动器是否接收到辅助编码器的回授。
2. 电子齿轮比请设置为 1:1。
3. 初次设定全闭环时,请勿将 P1.073 数值设定过大,以防止辅助编码器断线或方向相反造成马达持续运转。
4. 尚未支持 PR 全闭环功能,PR 模式默认全、半闭环切换时会直接清除误差。
5. 尚未支持 PR 全闭环功能。
控制机能 ASDA-H3
6-36
6
6.7.4 全闭环参数设定
6.7.4.1 辅助编码器方向设定
P1.074 全闭环功能控制开关 通讯地址:0194H
0195H
初值: 0x0000 控制模式: PT / PR* (全闭环)
单位: - 设定范围: 0000h ~ F132h
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
U Z Y X
X 全闭环 / 龙门功能开关 Z 辅助编码器回授正反向选择
Y OA/OB/OZ 输出来源选择 U CN5 回授脉冲滤波宽度设定
Z:辅助编码器回授正反向选择
0:正向输出
1:反向输出
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
使用全闭环功能前,请先确认辅助编码器回授脉冲递增或递减的方向,是否与马达编码器回授脉
冲的方向相同。假设两者的回授脉冲方向是相反的,可更改 P1.074.Z 的设定值将辅助编码器的
讯号反向。
确认步骤如下:
步骤 1:关闭全闭环功能,即 P1.074.X = 0。
ASDA-H3控制机能
6-37
6
步骤 2:开启 ASDA-Soft 的示波器,分别在 CH1 选择「回授位置 [Pulse]」与 CH2 选择「辅助
编码器回授 [Pulse]」,并点选 Start 来启动示波器。
利用 JOG 功能让电机低速的往单一方向移动,若得到两个相反的脉冲信号(如下图所示),需执行
步骤 3 进行参数调整。
注:确认方向时,P3.013.X 需设为 0。
步骤 3:原先的 P1.074.Z 设定值造成两个脉冲信号相反,因此将 P1.074.Z 改为另一设定值即可。
CH1 32 bit
[IDX] Normal
回授位置 [Pulse]
CH2 32 bit
[IDX] Normal
辅助编码器回授 [Pulse]
控制机能 ASDA-H3
6-38
6
步骤 4:重复步骤 2,确认主编码器与辅助编码器的回授脉冲递增或递减的方向相同。
ASDA-H3控制机能
6-39
6
6.7.4.2 辅助编码器分辨率设定
P1.072 辅助编码器全闭环的分辨率 通讯地址:0190H
0191H
初值: 5000 控制模式: PT / PR* (全闭环)
单位: pulse/rev 设定范围: 200 ~ 1280000
数据格式: DEC 资料大小: 32-bit
参数功能:
电机转一圈时全闭环所对应的 A/B Pulse 数(四倍频之后)。
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
计算电机转一圈所对应的辅助编码器脉冲量的方式有两种。第一为理论值,以物理量来推算;第二为
实际值,利用 ASDA-Soft 的示波器来计算。若辅助编码器全闭环的分辨率(P1.072)设定不正确,容易
导致辅助编码器的回授位置和电机编码器之间的误差因长时间运转逐渐增加,最终触发异警 AL040。
1. 理论值推算:
若机台使用螺杆传动并搭配辅助编码器形成全闭环控制回路,需使用螺杆螺距(pitch)与辅助编码
器分辨率来计算电机转一圈所对应到的辅助编码器脉冲数。若已确认螺杆与辅助编码器的规格
时,用户可以直接以理论值推算 P1.072。
范例:
若螺杆螺距(pitch)为 5 mm,光学尺(辅助编码器)分辨率为 0.5 µm
5 mm
0.5 μm
=
5000 μm
0.5 μm = 10000 pulses = P1.072
电机转一圈时,光学尺需要收到 10000 个脉冲。
2. 实际值:
假设系统传动非螺杆或为复杂机构时,无法使用理论值推算,可于非全闭环的模式下利用
JOG 功能,让电机低速的往单一方向移动,用 ASDA-Soft 的示波器观察电机编码器与辅助编
码器的回授脉冲量来推算 P1.072。
步骤 1:关闭全闭环功能,即 P1.074.X = 0。
控制机能 ASDA-H3
6-40
6
步骤 2:开启 ASDA-Soft 的示波器,分别在 CH1 选择「回授位置 [Pulse]」与 CH2 选择
「辅助编码器回授 [Pulse]」,并点选 Start 来启动示波器。
利用 JOG 功能让电机低速的往单一方向移动,观察两个通道的回授脉波量,如下图:
观察 ASDA-Soft 示波器的两个通道在同一段时间内的相对值。如上图,电机编码器回授
12,727,015 个脉冲,而辅助编码器输出 7,587 个脉冲。可利用以下公式推算,当电机转一
圈,辅助编码器实际上收到大约 10,000 个脉冲。
�
辅助编码器(光栅尺)脉冲数×16777216
电机编码器脉冲数 � =
7587×16777216
12727015 ≈10000
CH1 32 bit
[IDX] Normal
回授位置 [Pulse]
CH1 32 bit
[IDX] Normal
辅助编码器回授 [Pulse]
ASDA-H3控制机能
6-41
6
6.7.4.3 电子齿轮设定
全闭环控制时,请将伺服参数 P1.044 与 P1.045 设为 1,并将电子齿轮比设定在上控参数。
6.7.4.4 主编码器与辅助编码器的回授位置误差保护范围设定
P1.073 主编码器与辅助编码器的回授位置误差保护范围 通讯地址:0192H
0193H
初值: 30000 控制模式: PT / PR* (全闭环)
单位: pulse (以全闭环回授为基准) 设定范围: 1 ~ (231-1)
数据格式: DEC 资料大小: 32-bit
参数功能:
全闭环模式下,当辅助编码器回授位置与主编码器回授位置的差异过大,代表连接器可能松脱或是发生其
他机构上的问题。当误差大于 P1.073 所设定的值时,伺服发出异警 AL040(全闭环位置控制误差过大)。
P1.073 < �主编码器位置 ×
P1.044 x P1.072
P1.045 x 16777216� - 辅助编码器位置
其中:
主编码器位置 = 回授位置 (关闭全闭环) – 回授位置 (开启全闭环)
辅助编码器位置 = 辅助编码器回授 (关闭全闭环) – 辅助编码器回授 (开启全闭环)
P1.073
P1.085 P1.085
主编码器与辅助编码器
之间的误差大于P1.073
设定值时,触发AL040
电机旋转圈数
主编码器与辅
助编码器误差
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
6.7.4.5 全/半闭环位置检测器误差的低通滤波器设定
P1.075 全 / 半闭环位置检测器误差的低通滤波器 通讯地址:0196H
0197H
初值: 100 控制模式: PT / PR* (全闭环)
单位: ms 设定范围: 0 ~ 1000
数据格式: DEC 资料大小: 16-bit
参数功能:
当全闭环与半闭环之间的传动机构刚性不足的情况下,可以设定适当的时间常数,以提高系统的稳定性。
也就是瞬时时产生半闭环的效果,稳态之后又可以形成全闭环效果。当刚性足够时则可以直接 Bypass。
设为 0 时关闭低通滤波功能(Bypass)。
若传动机构刚性较强,可将 P1.075 设定值调小,或直接设为 0 关闭滤波功能。若传动机构刚性较软,需
将 P1.075 设定值调大。
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
控制机能 ASDA-H3
6-42
6
6.7.4.6 全/半闭环切换时误差清除功能设定
P1.084 全 / 半闭环切换时误差清除功能 通讯地址:01A8H
01A9H
初值: 0x0000 控制模式: PT / PR*1 (全闭环)
单位: - 设定范围: 0x0000 ~ 0x0001
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
U Z Y X
X 半闭环切换全闭环误差清除功能 Z 保留
Y 保留 U 保留
X:半闭环切换全闭环误差清除功能*2
0:切换时,清除误差。
在半闭环模式下,命令将参考马达编码器,切换至全闭环后,位置不会移动。
1:切换时,不清除误差。
在半闭环模式下,命令将参考马达编码器,切换至全闭环后,在半闭环所下达的命令,将会成为
全闭环的命令,位置将会移动。
注:
1. 尚未支持 PR 全闭环功能。
2. 可利用 DI [0x0B]做全/半闭环切换。
以下为设定范例:
误差清除开启 (P1.084.X = 0)
10000
11000
21000
19000
全闭环 半闭环 全闭环
回授位置
控制模式
半闭环切换至全闭
环后误差被清除,
位置不会移动
辅助编码器
电机编码器
全、半闭环切换误差清除示意图
P1.084.X = 0
ASDA-H3控制机能
6-43
6
第一段全闭环控制:(以辅助编码器回授位置为主)
假设一开始下达的位置命令是 10000 PUU,辅助编码器的回授位置是 10000 PUU,但电机编码
器的回授位置因为机构存在背隙与滑动,造成最终位置停留在 11000 PUU。
第二段半闭环控制:(以电机编码器回授位置为主)
使用 DI [0x0B]将控制模式由全闭环切换成半闭环,再次下达位置命令 10000 PUU。由于半闭环
控制时是参考电机编码器位置,电机编码器的最终回授位置是 21000 PUU,但辅助编码器的回授
位置是 19000 PUU。在此模式下,辅助编码器(19000 PUU)与位置命令(20000 PUU)存在着
1000 PUU 的误差。
第三段全闭环控制:(以辅助编码器回授位置为主)
因为设定 P1.084 = 0 误差会被清除,所以使用 DI [0x0B]将控制模式由半闭环切换成全闭环后,
辅助编码器的回授位置不会做修正。
误差清除关闭 (P1.084.X = 1)
10000
11000
21000
19000
全闭环 半闭环 全闭环
20000
22000
回授位置
控制模式
半闭环切换至全闭环
后误差不会被清除,
位置会移动
辅助编码器
电机编码器
全、半闭环切换误差清除示意图
P1.084.X = 1
第一段全闭环控制:(以辅助编码器回授位置为主)
假设一开始下达的位置命令是 10000 PUU,辅助编码器的回授位置是 10000 PUU,但电机编码
器的回授位置因为机构存在背隙与滑动,造成最终位置停留在 11000 PUU。
第二段半闭环控制:(以电机编码器回授位置为主)
使用 DI [0x0B]将控制模式由全闭环切换成半闭环,再次下达位置命令 10000 PUU。由于半闭环
控制时是参考电机编码器位置,电机编码器的最终回授位置是 21000 PUU,但辅助编码器的回授
位置是 19000 PUU。在此模式下,辅助编码器(19000 PUU)与位置命令(20000 PUU)存在着
1000 PUU 的误差。
第三段全闭环控制:(以辅助编码器回授位置为主)
设定 P1.084 = 1 后,误差不会被清除。所以使用 DI [0x0B]将控制模式由半闭环切换成全闭环,
辅助编码器的回授位置将会做修正,电机会移动到相对应的位置(上图黄底区域)。先前半闭环的
命令会变成全闭环的命令,并参考辅助编码器使机构移动至与实际命令相对应的位置,辅助编码
器的最终回授位置为 20000 PUU。
控制机能 ASDA-H3
6-44
6
6.7.4.7 自动清除主编码器与辅助编码器之间的回授位置误差量
P1.085 自动清除主编码器与辅助编码器之间的回授位置误差量 通讯地址:01AAH
01ABH
初值: 0 控制模式: PT / PR* (全闭环)
单位: rev 设定范围: 0 ~ 32768 (0:关闭此功能)
数据格式: DEC 资料大小: 16-bit
参数功能:
此参数为设定主编码器与辅助编码器之间回授位置的误差上限,当电机旋转圈数大于或等于此参数值,
系统自动将误差清除为零。
P1.073
P1.085 P1.085
主编码器与辅助编
码器之间的誤差大
于P1.073时,触发
AL040
电机旋转圈数
主编码器与辅
助编码器误差
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
6.7.4.8 设定全/半闭环切换 DI [0x0B]
全闭环开启(P1.074.X = 1)的情况下 DI [0x0B]才有效,且关闭全闭环功能后会忽略 P1.072 的设定
值。
范例一为全闭环下的半闭环,范例二为用户平常使用的半闭环。虽然两者都称为半闭环,但全闭
环模式下会套用 P1.072 的设定,在设定时需特别注意。
范例一:开启全闭环功能(P1.074.X = 1),DI [0x0B]为 On,电子齿轮比为 1:1,P1.072 = 5000。
全闭环功能开启时,若要让电机旋转一圈,位置命令必须为 5000。
范例二:关闭全闭环功能(P1.074.X = 0),DI [0x0B]为 On,电子齿轮比为 1:1,P1.072 = 5000。
由于未开启全闭环功能,DI 设定是无效的且 P1.072 的设定值会被忽略,因此若要让电
机旋转一圈,位置命令必须为 16777216。
设定值:0x0B
DI 符号 说明 触发方式 控制模式
FHS 全/半闭环模式切换。 置 On PT、PR*
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
ASDA-H3控制机能
6-45
6
6.7.4.9 原点复归 Z 相来源
P2.080 原点复归 Z 相来源 通讯地址:02A0H
02A1H
初值: 0x0000 控制模式: PR* (全闭环)
单位: - 设定范围: 0x0000 ~ 0x0011
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
辅助编码器连接 CN5 形成全闭环控制,使用者执行原点复归找寻 Z 相位置时,透过参数设定可以选择电
机的 Z 相位置或是辅助编码器的 Z 相位置作为复归原点(选择辅助编码器可以达到更高的定位精度)。开
启全闭环功能(P1.074.X = 1)后,请重新开启并设定 Capture 功能。
U Z Y X
X 全闭环原点复归 Z 相来源 Z 保留
Y 半闭环原点复归 Z 相来源 U 保留
X:全闭环原点复归 Z 相来源
0:辅助编码器
1:电机
Y:半闭环原点复归 Z 相来源
0:电机
1:辅助编码器
注:尚未支持 PR 全闭环功能。
控制机能 ASDA-H3
6-46
6
6.7.4.10 检出器输出设定
P1.003 检出器脉冲输出极性设定 通讯地址:0106H
0107H
初值: 0x0000 控制模式: All
单位: - 设定范围: 0x0000 ~ 0x0013
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
U Z Y X
X 监控模拟输出极性 Z 保留
Y 检出器脉冲输出正反向选择 U 保留
X:监控模拟输出极性
0:MON1(+),MON2(+)
1:MON1(+),MON2(-)
2:MON1(-),MON2(+)
3:MON1(-),MON2(-)
Y:检出器脉冲输出正反向选择
0:正向
1:反向
P1.046▲ 检出器输出(OA, OB)脉冲数设定 通讯地址:015CH
015DH
初值: 2500 控制模式: All
单位: pulse 设定范围: 1 ~ 536870912
数据格式: DEC 资料大小: 32-bit
参数功能:
旋转电机:电机每转一圈的单向脉冲数设定;硬件可输出最大频率为 19.8 MHz。
直线电机︰每移动 1 公尺的单相脉冲数设定;硬件可输出最大频率为 19.8 MHz。
CN2-1 / CN5 的 OAOB 搭配设定请参阅 P1.074.Y(OAOB 输出来源)和 P1.097(OAOB 输出分母)说明。
注:
在以下情况时,可能会超出驱动器最大可输出脉冲频率,而发生异警 AL018 或 AL048:
1. 编码器异常。
2. 电机转速大于 P1.076 的设定。
3. 旋转电机:若 P1.074.Y = 0,P1.097 = 0,电机转速(rpm)/60 x P1.046 x 4 > 19.8 x 106
直线电机:若 P1.074.Y = 1,P1.097 = 1,电机速度(μm/s) x P1.046 > 19.8 x 106
ASDA-H3控制机能
6-47
6
P1.076▲ 检出器输出(OA, OB)最高转速设定 通讯地址:0198H
0199H
初值: 5500 控制模式: All
单位: 1 rpm (旋转)*
1 mm/s (直线)* 设定范围: 0 ~ 7500 (旋转)*
0 ~ 15999 (直线)*
数据格式: DEC 资料大小: 16-bit
参数功能:
设定略大于使用者欲使用的最大的电机转速。
注:旋转为永磁同步旋转电机的简称;直线则为永磁同步直线电机的简称。
P2.066 特殊位缓存器 2 通讯地址:0284H
0285H
初值: 0x0030 控制模式: All
单位: - 设定范围: 0x0000 ~ 0x187F
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
Bit 15 14 13 12 11 10 9 8
位 功能 说明
Bit 0、Bit 1 保留 -
Bit 2 取消低电压错误(AL003)锁定 0:低电压错误(AL003)锁定,低电压错误不会自动清除。
1:取消低电压错误(AL003)锁定,低电压错误会自动清除。
Bit 3 保留 -
Bit 4 取消驱动器功能使用率警告
(AL044)侦测
0:侦测开启。
1:侦测关闭。
Bit 5 开启 CN5 断线(AL041)侦测 0:侦测关闭。
1:侦测开启。
Bit 6 主回路电源异常(AL022)锁定
0:主回路异常(AL022)不锁定,主回路电源异常会自动清除。
1:主回路异常(AL022)锁定,主回路电源异常错误不会自动清
除。
Bit 7、Bit 8 保留 -
Bit 9 低电压错误(AL003)为 ALM
或 WARN
0:WARN。
1:ALM。
Bit 10、Bit 11 保留 -
Bit 12 主回路电源异常(AL022)为
ALM 或 WARN
0:WARN。
1:ALM。
Bit 13 ~ Bit 15 保留 -
注:在全闭环功能启动时,CN5 断线(AL041)侦测预设为关闭(P2.066 [Bit 5] = 0),即不侦测。强烈建议用户在全闭环功
能模式下,将此功能开启。
控制机能 ASDA-H3
6-48
6
6.7.4.11 上位机全闭环回授来源设定
P3.013 上位机全闭环回授来源设定 通讯地址:031AH
031BH
初值: 0x0000 控制模式: PR* (全闭环)
单位: - 设定范围: 0x0000 ~ 0x0022
数据格式: HEX 资料大小: 16-bit
参数功能:
U Z Y X
X 全闭环的编码器回授来源 Y 全闭环模式下的 Z 相偏移量来源
Z 保留 U 保留
X:全闭环的编码器回授来源
0:电机编码器回授脉冲数
1:辅助编码器回授脉冲数
2:半闭环时,来源为电机编码器回授脉冲数;全闭环时,来源为辅助编码器回授脉冲数
Y:全闭环模式下的 Z 相偏移量来源
0:电机
1:辅助编码器
2:半闭环时,来源为电机的 Z 相偏移量;全闭环时,来源为辅助编码器的 Z 相偏移量
注:
1. 此参数的设定与 P1.074.Y 切换电机编码器/辅助编码器不同。此参数仅修改回传上位机的回授讯号来源,建议用
户将 P3.013 设成 0x0022,以避免电机在 Servo On 时动作不正常。
2. 尚未支持 PR 全闭环功能。
ASDA-H3控制机能
6-49
6
6.7.5 全闭环异警排除
AL040 全闭环位置控制误差过大
触发条件
及异警原因
条件:全闭环位置控制误差过大。
原因:
1. P1.073 设定值过小。
2. 编码器连接器是否松脱或电机与机构连接时发生问题。
3. 若经由计算后,电机转一圈时全闭环所对应的 A/B Pulse 数不是整数,但
P1.072 参数仅能填写整数值,对于长时间运转下,电机编码器与辅助编码器之
间的位置误差量会愈来愈大,需要设定 P1.085 来避免触发 AL040。
检查及处置
1. 检查 P1.073 的设定,若设定值过小,请加大设定值。
2. 检查编码器连接器是否松脱或是电机与机构连接时发生问题。
3. 检查 P1.085 的设定值是否合理。
排除方法 异警重置。
AL041 CN5 断线
触发条件
及异警原因 CN5 通讯断线。
检查及处置
1. 检查并重新确认 CN5 通讯线路。
2. 若不使用 CN5,请检查 P1.074.X、PM.003.U 设定值是否为 0。
排除方法 重新上电。
控制机能 ASDA-H3
6-50
6
(此页有意留为空白)
7-1
运动控制功能说明
本章节介绍 H3 的 PR 模式之内部运动命令,在此模式下,伺服的运动控制命令是由驱动
器内部依照指令自行组成,使 H3 提供多样不同模式的运动命令,有原点复归、速度命
令、多种位置命令、参数写入、基础数值运算、程序跳转、与电子凸轮(E-Cam),以下
将针对不同命令模式进行说明。
0
7.1 PR 模式说明······················································································ 7-2
7.1.1 PR 共享参数资料 ·········································································· 7-5
7.1.2 PR 模式相关监视变量 ···································································· 7-6
7.1.3 运动控制命令模式 ········································································· 7-9
7.1.3.1 原点复归模式 ········································································ 7-9
7.1.3.2 速度命令 ············································································ 7-21
7.1.3.3 位置命令 ············································································ 7-23
7.1.3.4 程序跳转命令 ······································································ 7-26
7.1.3.5 写入命令 ············································································ 7-28
7.1.3.6 分度位置命令 ······································································ 7-30
7.1.3.7 基础数值运算 ······································································ 7-34
7.1.4 PR 程序表示方法 ········································································ 7-37
7.1.5 PR 命令触发方式 ········································································ 7-44
7.1.6 PR 程序执行流程 ········································································ 7-48
7.2 运动控制应用功能············································································· 7-61
7.2.1 数据数组··················································································· 7-61
7.3 电子凸轮(E-Cam) ············································································· 7-64
7.3.1 主动轴信号来源 ·········································································· 7-66
7.3.2 离合器的啮合与脱离 ···································································· 7-69
7.3.3 电子凸轮齿轮比与曲线缩放 ··························································· 7-75
7.3.4 电子凸轮曲线 ············································································· 7-77
7.3.5 电子凸轮与 PR 命令的迭加 ··························································· 7-84
7.3.6 电子凸轮异常排除 ······································································· 7-86
7.3.7 应用宏(Macro) 7-87
7.3.8 辅助功能··················································································· 7-93
运动控制功能說明ASDA-H3
7-2
7
7.1 PR 模式说明
PR 模式是由驱动器内部自行产生运动命令,除了基础数值运算之外的命令,所有的设定都储存
于驱动器参数文件,因此只要改变相对应的参数值,PR 的命令内容也随之更改。H3 提供 100 组
程序设定,包含原点复归模式、位置命令、速度命令、程序跳转命令、写入命令、分度定位命令
及基础数值运算等。
除了基础数值运算,每一段 PR 的定义属性和其对应的数据,都是经由参数的设定来完成。所有
PR 参数的相关内容皆整理在第八章,集中在参数群组六和群组七,如 PR#1 程序行为定义在
P6.002 和 P6.003 两个参数中。P6.002 是定义 PR#1 的属性,包括 PR 命令种类、是否设定插断
及是否自动执行下一段 PR 等等;而 P6.003 会依据 P6.002 所设定的属性而有不同的定义。当
P6.002 为速度命令,P6.003 的定义则为目标速度;当 P6.002 为跳转命令,P6.003 则为跳转的
目标 PR。而定义 PR#2 的参数则为 P6.004 和 P6.005,P6.004 的定义和 P6.002 相同,P6.005
的定义和 P6.003 相同,其余 PR 所对应的参数可依此类推,如图 7.1.1 所示。
PR#0
PR#1
PR#2
PR#50
PR#99
P6.000
P6.002
P6.004
P7.000
P7.098
P6.001
P6.003
P6.005
P7.001
P7.099
PR程序 对应参数 程序属性 程序资料
图 7.1.1 各 PR 程序所对应的参数
ASDA-H3运动控制功能說明
7-3
7
在 ASDA-Soft 软件中,如果在 PR 模式设定中选取要编辑的 PR,窗口的上方会显示此段 PR 所
对应的参数。以图 7.1.2 为例,当选取编辑 PR#1,编辑区的上方会显示 P6.002 和 P6.003 的设
定值。表 7.1.1 以 PR#1 的两个参数 P6.002 和 P6.003 为例,依据设定的运动命令模式,属性数
据与数据内容皆有不同的定义,详细说明请参考 7.1.3 节运动控制命令模式。
图 7.1.2 ASDA-Soft PR 模式设定界面
表 7.1.1 PR#1 属性数据与数据内容范例
注:
TYPE:控制命令模式
BIT
PR#1 31 ~ 28 27 ~ 24 23 ~ 20 19 ~ 16 15 ~ 12 11 ~ 8 7 ~ 4 3 ~ 0
P6.002 - AUTO DLY SPD DEC ACC OPT TYPE
P6.003 数据内容 (32-bit)
TYPE 编号 命令模式
1 SPEED 定速控制
2 SINGLE 定位控制,完毕则停止
3 AUTO 定位控制,完毕则自动执行下一路径
7 JUMP 跳转到指定的路径
8 WRITE 写入指定参数至指定路径
0xA INDEX 分度定位控制
0x1B STATEMENT 表示式/基础运算
运动控制功能說明ASDA-H3
7-4
7
ASDA-Soft V6 之后版本提供 PR 图形化程序编辑接口,如图 7.1.3。使用 ASDA-Soft 设定 PR 程
序,可以更快速、更方便的完成 PR 程序的编辑,包含命令的触发、命令的种类及相关设定。基
础数值运算与表示式的设定与使用,则必须于软件上操作。
图 7.1.3 ASDA-Soft PR 图形化程序界面
ASDA-H3运动控制功能說明
7-5
7
7.1.1 PR 共享参数资料
H3 提供 16 段加减速时间(P5.020 ~ P5.035)、16 段延迟时间(P5.040 ~ P5.055)和 16 段目标速度
(P5.060 ~ P5.075)的参数供用户在设定 PR 程序设定时选择,如图 7.1.1.1。如果多组 PR 共同使
用同一段设定,当此段设定的数值被修改,所有使用此段设定的 PR 程序也会受影响,例如,当
多个运动控制 PR 命令均选择 P5.060 为目标速度,若改变 P5.060 的数值,则将 P5.060 设为目
标速度的 PR 运动命令的目标速度也会一并改变。故请使用者在设计 PR 程序时要特别注意,以
免造成危险或机台的损坏。ASDA-Soft 软件的 PR 模式设定有内建此共享数据画面供用户方便设
定,如图 7.1.1.2。这些数据中,加减速时间是以加速至 3000 rpm 所需的时间及由 3000 rpm 减速
至停止所需的时间为参考。如设定加速时间为 50 ms,则运动命令的目标速度为 3000 rpm 时,所
需时间为 50 ms;若运动命令的目标速度为 1500 rpm,则加速时间为 25 ms。此加减速时间的设
定为定斜率的概念,参数不随目标速度而改变其加减速斜率。
ACC:1 DEC:4 DLY:2 SPD:5
P5.020
P5.021
P5.022
P5.023
P5.024
P5.025
P5.026
200
300
500
600
800
900
1000
50
...
P5.034
P5.035 30
PR程序设定
0
1
2
3
4
5
6
...
14
15
0
1
2
3
4
5
6
...
14
15
0
1
2
3
4
5
6
...
14
15
加/减速时间ACC/DEC) 延迟时间(DLY) 目标速度(SPD)
P5.040
P5.041
P5.042
P5.043
P5.044
P5.045
P5.046
0
100
200
400
500
800
1000
5000
...
P5.054
P5.055 5500
P5.060
P5.061
P5.062
P5.063
P5.064
P5.065
P5.066
20.0
50.0
100.0
200.0
300.0
500.0
600.0
2500.0
...
P5.074
P5.075 3000.0
图 7.1.1.1 PR 程序共享参数数据示意图
图 7.1.1.2 ASDA-Soft PR 程序共享参数数据设定界面




