精通伺服控制技術(shù)及應(yīng)用

第一章 伺服控制系統(tǒng)入門(mén)　　 　 001
第一節(jié)　伺服系統(tǒng)基本概念　 001
一、什么是伺服　 001
二、伺服系統(tǒng)　 001
三、伺服電動(dòng)機(jī)　 002
四、伺服控制器　 003
五、伺服控制系統(tǒng)三種工作模式　 003
六、伺服系統(tǒng)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)　 006
七、伺服系統(tǒng)的分類(lèi)　 007
第二節(jié)　伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件及作用　 009
一、伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成單元及作用　 009
二、伺服系統(tǒng)常用位置檢測(cè)裝置　 010
第三節(jié)　伺服進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行元件及應(yīng)用　 021
一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)　 021
二、永磁直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)　 023
三、交流伺服電動(dòng)機(jī)　 031
四、直線電動(dòng)機(jī)　 040

第二章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制電路 　 048
第一節(jié)　典型伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成　 048
一、運(yùn)動(dòng)控制卡伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)　 048
二、PLC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)　 049
第二節(jié)　單芯片高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)　 049
一、單芯片速率伺服控制系統(tǒng)　 049
二、基于PIC18F4520單片機(jī)和IRMCK201芯片控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)　 050
三、基于FPGA技術(shù)的伺服驅(qū)動(dòng)控制IRMCK201芯片　 053
第三節(jié)　基于TMS320F2812 DSP芯片的數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器　 056
一、伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)組成　 056
二、伺服驅(qū)動(dòng)器主要控制電路　 057
三、伺服驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)主電路　 059
四、伺服驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)檢測(cè)電路　 061

第三章 伺服驅(qū)動(dòng)器的安裝、接線、調(diào)試與維修 　 068
第一節(jié)　伺服驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)和通用配線　 068
一、匯川IS600P伺服驅(qū)動(dòng)器接口　 069
二、匯川IS600P伺服驅(qū)動(dòng)器組成的伺服系統(tǒng)　 069
三、伺服系統(tǒng)配線注意事項(xiàng)　 070
第二節(jié)　伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的安裝及接線　 072
一、伺服電動(dòng)機(jī)的安裝　 072
二、伺服驅(qū)動(dòng)器的安裝　 074
三、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī)的連接　 075
四、伺服電動(dòng)機(jī)編碼器的連接　 081
五、伺服驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)端子的接線方法　 083
六、伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)抱閘配線　 097
七、伺服驅(qū)動(dòng)器通信信號(hào)的接線　 098
八、伺服驅(qū)動(dòng)器模擬量監(jiān)視信號(hào)的接線　 100
九、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣接線的抗干擾措施　 101
第三節(jié)　伺服驅(qū)動(dòng)器的三種控制運(yùn)行模式　 105
一、伺服驅(qū)動(dòng)器位置模式　 105
二、伺服驅(qū)動(dòng)器速度模式　 112
三、伺服驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)矩模式　 118
第四節(jié)　伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行前的檢查與調(diào)試　 125
一、伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行前的檢查工作　 125
二、伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)載慣量辨識(shí)和增益調(diào)整　 126
三、自動(dòng)增益調(diào)整　 128
四、伺服驅(qū)動(dòng)器手動(dòng)增益調(diào)整　 129
五、伺服驅(qū)動(dòng)器陷波器　 130
第五節(jié)　伺服驅(qū)動(dòng)器的故障處理　 132
一、伺服驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)的警告和處理　 132
二、伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行中的故障和警告處理　 138
三、伺服驅(qū)動(dòng)器典型故障處理措施　 142

第四章 經(jīng)濟(jì)型伺服驅(qū)動(dòng)器與數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器及應(yīng)用　　 149
第一節(jié)　經(jīng)濟(jì)型伺服驅(qū)動(dòng)器V80　 149
一、驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)　 149
二、SINAMICS V80 經(jīng)濟(jì)型伺服驅(qū)動(dòng)器和配套伺服電動(dòng)機(jī)選型說(shuō)明　 149
三、SINAMICS V80伺服驅(qū)動(dòng)器通信電纜　 150
四、SINAMICS V80伺服驅(qū)動(dòng)器接口　 151
五、SINAMICS V80 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)接線　 155
第二節(jié)　直流數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器　 163
一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別　 163
二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)的區(qū)別　 163
三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理　 163
四、DM432C數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器　 165
五、驅(qū)動(dòng)器電流、細(xì)分撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定和參數(shù)自整定　 168
六、直流數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電電源的選擇　 170
七、直流數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器的選配　 170
八、直流數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器典型接線舉例　 171
九、數(shù)字式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的常見(jiàn)問(wèn)題和處理方法　 173

第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的PLC控制 175
第一節(jié)　PLC控制伺服驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)　 175
一、PLC的構(gòu)成 　 175
二、PLC的工作原理　 175
第二節(jié)　西門(mén)子S7-200 和V80伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的位置控制　 177
一、SINAMICS V80伺服控制器系統(tǒng)組成　 177
二、位置控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和選型　 177
三、位置控制的軟件實(shí)現(xiàn)　 180
四、S7-200 PLC與V80伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)定位控制　 180
五、用MAP SERV指令庫(kù)實(shí)現(xiàn)定位控制　 186
六、在位置控制向?qū)聦?shí)現(xiàn)EM253 位置控制模塊的定位　 190

第六章 伺服驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)控制卡控制 　 200
第一節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用　 200
一、運(yùn)動(dòng)控制卡在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用原理　 200
二、伺服電動(dòng)機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡的一般連接方式　 201
第二節(jié)　DMC3000 系列運(yùn)動(dòng)控制卡的功能和典型應(yīng)用　 202
一、運(yùn)動(dòng)控制卡的應(yīng)用場(chǎng)合和組成　 202
二、運(yùn)動(dòng)控制卡的功能　 204
三、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)編碼器位置檢測(cè)　 210
四、運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)專(zhuān)用 I O 和通用 I O控制　 210
五、運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)多卡運(yùn)行　 212
第三節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡硬件接口電路　 212
一、運(yùn)動(dòng)控制卡硬件組成　 212
二、電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)接口電路　 213
三、編碼器、手搖脈沖發(fā)生器接口電路　 215
四、運(yùn)動(dòng)控制卡專(zhuān)用 I O 接口電路　 216
五、運(yùn)動(dòng)控制卡通用 I O 接口電路　 220
六、運(yùn)動(dòng)控制卡CAN-I O擴(kuò)展模塊接口電路　 221
第四節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡硬件及驅(qū)動(dòng)程序的安裝　 223
第五節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡Motion軟件的功能　 223
第六節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)方法　 223
第七節(jié)　通過(guò)函數(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制卡基本功能的方法　 223
一、限位開(kāi)關(guān)及急停開(kāi)關(guān)的設(shè)置　 224
二、回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)　 225
三、點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)　 226
四、連續(xù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)　 229
五、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)　 229
六、 PVT運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)　 232
七、手輪運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)　 242
八、編碼器檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)　 244
九、通用I/O控制的實(shí)現(xiàn)　 244
十、位置比較功能的實(shí)現(xiàn)　 247
十一、高速位置鎖存功能的實(shí)現(xiàn)　 249
十二、LTC 觸發(fā)延時(shí)急停功能　 250
十三、軸I/O 映射功能的實(shí)現(xiàn)　 251
十四、原點(diǎn)鎖存功能的實(shí)現(xiàn)　 252
十五、CAN-I/O 擴(kuò)展模塊的操作　 254
第八節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制卡接口及與驅(qū)動(dòng)控制器接線　 256
一、DMC3000 系列運(yùn)動(dòng)控制卡3400A接線盒ACC-X400B接口　 256
二、運(yùn)動(dòng)控制卡和主流驅(qū)動(dòng)器電氣接線圖　 261
三、運(yùn)動(dòng)控制卡接線注意事項(xiàng)　 267
四、運(yùn)動(dòng)控制卡常見(jiàn)問(wèn)題解決方法　 268

第七章 伺服電動(dòng)機(jī)/步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制電路與驅(qū)動(dòng)集成電路　　 270
第一節(jié)　常用驅(qū)動(dòng)集成電路及典型應(yīng)用電路　 270
一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制集成電路　 270
二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制集成電路——FT609電路　 278
三、四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 282
四、單極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)雙電壓集成電路　 284
五、電流控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 287
六、低壓步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 291
七、微步距步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制集成電路　 294
八、雙H橋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 297
九、PWM控制DMOS電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 299
十、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路　 305
第二節(jié)　伺服 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路　 306
一、通用40V40A步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路　 306
二、松下MSD5A3P1E/MSD6A3P1E交流伺服驅(qū)動(dòng)器電路　 310

第八章 伺服/步進(jìn)控制系統(tǒng)典型應(yīng)用與維修實(shí)例　　 324
第一節(jié)　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制　 324
一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)　 324
二、基于STM32F103的貼片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　 325
三、三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)SPWM控制技術(shù)　 328
四、基于DSP的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)　 330
五、基于PLC和觸摸屏的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)　 332
六、基于單片機(jī)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)　 334
七、基于CAN總線的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)　 336
八、基于FPGA的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)　 339
九、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障檢修　 341
十、直流電動(dòng)機(jī)故障檢修及常見(jiàn)故障的排除　 343
第二節(jié)　CAK6150數(shù)控車(chē)床驅(qū)動(dòng)板的維修　 345
一、驅(qū)動(dòng)板接線端口的說(shuō)明　 345
二、細(xì)分電路的分析　 346
三、電流調(diào)整電路與過(guò)流保護(hù)電路　 347
四、驅(qū)動(dòng)板故障的檢修　 348
第三節(jié)　電火花線切割機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步等故障的檢修　 349
一、故障原因　 349
二、故障解決辦法　 349
第四節(jié)　直流伺服控制　 352
一、直流伺服電動(dòng)機(jī)控制特性及主要參數(shù)　 352
二、SG1731D在機(jī)床直流伺服隨動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用　 354
三、基于PC＋PCI的直流伺服系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)　 357
四、基于DSP的雕刻機(jī)用直流伺服控制器　 359
五、低成本直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)　 361
六、大功率直流電動(dòng)機(jī)速度伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　 364
七、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制　 367
八、高壓斷路器永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)伺服控制系統(tǒng)　 371
九、三相無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)在石油鉆井中的應(yīng)用　 371
十、基于CAN總線的小型飛行器伺服系統(tǒng)　 372
十一、直流伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障與維修　 374
第五節(jié)　交流伺服控制　 375

參考文獻(xiàn)　 376