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1、机床过载报警的故障维修故障现象中国工控网中国自动化企软件数控（SOftCNC）能够认为是开放式数控的高级阶段，它不仅强调核心操纵策略的用户开放性，对智能操纵也有充分的考虑；而且更加注重标准化核集成性，兼容数控领域要紧标准的同时，更加向计算机技术靠拢。系统的要紧功能部件均表现为应用软件的形式，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动与外部】/0之间的标准化通用接口。就像计算机中能够安装各类品牌的声卡、CD-ROM与相应的驱动程序一样。用户能够在WindOWS平台上，利用开放的CNC内核开发所需的各类功能，构成各类类型的高性能数控系统。这种实现形式上的变革使得系统能够更方便、更广泛地应用计算机技术得先进成果
2、，大幅度提升数控系统得操纵性能，简化系统实现难度，缩短研发周期；大大增强了系统得伸缩性与可扩展性。最近看到很多人提出操纵卡与伺服电机连接时的基本问题,这些显然都是应该由操纵卡的技术支持人员来解答的。下面是我给我的客户写的操纵卡以速度方式操纵伺服电机的通常步骤，为了避免广告的效果，尽量不涉及卡的具体型号，而且操纵卡的品牌型号不一致，具体的接线与指令也不一致，甚至某些功能，不一定每种操纵卡都支持，大家参考吧。运动操纵卡连接伺服电机的通常步骤1、初始化参数在接线之前，先初始化参数。在操纵卡上：选好操纵方式；将PlD参数清零；让操纵卡上电时默认使能信号关闭；将此状态储存，确保操纵卡再次上电时即为此状态
3、。在伺服电机上：设置操纵方式；设置使能由外部操纵；编码器信号输出的齿轮比；设置操纵信号与电机转速的比例关系。通常来说，建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的操纵电压。比如，松下是设置IV电压对应的转速，出厂值为500,假如你只准备让电机在1000转下列工作，那么，将这个参数设置为Ill2、接线将操纵卡断电，连接操纵卡与伺服之间的信号线。下列的线是务必要接的：操纵卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后，电机与操纵卡（与PO上电。如今电机应该不动，而且能够用外力轻松转动，假如不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查操纵卡是否能够正确检测到电机位置
4、的变化，否则检查编码器信号的接线与设置3、试方向关于一个闭环操纵系统，假如反馈信号的方向不正确，后果确信是灾难性的。通过操纵卡打开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度转动，这就是传说中的“零漂”。通常操纵卡上都会有抑制零漂的指令或者参数。使用这个指令或者参数，看电机的转速与方向是否能够通过这个指令（参数）操纵。假如不能操纵，检查模拟量接线及操纵方式的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。假如电机带有负载，行程有限，不要使用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在IV下列。假如方向不一致，能够修改操纵卡或者电机上的参数，使其一致。4、抑制零
5、漂在闭环操纵过程中，零漂的存在会对操纵效果有一定的影响，最好将其抑制住。使用操纵卡或者伺服上抑制零飘的参数，认真调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，因此，不必要求电机转速绝对为零。5、建立闭环操纵再次通过操纵卡将伺服使能信号放开，在操纵卡上输入一个较小的比例增益，至于多大算较小，这只能凭感受了，假如实在不放心，就输入操纵卡能同意的最小值。将操纵卡与伺服的使能信号打开。这时，电机应该己经能够按照运动指令大致做出动作了。6、调整闭环参数细调操纵参数，确保电机按照操纵卡的指令运动，这是务必要做的工作，而这部分工作，更多的是经验，这里只能从略了。在驱动器内的Pilz安全技术Ost
6、fildern2007年3月16号消息来自皮尔磁的安全解决方案现在也包含安全驱动技术。公司己经扩展了其运动操纵的范围推出了新的安全伺服放大器PMCprotegoD,即使是基础版本也有符合EN954-1安全等级三级，同时还能够较经济地解决有关的要求由于安全功能是直接集成在驱动内的。安全卡的卡槽已经集成好，因此伺服放大器PMCProtegOD能够进行升级，使其应用于其他的一些安全功能如安全减速，安全操作性急停或者安全静止等。伺服放大器PMCprotegoD能够为所有的有关安全功能提供一个灵活的可升级的解决方案，在驱动内直接集成安全功能能够带来好处，装置执行任务更加地迅速，简单而且反应时间短，由于内
7、部评估，反应时间只有1ms,这点在要求动力驱动的应用里面的优势会更加地明显。一个应用的要求能够超过EN954-1安全等级3级的要求吗？PMCPrOtegOD的安全卡有冗余的测量与关闭路径与精密的制动管理，这就要求能够在电机放大器内直接执行安全层。面向单独客户要求的产品PMCPrOtegoD通过安全的输入输出进行操纵，这保证了向标准市场系统的开放性，安全功能是独立于电机与使用的编码器的类型的，这就使得使用者有机会根据自己的要求来配置其自己的机器，利用扩展卡槽能够实现与许多总线的连接，因此PMCPrOtegoD的应用甚至是在与第三方产品的应用上面也能够很单独很灵活。满足所有要求的安全安全运动解决方
8、案的基础是标准集成的安全急停。操纵系统PMCprimoDriVe3,伺服放大器PMCtendoDD5与新的伺服放大器PMCprotegoD全部包含这个特性。插入的安全卡将提供全部单轴应用的附加安全功能，使用以太网系统的SafeIyNETP的网络解决方案计划用于多轴的应用。完整的解决方案有了PMCProtegO的加入，皮尔磁极大地扩充了其运动操纵产品群，除了伺服放大器，其他还有以驱动集成与操纵器为基础的操纵系统，伺服电机PMCtendoAC使得运动操纵的解决方案趋于完美。运动操纵，传感器技术与操纵技术类产品之间互相兼容，皮尔磁能够为各类应用提供完整的解决方案。“随着安全运动产品的不断完善，皮尔磁
9、的目标是成为安全解决方案的供应商，长久以来我们一直为这个目标而奋斗，安全运动产品的不断完善就是一个最好的例子”RenalePiIZ说道“对我们来讲，运动操纵是我们整个操纵结构中一个重要的部分二使用伺服时的一些注意事项1.请不要将电源线与信号线从同一管道内穿过，也不要将其绑扎在一起。配线时，电源线与信号线应离开30CM以上。2.信号线、编码器(PG)反馈线请使用多股绞合线与多芯绞合屏蔽线。关于配线长度，指令输入线最长为3M,PG反馈线最长为20M。3.即使关闭电源，伺服单元内也可能残留有高电压。在5分钟之内不要接触电源端子。请在确认CHARGE指示灯熄灭以后，再进行检查作业。4.请勿频繁0N/0
10、FF电源。在需要反复地连续0N/0FF电源时，请操纵在1分钟内1次下列。由于在伺服单元的电源部分带有电容，因此在ON电源时，会流过较大充电电流(充电时间0.2秒)。因此，假如频繁地0N/0FF电源，则会造成伺服单元内部的主电路元件性能下降.5.请务必在发出伺服ON信号之后再发出输入指令以起动/停止伺服电机。请不要先发出输入指令，然后再使用/S-ON信号起动/停止伺服电机。假如重复进行AC电源的ON与OFF,则会使内部元件老化，导致事故发生保养通常说来伺服机并不需要特别的保养，只要注意下列重点，就可使您的伺服机长命百岁：不要随意改变电源电压，比如接收机用4.8V,请勿为了提升伺服机的性能而改用6
11、.0V避免伺服机过度负载，依照工作的性质与摆臂的长度，决定扭力的大小。善用避振垫圈来保护伺服机，安装伺服机时不可过度锁紧，造成避振垫圈变形。更换伺服机齿轮时务必使用陶瓷系润滑油，请勿使用矿物系润滑油，以免造成塑胶齿轮变质，容易断裂。若您的伺服机没有防水防尘的功能，请避免让水或者尘土跑进伺服机内。伺服电机的几种制动方式伺服电机的几种制动方式有的时候候我们容易对电磁制动再生制动动态制动的作用混淆选择了错误的配件。动态制动器由动态制动电阻构成在故障急停电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离.再生制动是指伺服电机在减速或者停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线经阻容回路汲取.电磁制
12、动是通过机械装置锁住电机的轴.三者的区别（1）再生制动务必在伺服器正常工作时才起作用在故障急停电源断电时等情况下无法制动电机.动态制动器与电磁制动工作时不需电源.（2）再生制动的工作是系统自动进行而动态制动器与电磁制动的工作需外部继电器操纵.（3）电磁制动通常在SVOFF后启动否则可能造成放大器过载.动态制动器通常在SVOFF或者主回路断电后启动否则可能造成动态制动电阻过热.选择配件的注意事项（1）有些系统如传送装置升降装置等要求伺服电机能尽快停车.而在故障急停电源断电时伺服器没有再生制动无法对电机减速.同时系统的机械惯量又较大这时需选用动态制动器动态制动器的选择要根据负载的轻重电机的工作速度
13、等.（2）有些系统要维持机械装置的静止位置需电机提供较大的输出转矩且停止的时间较长假如使用伺服的自锁功能往往会造成电机过热或者放大器过载.这种情况就要选择带电磁制动的电机.（3）有的伺服器有内置的再生制动单元但当再生制动较频繁时可能引起直流母线电压过高这时需另配再生制动电阻.再生制动电阻是否需要另配配多大的再生制动电阻可参照相应样本的使用说明.需要注意的是通常样本列表上的制动次数是电机在空载时的数据.实际选型中要先根据系统的负载惯量与样本上的电机惯量算出惯量比.再以样本列表上的制动次数除以（惯量比+1）.这样得到的数据才是同意的制动次数.数控机床伺服操纵系统的构成数控机床伺服操纵系统由计算机数
14、字操纵（CNC）、伺服驱动器（SD）、永磁同步伺服电动机（SM）及位置（速度）传感器（三）等构成。CNC用来存储零件加工程序、进行各类插补运算与软件实时操纵，向各坐标轴的伺服驱动系统发出各类操纵命令。SD与SM接收到CNC的操纵命令后，快速平滑调节运动速度并精确地进行位置操纵。S代表位置与速度传感器（或者检测器）目前AC伺服系统常用的位置与速度检测器有光电式与电磁式两种。比如光电编码器、磁编码器、旋转变压器（BR）与多转式绝对值编码器。后面二种，可作多种检测功能应用，既可检测系统位置与转子速度，又可检测系统位置与转子速度，又可检测转子磁极位置。它牢固耐用，不怕震动，耐高温，惟存在信号处理电路复
15、杂缺点。无刷直流电动机（BL、DCM）中转子磁极位置检测方法，通常都做到无接触式，常用的有电磁式、光电式与间接检测方式。（1）电磁式a差动变压器式;b.接近开关式;（2）磁敏式:霍尔元件集成电路及模快；（3）光电式:a.简单光电式（光敏晶体管）；b.绝对式光电编码盘;c.增量式光电编码盘。（4）间接式:利用电枢绕组的感应电动势（电压）间接检测转子磁极位置。它用于精度要求不高的场合。数控机床用于精密机械加工，因此对伺服系统的动态与静态精度有很高的要求，并具有宽广的调速范围与定位精度而工业机器人的伺服系统结构类似，但伺机服电动机SM作为工业机器人手臂与腰、腿的驱动执行元件，要求其体积小，重量轻，且
16、能产生大转距。又由于工业机器人不一致的运动姿态，伺服电机轴上惯量与力矩将发生很大变化，因此，习惯性有更高要求。交流电机的数学模型是非线性多变量的，其输入变量是定子电压与频率，输出变量是转速与磁链（定子磁链或者转子磁链、或者气隙磁链），要获得高动态性能，就务必根据电动机的动态数学模型，就务必对数学模型加以改造，使之解耦与线性化。按转子磁链定向的矢量操纵矢量操纵实现的基本原理是通过测量与操纵异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流与转矩电流进行操纵，从而达到操纵异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）与产生转矩的电流分量（
17、转矩电流）分别加以操纵，并同时操纵两分量间的幅值与相位，即操纵定子电流矢量，因此称这种操纵方式为矢量操纵方式。矢量操纵方式又有基于转差频率操纵的矢量操纵方式、无速度传感器矢量操纵方式与有速度传感器的矢量操纵方式等。基于转差频率操纵的矢量操纵方式基于转差频率操纵的矢量操纵方式同样是在进行U/f=恒定操纵的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的操纵频率f,然后根据希望得到的转矩，分别操纵定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行操纵的。基于转差频率操纵的矢量操纵方式的最大特点是,能够消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量操纵通用变频
18、器基本上都是使用的基于转差频率操纵的矢量操纵方式。无速度传感器的矢量操纵方式无速度传感器的矢量操纵方式是基于磁场定向操纵理论进展而来的。实现精确的磁场定向矢量操纵需要在异步电动机内安装磁通检测装置.要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的但即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也能够在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量操纵方式。它的基本操纵思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本操纵量的励磁电流（或者者磁通）与转矩电流进行检测，并通过操纵电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者者磁通）与转矩电流的指令值与检测值达到一致，并输
19、出转矩，从而实现矢量操纵。按定子磁链定向的直接转矩操纵直接转矩操纵技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，宜接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型,计算与操纵异步电动机的磁链与转矩,使用离散的两点式调节器（Band-Band操纵），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来操纵，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行操纵,以获得高动态性能的转矩输出。它的操纵效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化,即不需要模仿直流电动机的操纵，由于它省掉了矢量
20、变换方式的坐标变换与计算与为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的PWM脉宽调制信号发生器，因此它的操纵结构简单、操纵信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速操纵方式。物质由分子构成，分子由原子构成。实际上原子并不是构成物质的最小粒子，它是由原子核与围绕核旋转的一群电子构成的一个微观系统。旋转的轨道是一组空间的同心园。同心原子具有内能，内能的大小不能连续变化，是一步一步分开的。这种分开的能量叫能级。电子所处状态决定能级的高低。通常情况下，电子总是所处在内层轨道上，这种状态叫基态或者稳态。在整个原子系统中总是绝大多数电子组处于基态。在没有外力作用下
21、，内层的电子不可能跑到外层上去。也就是说，低能级上的电子不可能自动地跑到高能级上去。当基态的电子被外部用适当的方式给予一定能量，如光照、电子碰撞、化学作用或者加热等，就会激发到高能级上去。相反电子由于原子自身的内部矛盾，也会自发地返回到低级能级上来,这个过程叫自发跃迁。跃迁是指微观粒子系统从某一种状态到别一种状态的过渡。自发跃迁时原子的内能降低了，多余的能量就会释放出来。释放的形式有两种，一种是热，一种是光。热叫无辐射跃迁，光叫自发辐射跃迁，其辐射称自发辐射，通常的光源如电灯的光是自发跃迁产生的。由于原子集团中各原子的最外电子不拘一格，辐射物质也可能包含多种类的元素。各原子的电子轨道半经并不相
22、等，能级间的能量差也不一样。由于这样的原子集团所辐射的电磁波中，各个模式的强度、频率、相位、方向可能是千差万别的，故自发辐射在光学中叫非相干光。日光灯、电灯的辐射都是非相干光、光与无线电波、微波一样，是电磁能的一种形式,尽管电磁辐射的效应随频率而变化，但所有的辐射过程的本质都是一样的。激光的产生是利用物质的一种叫受激辐射的特性，通常是物质未受到外界能量的激发时全部电子都集居在基态能级A,受到外界的能量激发后，一部分电子就会上升到能级B的高能级，而后它们很快要以荧光跃迁的形式，衰落到次能级C物质。受到刺激后电子在最高能级停留的时间都非常短，大约在1O的负八次方秒下列。但有些物质当电子跃迁到次高能
23、级能停留较长时间。如红宝石的辂离子就能停留几个亳秒，因而在那里形成一种稳固的停留状态（亚稳态）.电子从亚稳态进一步向低能级跃迁时，产生光子。假如这个光子在光学谐振腔（两端是反射镜的一个腔体）中反射回来，就会诱发同样性质的跃迁，产生同频率、同相位的光子。这两个光子又会再起诱发作用，如此下去就会产生足够强的同频率，同相位的光从光学谐振腔中具有半透性的那个反射镜中射出去，这就是受激辐射。受激辐射光经谐振腔多次的反复:、反馈、放大后最终形成一束频率一样、相位相同、方向一致的强大光流，从半反半透的那个镜片中射出，这就是激光。1900年出生在匈牙利的英国人盖伯（DGabOr）发明全息照相术，为此他在197
24、1年获得诺贝尔奖金。1962年美国的执密安大学的利思(ENLeith)与乌帕特克尼斯(JVPatniCkS)利用激光拍摄成功了第一张有用全息图，即离轴型两光束全息图片。全息术的英文名称叫：”HolOgraPhy”出于希腊语，意思是全部记录，即记录全部信息一振幅与相位。利用激光照相术所产生的全息图上的任一小区能重现整个物体的象。因此，只要储存底片的一小部分碎片就能再现出原先全部的景物，这就是全息的来源，通常我们懂得为全部信息。多轴精密运动操纵系统通常由工控机、运动操纵卡、I/O操纵卡、驱动器与电机构成。关于一些专用自动化设备而言,使用这种方案系统会显得过于庞大，成本也较高。下面介绍一种使用Bal
25、dor运动操纵卡与触摸屏构成的多轴精密运动操纵系统方案，该系统具有性能卓著、结构简单、软件开发方便、用户容易掌握等特点。系统的硬件结构本系统为三维运动平台操纵系统,由BALDC)RNextMoveES运动操纵卡、HITECH触摸屏、3个驱动器及步进电机构成。该系统在软件操纵下可实现三轴联动，如直线插补、圆弧插补运动；触摸屏为输入、输出设备，及能够作按键又能够作显示器。系统结构如图1所示。图1系统硬件结构图运动操纵卡的特点所使用的BALDORNextMoveES运动操纵卡，如图2所示。可支持二轴模拟伺服轴与四轴步进或者数字伺服，既能够独立运行，也能够通过串行端口与其它系统交换信息。NextMov
26、eES的核心为高性能DSPz板载的I/O包含20路数字输入，12路数字输出，2个12位的模拟输入与2个12位的模拟输出。用户在使用该卡进行运动操纵的同时，能够根据需要将卡上的I/O口随意配置为原点、限位开关或者标准的I/O端口，不再需要其它的I/O操纵模块，如PLC、I/O操纵卡。图2运行操纵卡结构框图BALDOR卡的Mint运动操纵语言具有实时、多任务的特点，能够进行任意三轴直线插补，任意二轴圆弧插补。具有S形加速功能，使运动更平滑。还有电子齿轮、电子凸轮与飞剪等操纵功能。用户能够在WindOWS开发环境下使用ViSUalBasic,VisualC,DHPhi与LabVIEW等软件直接调用M
27、intMT的ACtiVeX控件。这样用户既能够编制完全独立的Baldor卡操纵程序，也能够编写上、下位机操纵方式的高级操纵程序。人机界面：触摸屏的应用由于BALDORNextMoveES运动操纵卡板载的I/O只有20个数字量输入，用于3个轴的HOME开关及限位开关后就已占9个。再占用其它数字输入口作为输入设备显然不合适宜。因此,我们使用HITECH的FWS700T-STN触摸屏通过RS232串口与BALDe)R卜连接，使用HITECH触摸屏的图形元件与BALDOR卡中的COMMS数组进行通讯。具体实现方法如下：使用HITECH触摸屏自带的工具软件ADP3.2.00绘制界面，其绘制过程十分简单，
28、只需在基本元件工具栏选中所需要的元件拖入绘图区即可，本系统绘制的触摸屏界面如图3所示，图3中有一个程序启动按钮与三轴的运动位置。X：nnV:-ft#.#11nZ：-tttttt.ttttmm图3触摸屏界面在元件属性对话框的读取框内输入相应的地址，以对应BALDOR运动操纵卡中的通讯数组地址，如图4所示。在本系统中，X、Y、Z轴当前位置显示元件输入的地址分别为DW41、DW42、DW43,启动按钮元件输入的地址为B40.0.：-J-变量读取：DW41字S双字格式：有符号二进制二rCiASi图4变量输入界面上述工作完成后，BALDOR运动操纵卡中的通讯数组地址COMMS(40)、CoMMS(41)
29、、CoMMS(42)、Cc)MMS(43)就与触摸屏中的启动按钮元件及X、Y、Z轴当前位置显示元件建立起了对应关系，如需显示X轴当前位置只要在BALDOR卡的操纵程序中添加程序COMMS(41)=POS.O即可。系统软件设计本系统的软件是在BALDoR的MintWorkBench软件平台上开发的，该编程开发平台提供了灵活的、类似BASIC语言风格的自动化编程架构，开发与测试十分方便，极大的缩短了程序开发的时间。其软件界面如图5所示。图5MintWorkBench软件界面程序流程图下面以本三维运动平台中的1个示例程序全面说明系统软件的开发思路，其程序流程图如图6所示。运动参数初始化设置图6程序流
30、程图由于本系统中使用的是梯形加减速，因此其运动参数的初始化设置较为简单，只需设置加速度、减速度及其运行速度。任务模块任务模块是Be)LDC)R运动操纵卡的一大特色，在一个程序中能够同时运行多个任务，类似于VC中的线程。这一功能的好处在于在执行轨迹操纵的同时能够处理其它情况，本系统中利用任务来处理实时显示各轴当前的位置。轨迹运行模块该模块要紧是实现如图6中的运动轨迹，按卜.启动按钮后先将三轴移动至点(40,-20,10),Z轴再移动10个单位到点(40,-20,20),然后做直线插补运动，移至点(80,20,20),最后做一段圆弧插补,如图7所示。假如再按启动按钮则重复运行这一轨迹。图7平台运行
31、轨迹本系统的程序代码如下：(其中X、Y、Z轴分别定义为0、1、2轴)AUtO上电后自动运行主程序RESETALL各参数复位SCALE0,1,2=1,1,1三轴比例值初始化ACCEL0,1,2=100,100,100三轴加速度值初始化DCL0zlz2=100z100zI00三轴减速度值初始化SPEED0,1,2=20,20,20三轴速度值初始化CC)MMS(40)=0COmmS(40)初始化为0,用于与触摸屏启动按键通讯用Cc)MMS(41)=POS.0CommS(41)初始化为X轴的当前位置值，用于与触摸屏通讯用CoMMS(42)=POS.1CommS(42)初始化为Y轴的当前位置值，用于与触
32、摸屏通讯用CoMMS(43)=POS.2CommS(42)初始化为Z轴的当前位置值，用于与触摸屏通讯用RunTaSkI运行任务1,它与主程序同时运行,用于实时显示三轴的位置#startIfCoMMS(40)=Therr等候按卜触摸屏启动按钮，若按卜则开始运行画轨迹程序Wait250延时25OmSGoTostartEndIfMOVEA0,1,2=40,-20,10:Ge)血1,2三轴以绝对坐标移动到轨迹起点(40,-20,10)pausIDLE0,l,2等待三轴停止MOVER.2=10:G0.2Z轴相关于当前位置移动10个单位PauseIDLE.2Wait500CONToURMoDE=I开连续插
33、补模式VECToRR0,1=40,40:GOOzlX、Y轴直线插补相对移动到点(80,20)PauseIDLEOzlCIRCLER0zl=20r20r90:GOOzlX、Y轴以(100,0)为圆心，(80,20)到圆心的距离为半径顺时针画90度圆弧PauseIDLEOzlCoNToURMc)DE=O关连续插补模式GoTdStart跳转到#Start标致处TaskTaSkl任务1定义1.oopCoMMS(41)=POS.0将X轴位置传给触摸屏CoMMS(42)=POS.1将Y轴位置传给触摸屏CC)MMS(43)=POS.2将Z轴位置传给触摸屏Wait300EndLoopEndTaskEnd结束语
34、使用该方案我们成功的开发了三维自动点胶机，外形如图8所示。该系统使用示教方式在触摸屏上进行点胶轨迹编程,并通过触摸屏进行点胶机初始位置调整、程序选择、参数设定、启动停止等操纵。用户对其操纵性能十分满意。定位或者剩余力矩：在没有电流通过绕组时，能使电机的输出轴旋转所需用施加的力矩。驱动器：一个用来运行步进电机的电气操纵装置。这包含电源、逻辑程序器、开关元件与一个确定步进速率的变频脉冲源。动态力矩：在一定步进速率下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULLlN（牵入）力矩或者PULLOUT（牵出）力矩所表示。保持力矩：绕组在通以稳态直流电时，能使电机的输出轴旋转所需施加的力矩。惯性:物体对加速或者减速
35、的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性，或者电机转子的惯性。线性步进增长（或者称步长）：转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性行程。最大温升：由电阻上拉方式决定，电机安装在通风的环境中，保持线圈中的电流恒定牵入力矩：务必克服转子惯量的加速转矩，与加速时固定连接的外接负载与各类摩擦转矩。因此，牵入力矩通常小于牵出力矩。牵出力矩：电机在恒速下能够产生的最大力矩。由于速度不变，因此没有惯性力矩。同时转子内部的动能与惯性载荷使牵出力矩增大。脉冲速率：每秒施加到电机绕组上的脉冲数量（PPS）。脉冲速率等于电机步进速率。每秒脉冲数（PPS）：电机在一秒钟内所产生的步数（有的时候称之步数/秒）。这由
36、电机驱动器所产生的脉冲频率所决定。升降速：在电机不失步的情况下,将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大，接着再降低至原有速率的一种驱动技术。单步进响应：电机进行完整的一步所要求的时间。步进：电机每接收一个脉冲时转子的角度。关于直线电机来说，步进为直线距离。步距角：每一步转子所产生的旋转，测量单位为度。每周旋转步数:转子旋转360度所需要第12页共14页的总步数。力矩与惯性比率：保持力矩除以转子转动惯量12-气动伺服系统的根据构成有下列几种方式：（1）以气动伺服阀为操纵元件构成系统，这种方式性能最好,但由于气动伺服阀结构复杂、价格较高、使用条件苛刻，通常的应用场合难以同意：（2）以气动比例阀为操
37、纵元件构成系统，气动比例阀随着比例电磁铁技术的日益成熟，已出现商品化产品，且价格适中；（3）以气动开关阀为操纵元件，配合以PWM、PCMPNM等操纵方式构成系统，气动开关阀成本最为低廉，因此这方面的应用研究比较多。根据气动伺服系统按功能通常可分为：（1）位置操纵系统（2）速度操纵系统（3）力操纵系统（4）位置与力复合操纵系统其中，位置操纵系统与力操纵系统应用研究比较多，速度操纵系统应用研究比较少。上世纪自90年代开始，直线电机的驱动技术在精密定位领域中得到了应用。特别是随着对数控机床加工技术要求不断地实现高速与超高速化、精密与超精密化，高速反应能力的直线驱动伺服技术一所谓的零传动方式便应运而生
38、，由于消除了传统机械传动链所带来的一系列不良影响1。因而极大地提高了进给系统的快速反应能力与运动精度，成为新一代数控机床中最具代表性的先进技术之一。因此，带来了一些新问题，现在做初步讨论。应用中的若干问题对模型的基本认识直线电机伺服系统与传统的旋转电动机+滚珠丝杠”的进给方式相比，尽管消除了机械传动链所带来的一些不良影响，但却增加了电气电子操纵上的难度。在要求高精度、微进给的场合，务必站在更微观的层次上，考虑更多的摄动与扰动等不确定性因素对进给运动的影响。否则，零传动方式将失去原先所希冀的意义。这种机械上的简化，导致了操纵上难度的增加。因此，务必使用更有效的操纵技术加以解决。在目前的技术水平条
39、件卜.，这种转嫁显然是合理的。用软件技术与微电子器件实现复杂有效的操纵算法来取代对精度要求很高而又笨重的机械部件，以获得更优良的性能，不管如何这是值得的。在考虑直线伺服电机的操纵策略与具体实现方法时，始终不应该不记得，尽管模型存在着不确定性，但我们所研究对象的模型框架是基本清晰的，而且对象是一个高精度的快速运动系统。直线电机的特殊问题这里所讲的直线电机，它属于运动操纵执行部件，而且是作为位置或者速度伺服来应用的。电机磁路的物理结构在两边端部断开,形成了通常旋转伺服电机所没有的特殊现象一一端部效应，它作为一个与动子速度与位置有关的扰动存在，对运动性能有显著的不良影响，这是务必特殊考虑的一个问题。
40、另外，值得注意的一个问题是，直线电机驱动是直接驱动，没有中间机械传动链了。操纵系统模型的摄动、负载扰动等不确定因素的影响将直接反映到直线电机的运动操纵中，而没有任何中间的缓冲哀减过程，因此增加了操纵上的困难。直线电机伺服驱动通常都为全闭环操纵，提高了对传感器分辨率与反应能力的要求。也给系统的调整增加了烦恼。此外，对散热、制动、防尘、隔磁等实际存在的问题也要妥善处理。操纵方法要有针对性与有用性在高精度微进给运动中，务必站在更高的层次上，考虑到一些更细微的干扰因素对伺服性能的影响，务必采取有效的措施抑制这些扰动。在选取操纵方法，基于对对象模型结构与参数基本清晰的认识，又要考虑它存在着模型摄动、负载
41、扰动等未知的不确定性因素对系统稳固性与抗扰动能力的影响。与此同时，务必从直线电机伺服系统是一个具有高度快速的动态系统这一具体对象的特性出发，不可能在几十亮秒的起动或者制动过程中与更为短暂的动态调节过程中，实现十分复杂的操纵算法。这就是要求针对产生扰动的不一致原因的特殊性，以相应见长的操纵策略应付之。伺服系统第一重要的性能就是对其指令的跟踪能力。在理想情况卜.，输出能无延迟、无超调地跟踪输入指令的变化。一个成功的操纵策略，务必针对具体对象的特点，满足要紧功能要求的同时，兼顾跟踪能力与抗扰动能力。现在所研究的操纵方法很多，在理论与实验研究上有许多文章发表于刊物，但见诸成功应用于实际产品的，基本上都
42、是以零、极点配置的PlD与前馈操纵为基础的操纵方法，形式上完备的现代操纵方法与耗时费力的智能操纵尚未在实际产品中应用。旋转电机还是唱主角尽管直线伺服电动机驱动装置具有许多突出的优点，先进国家在数控机床等方面已得到了成功的应用，成为新一代数控机床的代表性技术并将越来越普及，但这并不意味着它能完全取代旋转电机的驱动方式。能够预料，在今后相当长的一个时期内，大量应用的还将是旋转电机与滚珠丝杠相结合的传动方式。一方面这是由于旋转电机的驱动方式也在改进，其快速性与精度在不断提高;另一方面旋转电机在价格上具有很强的竞争优势。机床已习惯于旋转电机的传动方式，无需变动机床结构，它也不具有直线电机传动方式所存在
43、的那些缺点。鲁棒性设计与H8操纵不确定因素关于直线驱动电机来讲是卜分敏感的。这是由于直线电机实现直接零传动方式，负载侧的任何变化都直接反映到电机的运动操纵上。没有通过象滚珠丝杠那样机械运动变换与减速作用费减负载侧的干扰,这相当于降低了系统的鲁棒稳固性与鲁棒性能指标。因此，有必要更加重视系统的鲁棒性问题。负载侧的干扰要紧有:端部效应引起的推力变化，运动导轨的非线性摩擦，低速的端动爬行运动，负教阻力大小与动子质量变化，与运动速度有关的粘滞摩擦系数变化等。此外，与旋转电机一样，直线电机本身参数的变化,也会引起模型的摄动。由此可见，直线电机在操纵上要比旋转电机困难得多，具有更强的不确定性威胁着系统工作
44、可靠性，在设计时务必要认真考虑，防患于未然。解决这个问题的方法就是要进行系统的鲁棒性设计。所设计的名义系统当然应该是稳固的，但摄动后的实际系统是否仍能保持稳固就不一定了。一个稳固系统的名义系统在摄动下仍然能保持其稳固性的能力，称之这个系统的鲁棒性。鲁棒性是一个统称，最基本的可分为稳固鲁棒性与品质鲁棒性，前者指系统在摄动卜.保持稳固的能力，后者指保持其品质指标的能力。显然，鲁棒性是操纵系统的一项重要性能指标。通过20多年的研究与进展，鲁棒操纵理论得到了长足的进展。特别以H8操纵理论为突出代表，在设计操纵器中得到了很好的应用。从广义上讲，系统的不确定性按其结构分为两类：其一，不确定性结构未知，仅知
45、不确定性变化范围（结构不确定性）；其二，不确定性结构已知，存在着参数变化（参数不确定性）。第一类不确定性鲁棒操纵的研究导致了H8操纵理论的产生与成熟，第二类不确定性的鲁棒操纵研究导致了参数鲁棒操纵理论的进展。H8是一种范数的表示方式，其中H是指在称之哈迪（Hardy）空间的复右半平面上由解析复变函数所构成的集合。Hardy（18401928）是位英国数学家。设Hardy空间中元素为函数,其范数可表示为:：上式简记为H8,实则是表示Hardy空间中的元素函数按上述定义的一种范数。或者者通俗地讲，遍取Hardy空间中元素的函数，取其长度最大者，定义为函数的8范数，记为H8,它亦能够视为具有这种范数
46、的Hardy空间H8。1981年，加拿大学者G.ames提出了以操纵系统内某些信号间的传递函数（矩阵）的H8范数为优化指标的设计思想。基于H8操纵理论设计操纵系统，不论是鲁棒稳固还是干扰抑制问题都能够归结为求解一个反馈操纵器使闭环系统稳固且闭环传递函数矩阵的H8范数最小或者者小于某一给定值。基于Riccati方程的DGKF方法是属于求解次优化解2,可由MATLAB仿真软件求出。关于所有可能出现的干扰信号，我们总希望所求解的操纵器确保闭环系统稳固的同时，使干扰信号对输出的影响最小或者不产生输出，这也能够转化为干扰信号一输出信号间传递函数的H8范数最小的问题。由此可见，为鲁棒稳固问题与干扰抑制问题
47、而设计操纵器，都需要H8范数作为优化设计指标。在直线伺服系统中，应用H8操纵方法具有特殊的意义，比其它方法更能习惯直线电机的特点。如前所述，由于零传动的结果，负载侧的所有扰动都受无受到衰减地反映到操纵系统中，这些扰动也包含系统本身的摄动，很可能招致系统的稳固性破坏与品质指标恶化，作为设计的出发点，用H8优化设计方法可保证在最严市的情况下，也能保证稳固与抗扰品质。但这种方法对快速性与跟踪性能的影响并未直接提及。直线电机的悬浮力应用展望对直线伺服电机驱动系统来说，另一个问题是悬浮力的产生与利用问题。摩擦有百害而无一利在大型加工设备中，龙门移动式数控加工中心是最具有代表性的机床之一。在龙门移动式加工
48、中心中，移动部件与静止导轨之间存在着摩擦，这种摩擦的存在有百害而无一利。具体说来：它增加了驱动部件的功率损耗，降低了效率，降低了运动精度与使用寿命，提高了保护费用;高速时增加了运动噪声与发热，甚至可能使精密部件变形，限制了运行速度的提高；限制了机床精度的提高，由于摩擦与运动速度间存在非线性关系，特别是在低速微进给情况下，这种非线性关系难以把握，可能产生所谓的尺蛾运动方式或者混沌不清的极限环现象，严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求；进一步减少两立柱间的同步误差由于摩擦存在而变得很困难。历来都把消除或者减少摩擦的不良影响，作为提高机床技术水平的努力方向之一。以往所采取的要紧措施有:静压技术与使用新材料构成低摩擦运动副。在上述减摩方案的基础上，人们设计出先进的操纵器，在降低摩擦的上述措施中，也取得了良好的效果34,但关于更高精度、快速定位要求来讲，还是不能满足要求。其根本原因在于做相对运动的摩擦运动副仍然是以直接接触的方式运行。要想从根本上完全解决摩擦问题，唯有把两个相对运动的接触面分离开来，不直接发生接触。也就是说，把具有一定重量的运动体悬浮起来，这才是解决摩擦问题的根本出路。直线磁悬浮伺服电机一集零传动、水平推力与悬浮力操纵于一身通常，悬浮
