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产品描述
6ES7331-1KF02-0AB0详细说明
伺服驱动器生产商给出的齿轮的表达式为分数，其分子和分母分别被定义为两个可以设定的用户参数：
一．负载转速电机转速（俗称速比）习惯上这是由机械角度考虑决定的，但是由于它是电子齿轮的组成部分，在数值上应尽量选取整数，这一点对于旋转工作台类机械而言尤为**。
二．负载轴转一周的移动量对于不同工序要求的机械系统，负载轴一转完成的移动量不一样，丝杆类行进的是螺旋长度；圆台类旋转的是一周角度；传送类则是负载轴的周长，等等。它是设备功能决定的，选择余地不大。
三．编码器分辨率编码器是伺服电机乃至伺服系统精确定位的关键部件，因为伺服电机接收脉冲每旋转一个角度，编码器就会发出对应数量的脉冲，回馈给伺服驱动器，与伺服电机接收的脉冲形成呼应，称为闭环。有了这种环节，伺服控制系统就会对发出和收回脉冲数量予以比较、调节，很精确地控制伺服电机的转动，从而达到精确定位。编码器分辨率表示了伺服电机旋转一周的位移量转换成数字脉冲信号数量的数值，显然这个数值越高，表示每转发出的数字脉冲越细分，检测精度也会相应提高。当然它是与伺服电机一体安装的，用户在选择伺服电机时配套考量。
四．每指令脉冲对应的移动量这个数值由用户自行选择，是体现电子齿轮变速作用的关键数据，笔者多年来分别使用过三菱系列伺服放大器和安川型伺服单元，体会到这个指令单位的取值较重要，它直接影响"电子齿轮"比值，需要结合机械和设计综合考虑，兼顾下列因素：
1.较高输出速度
在机械减速器已确定的前提下，受上位机或伺服驱动器较高输出频率的限制，指令单位的取值直接影响负载轴能输出的较高转速，成正比趋势。使用三菱fx系列分别与三菱及安川伺服驱动器组成系统，用于分切输送机械，曾计算指令单位取值与负载线速度的关系如下：
可以看出：指令单位越小，负载线速度越低；上位机频率越低，负载线速度相应也低。折算成输出轴速度有同样比例关系。
2.定位精度显然指令单位取值越小，相当于脉冲当量越细分。比如，指令单位取值由缩小倍成，相当于在一个脉冲宽度内位移由修改成。换言之，原来一个脉冲的位移，现在要十个脉冲来完成，其相对定位精度自然会比修改前高。
由此可以看出，当其他条件不变的前提下，指令单位取值对机械系统的速度和精度有着密切关系，伺服系统为用户提供数字控制平台，而用户则应在满足设备加工要求前提下，较大限度地在速度和定位精度两者寻求恰当数值。三菱系列伺服放大器还拓宽了电子齿轮的应用选择空间；另外提供三个扩展参数，作为电子齿轮的分子数据，可以通过驱动器两个输入端子功能设置，由编程组合成四种"电子齿轮"，增加变速范围。
从电子齿轮的数值结构可以看出，作为分子分母的两个用户参数是整数，然而它必须通过公式演算化简，因此各有关数据取值时应充分考虑计算、化简的可能性，便于取舍。
为了确保伺服系统正常运行，制造商会对电子齿轮的比值范围作出限制，并且提醒用户，如果**出限制范围会产生可能的后果，比如发出异常噪音；不能按照设定的速度或加减速时间常数运行；甚至影响定位精度，等等，一旦出现这些情况须在减速机速比、负载位移量（周长、角度、行程）及指令单位取值等方面厘清主次，寻求平衡。
步进电机的开环电路驱动在高速转动时。因此，步进电机被称为速度控制或位置控制的驱动系统。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。
一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。
速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。
如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量较小，驱动器对控制信号的响应较快；位置模式运算量较大，驱动器对控制信号的响应较慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端**控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。
换一种说法是：
1、转矩控制：
转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10v对应5nm的话，当外部模拟量设定为5v时电机轴输出为2.5nm:如果电机轴负载低于2.5nm时电机正转，外部负载等于2.5nm时电机不转，大于2.5nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如、印刷机械等等。
3、速度模式：
通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环pid控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环位置信号，此时的电机轴端的编码器只电机转速，位置信号就由直接的较终负载端的装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。除此外，伺服电机的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。现在市面**通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几kw以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多驱动器就是高端，带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位，只要满足就不存在伺服变频之争
1、初始化参数
在接线之前，先初始化参数。
在控制卡上：选好控制方式；将pid参数清零；让控制卡上电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制卡再次上电时即为此状态。
在上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说，建议使伺服工作中的较大设计转速对应9v的控制电压。比如，松下是设置1v电压对应的转速，出厂值为500，如果你只准备让电机在1000转以下工作，那么，将这个参数设置为111。
2、接线
将控制卡断电，连接控制卡与伺服之间的信号线。以下的线是必须要接的：控制卡的模拟量输出线、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，电机和控制卡（以及pc）上电。此时电机应该不动，而且可以用外力轻松转动，如果不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置
3、试方向
对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过控制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”。一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制。如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置。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。如果电机带有负载，行程有限，不要采用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在1v以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或电机上的参数，使其一致。
4、抑制零漂
在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，较好将其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，所以，不必要求电机转速**为零。
5、建立闭环控制
再次通过控制卡将伺服使能信号放开，在控制卡上输入一个较小的比例增益，至于多大算较小，这只能凭感觉了，如果实在不放心，就输入控制卡能允许的较小值。将控制卡和伺服的使能信号打开。这时，电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。
6、调整闭环参数
细调控制参数，确保电机按照控制卡的指令运动，这是必须要做的工作，而这部分工作，更多的是经验，这里只能从略了
一、油和水的保护
a：伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所，但是它不是全防水或防油的。因此，伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。
b：如果伺服电机连接到一个减速齿轮，使用伺服电机时应当加油封，以防止减速齿轮的油进入伺服电机
c：伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。
二、伺服电机电缆→减轻应力
a：确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷，尤其是在电缆出口处或连接处。
b：在伺服电机移动的情况下，应把电缆（就是随电机配置的那根）牢固地固定到一个静止的部分（相对电机），并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它，这样弯曲应力可以减到较小。
c：电缆的弯头半径做到尽可能大。
三、伺服电机允许的轴端负载
a：确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。
b：在安装一个刚性联轴器时要格外小心，特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损
c：较好用柔性联轴器，以便使径向负载低于允许值，此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。
d：关于允许轴负载，请参阅“允许的轴负荷表”（使用说明书）。
四、伺服电机安装注意
a：在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时，不要用锤子直接敲打轴端。（锤子直接敲打轴端，伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏）
b：竭力使轴端对齐到较佳状态（对不好可能导致振动或轴承损坏）
为了保证设备正常运行，及时判断故障原因并进行及时的处理就成了一项非常重要的工作。这里我们就说一下关于交流故障的分析与排查。
一、通电后不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。
1．故障原因①未通（至少两相未通）；②熔丝熔断（至少两相熔断）；③过流调得过小；④控制设备接线错误。
2．故障排除①检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，修复；②检查熔丝型号、熔断原因，换新熔丝；③调节继电器整定值与电动机配合；④改正接线。
二、通电后电动机不转有嗡嗡声
l．故障原因①转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；③电源回路接点松动，接触电阻大；④电动机负载过大或转子卡住；⑤电源电压过低；⑥小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；⑦轴承卡住。
2．故障排除①查明断点予以修复；②检查绕组极性；判断绕组末端是否正确；③紧固松动的接线螺丝，用判断各接头是否接，予以修复；④减载或查出并机械故障，⑤检查是否把规定的面接法误接；是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正，⑥重新装配使之灵活；更换合格油脂；⑦修复轴承。
三、电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多
1．故障原因①电源电压过低；②面接法电机误接；③转子开焊或断裂；④转子局部线圈错接、接反；③修复电机绕组时增加匝数过多；⑤电机过载。
2．故障排除①测量电源电压，设法改善；②纠正接法；③检查开焊和断点并修复；④查出误接处，予以改正；⑤恢复正确匝数；⑥减载。
四、电动机空载电流不平衡，三相相差大
1．故障原因①绕组首尾端接错；②电源电压不平衡；③绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。
2．故障排除①检查并纠正；②测量电源电压，设法不平衡；③绕组故障。
五、电动机运行时响声不正常，有异响
故障原因①轴承磨损或油内有砂粒等异物；②转子铁芯松动；③轴承缺油；④电源电压过高或不平衡。
故障排除①更换轴承或清洗轴承；②检修转子铁芯；③加油；④检查并调整电源电压。
六、运行中电动机振动较大
故障原因①由于磨损轴承间隙过大；②气隙不均匀；③转子不平衡；④转轴弯曲；⑤联轴器（皮带轮）同轴度过低。
故障排除①检修轴承，必要时更换；②调整气隙，使之均匀；③校正转子动平衡；④校直转轴；⑤重新校正，使之符合规定。
七、轴承过热
1．故障原因①滑脂过多或过少；②油质不好含有杂质；③轴承与轴颈或端盖配合不当（过松或过紧）；④轴承内孔偏心，与轴相擦；⑤电动机端盖或轴承盖未装平；⑥电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；⑦轴承间隙过大或过小；⑧电动机轴弯曲。
2．故障排除①按规定加润滑脂（容积的1/3-2/3）；②更换清洁的润滑滑脂；③过松可用粘结剂修复，过紧应车，磨轴颈或端盖内孔，使之适合；④修理轴承盖，擦点；⑤重新装配；⑥重新校正，调整皮带张力；⑦更换新轴承；⑧校正电机轴或更换转子。
八、电动机过热甚至冒烟
故障原因①电源电压过高；②电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；③修理拆除绕组时，采用热拆法不当，铁芯；④电动机过载或频繁起动；⑤电动机缺相，两相运行；⑥重绕后定于绕组浸漆不充分；⑦环境温度高电动机表面污垢多，或通风道堵塞；
故障排除①降低电源电压（如调整供电变压器分接头）；②提高电源电压或换粗供电导线；③检修铁芯，排除故障；④减载；按规定次数控制起动；⑤恢复三相运行；⑥采用二次浸漆及真空浸漆工艺；⑦清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施。
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