北京慧博時代科技有限公司 | 技術中心

　　臺達伺服維修調試指南如下：

　　1、何謂伺服的低頻擺振?當發生低頻擺振時如何處理?

　　若系統剛性不足，在定位命令結束后，即使馬達本身已經接近靜止，機械傳動端仍會出現持續擺動。低頻抑振功能可以用來減緩機械傳動端擺動的現象。低頻抑振的范圍為1.0 ~ 100.0Hz。本功能提供手動設定與自動設定，但目前只有ASDA-A2系列機種支持此功能。

　　2、低頻抑振方式分為自動及手動方式：

　　(1) 自動設定

　　若用戶難以直接知道頻率的發生點，可以開啟自動低頻抑振功能。此功能會自動尋找低頻擺動的頻率。若P1-29設定為1時，系統會先自動關閉低頻抑振濾波功能，并開始自動尋找低頻的擺動頻率。當自動偵測到的頻率維持固定后，P1-29會自動設回0，并會將第一擺動頻率設定在P1-25且P1-26設為1。第二擺動頻率設定在P1-27且將P1-28設為1。當P1-29自動設回零后，低頻擺動依然存在，請檢查低頻抑振P1-26或P1-28是否已被自動開啟。若P1-26與P1-28皆為零，代表沒有偵測到任何頻率，此時請減少低頻擺動檢測準位P1-30，并設定P1-29 = 1，重新尋找低頻的擺動頻率。

　　(2) 手動設定

　　低頻抑振有兩組低頻抑振濾波器，第一組為參數P1-25 ~ P1-26，第二組為參數P1-27 ~ P1-28。可以利用這兩組濾波器來減緩兩個不同頻率的低頻擺動。參數P1-25與P1-27用來設定低頻擺動所發生的頻率，低頻抑振功能唯有在低頻抑振頻率參數設定與真實的擺動頻率接近時，才會抑制低頻的機械傳動端的擺動。參數P1-26與P1-28用來設定經濾波處理后的響應，當P1-26與P1-28設定越大響應越好，但設太大容易使得馬達行走不順。參數P1-26與P1-28出廠值默認值為零，代表兩組濾波器的功能皆被關閉。

　　3、伺服煞車電阻使用時機為何?

　　當伺服驅動器搭配馬達運轉時，若驅動器面板出現ALE05(回生能量異常)時，代表馬達回生產生的能量超過驅動器內建回生電阻所能消耗的能量，此時必須安裝回生電阻，提高驅動器回生能量消耗速度。

　　4、使用回生電阻時需注意以下幾點：

　　(1)請正確設定回生電阻之電阻值(P1-52)與容量(P1-53)，否則將影響該功能的執行。

　　(2)若使用者欲以并聯方式增加回生電阻器之功率時，請確定其電阻值是否滿足限制條件。當使用者要外接回生電阻時，請確定所使用之電阻值與內建回生電阻值相同。若使用回生電阻瓦特數不夠時，可并聯相同之回生電阻用來增加功率。

　　(3)在自然環境下，當回生電阻器可處理之回生容量(平均值)在額定容量下使用時，電阻的溫度將上升至120°C以上(在持續回生的情況下)?；诎踩碛?，請采用強制冷卻方式，以降低回生電阻之溫度，或建議使用具有熱敏開關之回生電阻器。關于回生電阻器之負載特性，請向制造商洽詢。

　　(4)使用外部回生電阻時，電阻連接至P、C端，P、D端開路。外部回生電阻請盡量選擇上表建議的電阻數。

　　5、回生電阻對于伺服驅動器之影響?

　　回生電阻主要功能為適時排除馬達運轉且頻繁減速煞車時，馬達做負功所產生而回灌至驅動器DC bus的回生能量，其作用為將回灌的電能轉換成熱能并散逸掉。一般而言，回生能量不大時，無須安裝回生電阻。臺達伺服驅動器400W(含)以下機種未內建回生電阻，其余機種均有內建。

　　6、以下方法可判斷是否需要安裝回生電阻：

　　(1)驅動器在使用過程中發生回生異常警報(ALE05)時

　　(2)在驅動器正常使用過程中，可觀察示波器顯示之DC bus電壓，若持續超過370V，或馬達扭力持續輸出超過100%時。

　　7、使用ASD-A2系列伺服系統時，該如何適當地使用電子齒輪比，完成輸出脈波定位功能?

　　用戶可先計算出伺服馬達轉一圈之長度(圓周長)。由于ASDA-A2馬達轉一圈所需之脈波數為1,280,000個，可搭配ASDA-A2電子齒輪比參數P1-44、P1-45。例如，若用戶欲從運動主機(PLC)，送出30,000個脈波，進而讓ASDA-A2馬達轉一圈，此時可將P1-44 => 128，P1-45 => 3，即可讓ASDA-A2馬達運轉一圈，進而達到定位要求。

　　8、當ASDA-A2系列伺服驅動器系統發生共振時，該如何抑制?

　　ASDA-A2內建2組自動共振抑制及1組手動共振抑制功能。當系統發生共振現象時，使用者可設定共振抑制功能參數P2-47有效抑振。將P2-47設定為1，ASDA-A2會自動偵測系統所存在的共振頻率。當偵測出共振頻率時，ASDA-A2會執行抑制的動作，此時系統瞬間會產生尖銳的噪音。噪音消失時代表系統所產生的共振頻率已完成抑制，并自動存于參數P2-43、44及P2-45、46中。當系統只偵測出一組共振頻率時，會先記錄在P2-43、44中。若還有第2組便會在記錄在P2-45、46中。若完成系統共振抑制后，使用者必須將P2-47設定為0，關閉共振頻率偵測抑制功能。假設兩組共振頻率已經使用了，系統還是存在有共振現象時，則必須使用第3組手動共振抑制功能。在系統存在共振現象時開啟ASDA-A2操作軟件示波器功能，選擇馬達電流監視項目，量測電流波形，再計算共振波形兩點間的周期，將周期取倒數，即是所謂頻率，再將所計算出之頻率輸入至P2-23中，并設定適當的抑制衰減率至P2-24中。一般衰減率設定約為5dB，若設定不足再以2dB的數值增加，直到系統共振現象完全抑制為止。

　　9、伺服在電子產業設備應用時，機臺在加工過程中，因為加工件較為細微，因此若機臺加工中有異常動作時，可能會導致驅動器輸出過大電流或扭力而損害被加工物。該用什么方式避免?

　　ASDA-A2系列伺服驅動器中內建防撞功能，用戶可自行設定扭力異常增加的最大范圍(P1-57)，及達到該扭力大小持續的時間(P1-58)，并先觀察機臺正常操作時所須輸出之最大電流和扭力，再依據此扭力大小適當設定扭力輸出異常數值及持續的時間。當驅動器發生異常扭力輸出，達到P1-57扭力大小和P1-58持續時間時，驅動器會顯示ALE30，代表馬達碰撞錯誤。此時驅動器會servo OFF，避免持續異常扭力輸出導致加工件損毀或機臺故障。

　　10、ASDA-A2的 PUU 單位的意義?如何使用?

　　所謂的PUU (Pulse of User Unit)用戶單位，為一個經過電子齒輪比的用戶單位，這樣的設計，可以讓使用者不必自行轉換外部實際物理Encoder回授量與電子齒輪間的關系。例如：ASDA-A2的encoder，每轉一圏，物理量將回授1280000個脈波，如果想要改變馬逹走一圏時的回授脈波數，例如100000個脈波當作一圏，則可以設P1-44(N) =128;P1-45(M) =10，當馬逹轉完一圏時，ASDA-A2會收到100000個脈波，這個經過電子齒輪比運算的100000，其單位即為PUU，如果要在控制器內部下逹馬逹走兩圏的命令時，只需根據所定義的PUU下200000個PUU命令，控制器內部會自動換回其實際的物理量，這個用法很直覺，下圖為其運算原理。

　　一般一直認為同樣的負載、同樣的慣量(切刀伺服)，使用同等轉速的2kW馬達，慣量比大的馬達應該只有好處沒有壞處，但事實上在實驗過程中發現：切刀驅動不換，原來使用130框號, 2kW的馬達，負載率約120 ~ 140%，負載慣量比1%的馬達總是過熱，因此當嘗試將馬達更換為180框號, 2kW，結果換上去后發現速度只要開到800r/min，就會發生ALE02(過電壓)或ALE05(回生異常)警示。兩臺馬達的扭力是一樣的，但是原來使用130框號, 2kW的馬達，當轉速達到1200r/min才會達到極限。

　　11、從這個例子來看，并不是馬達慣量越大越好，那么請問在那些應用場合下慣量比發揮的作用影響大，那些應用場合下扭力的影響大?

　　1. 并不是高慣量就一定好，低慣量就一定差，要看其應用場合。

　　T= I x α (扭力 = 慣量 x 角加速度)

　　P= T x ω (功率 = 扭力 x 角速度)

　　P = I x α x ω

　　所以，同樣的功率之下，若慣量提升，加速度必下降，即加減速的特性變差了，當然，角速度也會相對變化，在此我們先假設其運轉速度不變。

　　I是固定的，當一個系統設定好后 (如飛刀系統，因為飛刀不變，但如果用于輸送帶，慣量則會變，當輸送帶上的物品變多時，拖的力量需加大)。

　　所以，你可以利用T= I x α 來估其加減速的大小及所需的扭力

　　α = (目標轉速 - 初始速度) / (初始速度到目標速度所需時間)

　　若一個系統需1 N-m的扭力，則高慣量與低慣量的馬逹皆可逹成時，如果要其反應快一點，轉快一點，則低慣量會是比較理想的選擇。用以上的公式，也可以輕而易舉的解釋，因為低慣量馬逹，其轉子慣量比較低，轉子比較輕，所以要停下來，回生的能量比較少，以同樣的速度撞墻，胖子撞的力量會比瘦的大。

　　總而言之，如果要反應快，加減速特性好，如果扭力值夠的話，選用低慣量的馬逹會比較理想，如果要求是要大扭力的，如舉重物，則可能要選用高慣量的馬達。

　　2. 補充說明：包裝機的切刀軸，通常是做變速度運轉，速度的變化會隨切長比(產品長/單位切刀周長)而變!當切長比與1差別愈大，切刀速度變化愈大。

　　與系統慣量的關聯：當一個愈胖的人，靈活性就愈差。同理：系統慣量愈大，做加減速愈難。也就是加速時需要更大的電流(容易產生AL006警報)，減速時產生回升能量也愈高(容易產生AL005警報)!

　　處理方法：

　　1) 換慣量小的馬達。

　　2) 外加回升電阻，可消耗更大的回升能量。

　　3) 將DC Bus并聯，獲取更大的系統電容(目前此法暫不建議使用)。

　　4) 更換外徑不同的切刀，以適合不同范圍的產品長度，使切長比接近1，可以讓加減速緩和。

　　5) 調整凸輪曲線，讓加減速更平緩(搭配韌體V1.029 sub02以上版本)

　　3. JL: 負載慣量;JM: 馬達慣量;

　　1) 較低負載慣量比，工作效果較佳，但是當JL / JM < 3 時，就不需要再特別增大JM 來降低 JL / JM ; 因為這樣子JL+JM 就會更大了，不利整體加減速時間。

　　2) 當連結的機構是較軟的方式 (例如皮帶，鋼絲等)

　　負載慣量比過大時(>10)，當要加減速較快時，則容易表現不佳，例如：超調。

　　橫機就是4米長的皮帶傳動，這時候選擇較高慣量會較佳。

　　3) 當連結機構是直聯或是剛性極高的，此時馬達軸與負載可視為一體。

　　i) 當應用是屬于高頻度的加減速來回或是走停運動，則低慣量馬達效果較佳，但JL / JM > 5，低慣量馬達的意義就變淡了。

　　ii) 若應用是要求低速穩定性高，需抵抗外力做良好加工，則選擇高慣量馬達效果較佳。

　　12、參數代號后所加注之特殊符號,代表什么意義,該注意什么?

　　在設定參數時需要注意參數下列特殊符號：

　　(★)只讀緩存器,只能讀取狀態值,

　　(▲)Servo On伺服啟動時無法設定,

　　(●)必須重新開關機參數才有效,

　　(■)斷電后此參數不記憶設定之內容值

　　13、臺達伺服參數分為那些群組?

　　群組0：監控參數 (P0-xx) ; 群組1：基本參數 (P1-xx) ; 群組2：擴充參數 (P2-xx) ;

　　群組3：通訊參數 (P3-xx) ; 群組 4：診斷參數 (P4-xx)

　　14、若需要使用外接外部電阻該如何選用?是否有簡易的方式可以方便選用?

　　簡易選擇是依據使用者實際運轉要求的容許頻度，依據空載容許頻度，來選擇適當的回生電阻。其中空載容許頻度，是以運轉速度從0rpm到額定轉速，再由額定轉速到0rpm時，伺服馬達在加速與減速過程，連續運轉下最大操作的頻度。其空載容許頻度如下表所列，下表的數據為伺服驅動器空載容許頻度(times/min)。

　　當伺服馬達帶有負載時，容許頻度因為負載慣量或運轉速度的不同，而有所不同。其計算公式如下，其中m為負載/馬達慣性比：

　　以下提供外部回生電阻簡易對照表。使用者可依據容許頻度，選擇適當的回生電阻。

　　下表的數據為伺服驅動器空載時使用相對應的回生電阻的容許頻度(times/min)。

　　15、客戶端調整的負載慣量比與實際的慣性比為何會不一樣?

　　有可能是下列的原因

　　我們在負載慣量估測是有所限制條件如下

　　負載慣量估測的限制

　　1.到達 2000 RPM 之加減速時間需在 1秒以下

　　2.回轉速需在 200 RPM 以上。 3.負載慣量需為馬達慣量的 100 倍以下4..外力或慣性比變化不得太劇烈。5.自動增益模式(固定慣量P2-32為3 或 5)，負載慣量停止估測。

　　回生電阻的用途為何?如何連接? 什么狀況下需要使用外接回生電阻?

　　回生電阻的用途主要用途為當馬達的出力矩和轉速的方向相反時，代表能量從負載端傳回至驅動器內。此能量灌注DC Bus中的電容使得其電壓值往上升。當上升到某一值時，回灌的能量只能靠回生電阻來消耗。 驅動器內含回生電阻，使用者也可以外接回生電阻。

　　若使用外部回生電阻時需將P、D端開路、外部回生電阻應接于P、C端，若使用內部回生電阻時，則需將P、D端短路且P、C端開路。

　　若內部回生電阻不足夠消耗回灌的能量時且發生回生異常(ALE05),需要外接外部回生電阻。

　　16、什么是剛性?

　　低頻度外力干擾的抵抗能力。

　　慣性比 & 剛性的英文是什么?

　　慣量比Ratio of load inertia to servo motor inertia (J_load /J_motor)

　　慣量Inertia

　　剛性 Stiffness

　　17、臺達伺服使用位置模式下控制, 外部脈波列輸入型式分成那些類型?

　　分為AB相脈波列、正轉脈波列及逆轉脈波列與脈波列+符號。

　　詢問慣性比的意義是什么?

　　對伺服馬達的負載慣量比：(J_load /J_motor)

　　J_load為負載慣量

　　J_motor為馬達轉子慣量

　　在伺服系統選型時，除考慮馬達的扭矩和額定速度等等因素外，我們還需要先計算得知機械系統換算到馬達軸的慣量，再根據機械的實際動作要求及加工件質量要求來具體選擇具有合適慣量大小的馬達;在調試時,正確設定慣量比參數是充分發揮機械及伺服系統最佳效能的前題。

　　18、臺達伺服如何變更控制模式?

　　將參數P1-01設定為所欲控制之模式后,設定好參數后,需將伺服驅動器重新上電后 ,便已修改控制之模式。

　　Pt：位置控制模式(命令由端子輸入)

　　Pr：位置控制模式(命令由內部緩存器輸入)

　　S：速度控制模式(端子/內部緩存器

　　T：扭矩控制模式(端子/內部緩存器)

　　Sz：零速度/內部速度緩存器命令

　　Tz：零扭矩/內部扭矩緩存器命令