交流馬達與伺服應用 教育訓練課程 1.

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1 交流馬達與伺服應用 教育訓練課程 1

2 伺服的定義 ※SERVO 語源自拉丁語，原意為奴隸的意思，取原意稱“依指令確實執行動作之驅動裝置；能夠高精度的靈敏動作表現，自我動作狀態常時確認”。 ☆日本工業規格JIS 定義：［伺服機構是將物體的位置、方位、姿勢等的控制量，依目標的任意變化追隨、構成控制系統］。

3 伺服機構系統 控制器 驅動器 伺服馬達 指令電壓 電力供給 回饋信號 伺服機構系統，大致上可分為下例幾項：
1. 指令部：動作指命信號的輸出裝置。 2. 控制部：接收控制指令，並驅動馬達的裝置。 3. 驅動、檢出部：驅動控制對象、並檢出狀態的裝置。控制器 驅動器伺服馬達回饋信號

4 伺服機構系統

5 控制系統方塊圖

6 伺服控制種類

7 伺服馬達特性 ※ 特長優點： 1. 免維護。 2. 耐環境性佳。 3. 轉矩特性佳，定轉矩。 4. 停電時可發電剎車。
5. 尺寸小、重量輕。 6. 高效率。 ※ 缺點： 1. AMP較DC形構造複雜。 2. MOTOR及AMP必需1：1 搭配使用。 3. 永久磁石有消磁的可能。 IM 1. 維護容易。 3. 高速時，轉矩特性佳。 4. 可製做大容量，效率佳。 5. 構造堅固。 ※ 缺點： 1. 小容量機種，效率差。 2. AMP較DC形構造複雜。 3. 停電時，無法動態剎車。 4. 隨溫度變動影響特性。 5. AMP與MOTOR必需1：1 使用。 DC 直 流 1. 伺服驅動器構造簡單。 2. 停電時可發電剎車。 3. 體積小、價格低。 4. 效率佳。 ※ 缺點： 1. 整流子週邊需定期保養。 2. 碳刷磨耗產生(碳粉)，無法 應用於要求凊絜的場所。 3. 因整流器碳刷的問題，高速 時轉矩差。 4. 永久磁石有消磁的可能。

8 編碼器構造(增量型) ※ 特長優點： 1. 免維護。 2. 耐環境性佳。 3. 轉矩特性佳，定轉矩。 4. 停電時可發電剎車。
5. 尺寸小、重量輕。 6. 高效率。 ※ 缺點： 1. AMP較DC形構造複雜。 2. MOTOR及AMP必需1：1 搭配使用。 3. 永久磁石有消磁的可能。 IM 1. 維護容易。 3. 高速時，轉矩特性佳。 4. 可製做大容量，效率佳。 5. 構造堅固。 ※ 缺點： 1. 小容量機種，效率差。 2. AMP較DC形構造複雜。 3. 停電時，無法動態剎車。 4. 隨溫度變動影響特性。 5. AMP與MOTOR必需1：1 使用。 DC 直 流 1. 伺服驅動器構造簡單。 2. 停電時可發電剎車。 3. 體積小、價格低。 4. 效率佳。 ※ 缺點： 1. 整流子週邊需定期保養。 2. 碳刷磨耗產生(碳粉)，無法 應用於要求凊絜的場所。 3. 因整流器碳刷的問題，高速 時轉矩差。 4. 永久磁石有消磁的可能。

9 編碼器構造(絕對型)

10 速度控制定位方式

11 位置命令種類 絕對命令: 6000 pulse 相對命令: 6000 pulse 增量命令: 6000 pulse

12 伺服驅動器型名介紹 SDH - 010 - A2 - A 編碼方法 驅動器代碼 以ＳＤ代表伺服驅動器 (Servo Drive) 機種代碼
100W為例：SDH-010A2 A 驅動器代碼 以ＳＤ代表伺服驅動器 (Servo Drive) 機種代碼 依開發機種的順序以英文字母大寫編號，Ａ、Ｂ、H…類推 對應馬達容量 馬達輸出功率。將馬達輸出功率乘１／１０後以三碼數字表示 電源形式 Ａ２：三相，２２０Ｖ 機型代碼 A:泛用型 C:全閉迴路型

13 驅動器外形與尺寸 CN4/USB CN3/RS-232,RS-485 Brake Resistance Main Power
CN1/上位控制器,I/O Control Power CN2/ Motor Encoder CN2L/ 全閉環迴路,光學回授接頭 Motor 13

14 DI位置命令

15 伺服馬達外形 SMH-L (small capacity, low inertial, 3000rpm)
SMH-M (medium capacity, medium inertial, 2000rpm) 100W 200W 400W 750W 500W 1kW 1.5kW 2kW 3.5kW

16 伺服馬達規格

17 規格說明 驅動器型名SDH-□□□A2 010 020 040 050 075 100 150 200 350 適合伺服馬達型名
SMH-□□□□ L010 L020 L040 M050 L075 M100 M150 M200 M350 主迴路電源 電壓/頻率 三相 200〜230VAC 50/60Hz 或 單相 230VAC 50/60Hz 三相 200〜230VAC 50/60Hz 容許電壓變動 三相 170〜253VAC 50/60Hz 或 單相 207〜253VAC 50/60Hz 三相 170〜253VAC 50/60Hz 容許頻率變動 最大 ±5% 控制迴路電源 單相 200〜230VAC 50/60Hz 單相 170〜253VAC 50/60Hz 消耗功率(W) 30

18 規格說明 保護機能 過電流、低電壓、過電壓、過溫度、過負載(電子積熱)、風扇故障保護、編碼器異常保護、回生異常保護、過速度保護、誤差過大保護、脈波命令異常保護、串列通訊異常、串列通訊逾時、馬達匹配異常、馬達碰撞錯誤、馬達UVW斷線、光學尺斷線、全閉環位置控制誤差過大、控制迴路異常 回授編碼器 標準型/絕對型: 22 bit ( p/rev) 通訊介面 RS232/RS485(MODBUS)、USB

19 內藏單軸位置命令

20 控制模式 多種控制模式可應用在不同場合(9種控制模式)

21 內藏單軸位置命令 內藏單軸位置命令(Pr模式)

22 位置控制模式(PR & Pt)

23 PLC 定位命令介紹

24 PLC 定位命令介紹

25 PLC 定位命令介紹

26 PLC 定位命令介紹

27 PLC 定位命令介紹

28 PLC 定位命令介紹

29 PLC 定位命令介紹

30 PLC 定位命令介紹

31 PLC 定位命令介紹

32 PLC 定位命令介紹

33 PLC 定位命令介紹

34 PLC 定位命令介紹

35 位置模式(Pt) P.38 39

36 位置模式(Pt) P.38 39

37 電子齒輪比-公式 功用：1.改變精度 2.改變速度 ◆精度公式 Δl=(ΔS/Pt)×(CMX/CDV) ◆速度公式
Δl：(mm/pulse)每一脈波移動量 ΔS：(mm/Rev)馬達一迴轉的移動量 Pt ：(pulse/Rev)回饋脈波數 CMX ：電子齒輪比分子(參數3) CDV ：電子齒輪比分母(參數4) f0：(pulse/sec)指令脈波頻率pps N：rpm V0 ：(mm/min)直線運動線速度 ◆速度公式 f0×(CMX/CDV) =Pt×N/60 或f0=V0/60×Δl 或N=V0/ ΔS

38 電子齒輪比-範例(一) Δl=(ΔS/Pt)×(CMX/CDV )
規劃1Pulse相當10 μm移動量之場合 滾珠導螺桿 pb=10mm 減速比 : ½ 馬達分解能 : Δl=(ΔS/Pt)×(CMX/CDV ) 0.001 x 10 = (10 x (1/2) )/ x CMX/CDV CMX / CDV = /500

39 電子齒輪比-範例(二) Δl=(ΔS/Pt)×(CMX/CDV)
規劃1Pulse相當0.01°迴轉量之場合 減速比 : ¼ 馬達分解能 : Δl=(ΔS/Pt)×(CMX/CDV) 0.01° = (360 ° x (1/4) )/ x CMX/CDV CMX / CDV =

40 速度控制模式 速度控制模式常被應用於需要精密速度控制的場合，例如CNC 加工機、鑽孔機等等。士林伺服速度命令輸入有兩種模式：(1) 類比輸入、(2) 暫存器輸入。

41 速度控制模式

42 轉矩控制模式

43 轉矩控制模式

44 面板功能設定

45 面板功能設定

46 伺服軟體應用 通訊設定 狀態監控 參數讀寫 異警履歷 頻譜分析 示波器 46

47 AC伺服驅動方式的差異 【半閉迴路制御】 【全閉迴路制御】 ・速度FB：編碼器 ・位置FB：編碼器 〔特長〕 架構簡單 ・位置FB：光學尺
　架構簡單 【全閉迴路制御】 ・位置FB：光學尺 　機械端高精度制御 編碼器 編碼器 光學尺 47

48 產業應用案例分享 SDH高機能型伺服 100W*3軸 +400W*3軸 絕對型功能 高解析能22bit編碼器 工研院上控 產線貼標機應用
多關節機器手臂 (六軸) SDH高機能型伺服 100W*3軸 +400W*3軸 絕對型功能 高解析能22bit編碼器 工研院上控 產線貼標機應用 成功關鍵: SDH優異性能、絕對位置機能 48

49 產業應用案例分享 SDB 經濟型伺服 100W*1軸 +100W(B)*1軸 200W*1軸 +400W*1軸 搭配PC Base應用
SCARA型式機器手臂 SDB 經濟型伺服 100W*1軸 +100W(B)*1軸 200W*1軸 +400W*1軸 搭配PC Base應用 成功關鍵: SDB 性能可靠、價格優勢

50 產業應用案例分享 SDA 泛用型伺服 500W*6軸 轉矩控制應用 取代日系品牌伺服 捲取設備-扭力控制 成功關鍵:
SDA 穩定性能、客戶COSTDOWN需求

51 產業應用案例分享 SDH 高機能型伺服 1.5kW*1軸 龍門控制應用 全閉迴路功能 大理石切割設備 成功關鍵:

52 產業應用案例分享 [AOI檢測設備] 100W、400W XYZ三軸定位控制 高速高精度 精準重複精度 [封切機] 定位控制，尋標封切
中慣量馬達應用 (2KW~3.5KW) 快速精準定位

53 產業應用案例分享 △ 鋸床 △ 洗淨設備(轉盤)

54 產業應用案例分享

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