伺服现场调试和干扰问题处理办法.docx

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伺服现场调试和干扰问题处理办法

第一篇伺服基本调试过程（核对伺服接线G5伺服为例）:

步骤一：

检查动力线接线:

驱动器时单相AC220V动力线接法：

伺服驱动器为AC380V接线办法：

第二步检查CN1端口接线（我们主要讲初始化状态下的情况介绍）：

CN1端口定义G5伺服：

第三步：

检查位置控制需要设置的驱动器参数:

第四步:

初始化伺服参数：

第五步：

伺服参数修改:

1、修改偏差计数器值。

可以在初步调试的时候去除由于偏差计数器引起的过载报警.

将偏差计数器改大到1000000。

2、设置脉冲接收参数。

3、将不用的外部信号屏蔽：

第六步：

通过驱动器电动伺服.

通过上图所示进行点动伺服。

完成上述六步，之后可以排除伺服和电机以及驱动器能正常工作。

第七步:

通过上位机软件发脉冲。

第八步：

进行伺服参数调整—伺服自整定:

1）、启动自整定：

2）、选择学习模式:

一般该组参数默认即可：

3）、选择传动模式（该传动模式，只涉及到自整定的刚性，选个接近实际设备传动模式即可）

4）设置刚性（不知道的时候可以设置1开始，G5伺服在整定过程中会自动增加的）

5）设定整定参数:

上图中没有圈起来的参数一般可以默认即可。

6）整定开始和参数保存

7）通过监视DATE曲线手动微调相关参数：

第九步:

若自整定无法启动电机旋转时；需要手动设置增益：

设置以下参数：

Pn002=0,实时自整定关闭;Pn100位置增益参数减小;Pn101速度增益减小；Pn102速度增益积分时间常数减小。

通过以上调试之后，伺服即可完成相关基本的测试工作，若需要精度提升就需要根据现场需要对速度增益，位置增益，积分时间常数等常数进行调整.

第二篇伺服现场调试经验介绍：

伺服报警和解决办法：

1、现象：

上位脉冲发生器发完脉冲后，伺服电机依然没有听任然继续前行。

原因：

a、伺服增益参数不对；b、伺服的指令滤波时间常数设定过大；c、存在干扰,由于干扰编码器反馈值突变,造成伺服转矩或速度突变引发过载.

原因a解决办法伺服干扰问题的处理过程：

将伺服增益Pn100、101、102参数值改大，知道伺服啸叫之后再进行测试。

原因b解决办法将伺服滤波时间常数减到最小（还原到默认值0）.

原因c解决办法本文后续会介绍。

2、过载报警。

原因：

a、负载转矩过大；b、伺服编码器异常；c、伺服动力线连接异常；d、偏差计数器设置不对。

解决原因a办法:

1）修改伺服转矩限定值,也可以将伺服电机脱离负载,测试电机是否正常.2）自整定伺服参数.解决原因b办法:

编码器线路连接正确（主要针对小功率伺服）。

解决原因c办法:

检查驱动器到电机的动力线完好并连接正确。

解决原因d办法：

在现场实际允许的范围内尽量扩大偏差计数器设定值.

3、电池电压低报警：

原因:

a、电池电路短路；b、没有安装电池或电池电压确实低。

C、电机侧编码器回路击坏.

原因a解决办法，CN1端口焊接线出现了虚短路,检查CN1端口焊线；原因b解决办法更换电池，量电池电压是否正常（电池电压3.2V—3.7V）；如果更换电池不久就报警电池电压低，则更换编码器电缆，检查CN端口焊接线；如果确定CN1口焊线和编码器线缆没有异常，则更换驱动器和电机;原因c解决办法：

在a、b原因解决办法之后无果,则跟换电机和驱动器，在现场时最好是整套更换，防止由于电机编码器部分摔坏造成链环损坏。

4、伺服驱动器接收PLC的脉冲信号出现偏差：

原因：

1伺服参数设定错误；2；有伺服干扰存在.

原因1解决办法：

当PLC为脉冲+方向方式控制，而驱动器设置成CW+ccw方式时，伺服接收到的脉冲会固定丢1个,所以需要正确设置伺服脉冲接收方式和PLC一直。

原因2解决办法：

该课题设置到很多的内容以下分开介绍：

A、伺服系统中干扰类型和途径

1）来自空间的——辐射干扰

对辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽.空间辐射电磁场主要是由电力网络、雷电、无线电广播和雷达等产生的，通常称为辐射干扰.其影响主要通过两条路径:

一是直接对伺服内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对伺服通信网络的辐射,由通信线路感应产生干扰。

此种干扰发生几率比较少，一般通过设置屏蔽电缆进行保护。

2）来自系统配线—传导干扰

对传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器、隔离电源、屏蔽电缆、以及合理和可靠的接地来解决问题。

传导干扰主要有下面三类：

第一类是来自电源的干扰。

实践证明，因电源引入的干扰造成伺服控制系统故障的情况很多,一般通过加稳压器、隔离变压器等设备解决.

     第二类是来自信号线引入的干扰。

此类干扰主要有两种信息途径:

一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰,这种干扰往往非常严重.由信号引入的干扰会引起电路板元件工作异常,严重时将引起元器件损伤。

对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。

控制系统因信号引入干扰造成内部元器件损坏，由此引起系统故障的情况也很多.此种干扰经常发生于信号距离长的应用案例上，常采用加中继隔离的方法，来屏蔽掉感应电压,解决干扰问题.

   第三类是来自接地系统混乱的干扰。

众所周知接的是提高电子设备抗干扰的有效手段之一，正确的接地既能抑制设备向外发出干扰；但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使系统无法正常工作。

一般说来，控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等，如果接地系统混乱,对伺服系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流，影响系统正常工作。

例如电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层。

当发生异常状态如雷电击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下，屏蔽层内会出现感应电流，干扰信号回路。

若系统地与其它接地处理混乱，所产生地地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响伺服电路的正常工作。

解决此类干扰的关键就在于分清接地方式，为系统提供良好的接地性能。

3）来自系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

5、解决干扰问题的措施

1）电气控制柜的设计和安装

电柜设计必须使用金属材料，在电柜设计时，要根据EMC（电磁兼容）的区域原则,合理的布局。

将不同的设备规划在不同的区域中，伺服放大器或者变频器尽量靠近安装在柜子的底部，使用接地金属隔离板将区域隔离，或者独立安装在金属电柜中，远离PLC和CNC等其它电磁干扰小的电气组件。

在金属电柜中电气元器件的安装要根据其安装的要求留有一定得空间，以保证良好的通风和散热，不要阻挡风扇的正常流通。

电柜中布线应强弱分开，信号线和动力线要分开走线，不要将380/220VAC和电柜中布线应强弱分开

信号线和动力线要分开走线24VDC以下规格电缆共享同一个电缆槽.变频器和伺服驱动放大器单元到电机动力电缆应使用金属屏蔽层的电缆,电缆线应该尽量的短，以避免功率损耗，减少干扰。

电缆的屏蔽层的电导至少是U/V/W相导线线芯电导的1/10.电机电缆和其它电缆长距离最小为500mm，应避免长距离平行走线,交叉走线，当控制电缆和电源电缆交叉，应保证90°交叉，同时必须用金属夹子将电缆屏蔽层固定在安装板上.电柜通风开孔要使用密集金属网格，切口越小越好。

因为狭孔可能在电柜中传导辐射高频信号。

电柜的柜门和电缆的进线口要可靠接地，避免电柜内部的干扰磁场通过屏蔽电缆泄漏出去。

柜门要使用有传导性的密封垫，紧贴柜体。

这些措施在放电加工设备尤为重要。

AC接触器和DC继电器安装要远离I/O部件和信号电缆，并且要使用正确的RC抑制组件和飞轮二极管（续流二极管），减少线圈吸合时噪音污染.

（2）电源部分

a、伺服系统在1.5KW以下，支持单相AC220V电源输入.但2KW~7。

5KW，就需要AC380/AC220S三相动力变压器来提供动力电源。

变压器的隔离在一定程度上也提高了设备的抗干扰能力，对于金属切削加工设备，如CNC车、铣床，使用三相AC220V动力变压器，因为这样可以减小变压器的容量，一般选择驱动器功率总和较大,减少用户电网的波动对加工效果的影响。

当变压器容量不足时,变压器会发热，会影响电机扭力的平稳输出。

除提供伺服系统的动力变压器外,设备可能还需要使用单相AC220V提供上位机工作，如PLC，CNC等,建议增加一台独立的AC220V控制变压器的来提供控制电源,不要和驱动器动力部分使用同一个AC220V电源,因为伺服驱动器产生的噪音，有可能会影响CNC和PLC的工作.对于直流DC开关稳压电源可以提供I/O模组工作或者外部传感器的工作电源，使用这个电源时要考虑足够的容量,至少留有20%的余量。

同时DC电源要有足够的抗冲击能力，以保证负载突变时，维持一个稳定的电压输出，要求变化率不能大于5％。

直流DC开关稳压电源组件要可靠地接地。

当使用大电流的DC24V电磁阀、离合器或者伺服电机电磁刹车线圈时,不能使用这个稳压电源，因为负载的冲击,有可能造成PLC和CNCI/O模组信号的误动作.当使用DC24V继电器时,要使用飞轮二极管以减少线圈吸合时噪音污染。

隔离变压器初级电压是电网电压，这个电压是针对于大地的电压，而隔离变压器次级电压和大地不相连的。

如果线圈比例为1:

1的话，两边电流相同，进行电气隔离；可以消除部分谐波,有效的降低零地电压。

b、按照手册要求将伺服脉冲信号的直流供电电源和PLC传感器的等直流电源独立开来。

由于24电压出现波动时副值波动较大，可以更换成5VDC电源进行控制。

（3）接地部分考虑合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为有效地方法，但错误的接地不但不能减少干扰,反而成为干扰的“帮凶"。

在国内,供电系统因为大部分使用的是TN-C三相四线制供电环境，PE线和N线合一，设备间噪音干扰大，所以处理起来也最为头痛！

接地根据用途分类可以分为信号地、屏蔽地、保护地.GND:

提供给控制信号的基准电平（0v）信号地GNDSG：

是为了运行可靠，抵抗外部干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的屏蔽地SG屏蔽层,各组件的机壳、金属外罩、安装板,以及电缆的屏蔽层连接在一起。

PE：

是将各设备机壳与大地相连，以保证有漏电发生时，可以保证人员系统地PE安全，同时也确保干扰噪音流入大地。

电柜中所有的电气组件接地端子（变频器、PLC）都要使用短而粗的接地线可靠的连接到公共接地点或者接地母排PE上,严禁将接地端子随意的连接在电柜的金属外壳上。

强电功率线屏蔽层处理-——如驱动器输入电缆、电机U/V/W电缆、接触器线圈屏蔽电缆等,电压等级在24V以上的屏蔽电缆的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在强电接地板上。

信号线屏蔽层处理--—如电机的编码器信号线线、传感器信号线，变频器控制线、伺服控制线等，电压等级在24V以上的电缆，必须使用双绞屏蔽电缆！

屏蔽电缆两端的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在信号线接地板上,或者连接到插头的屏蔽卡子或接头的金属外壳部分!

只有在特殊情况才做单边屏蔽！

信号线回路和强电回路电缆不能够捆扎在一起，分开走线。

如果靠的太近，强电信号就会对弱电信号进行干扰，两者可以成90°交叉，但严禁长距离平行走线安装。

电柜中最小距离20cm以上，强电接地板和信号线接地板不能共享一块金属板接地，两者要保持一定距离，并且要使用短而粗的电缆连接到公共接地导线。

信号电缆布线要远离变频器、变压器、伺服驱动器、接触器等可以产生严重磁场干扰的设备。

双端屏蔽——一般情况下,如果源端和接收端设备两边都接地,屏蔽电缆两端都要接金属机壳，并确保大面积接触金属表面以便能承受高频干扰.如果仅仅在一端接地屏蔽，电缆上也可能出现干扰。

单边屏蔽———在极少数情况下，也可以只进行一端屏蔽。

例如，不带数字符件的纯模拟系统。

在一端进行屏蔽仅仅提供了对低频的静电保护，有能力耦合吸收干扰和发射。

单端屏蔽的屏蔽联接屏蔽点必须是联接部件的电气参考地.如果联接两边（源端和接收端）都处于浮地状态，则屏蔽必须接在接收端.如果源端和接收端两边都接地,则屏蔽必须两端都接地.

（4）EMI电磁滤波器的使用当变频器或者伺服驱动器工作在一个对电磁干扰较为敏感的场合，考虑为它们选用EMI电磁滤波器,可以防止此类设备产生的干扰耦合到外部电源回路中,使驱动器电磁干扰影响降至最低.EMI的安装注意事项为了确保EMI滤波器（EMIFilter）能发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果,除了伺服驱动器，按照使用手册的内容安装及配线之外，还需注意以下几点:

A、伺服驱动器及EMI滤波器（EMIFilter）都必须要安装在同一块金属平面上。

滤波是一种抑制传导干扰的方法。

在电源输入端接上滤波器，可以抑制来自电网的噪声对电路本身的侵害，也可以抑制由电路产生并向电网反馈的干扰.电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

它不仅可抑制传输线上的传导干扰，同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。

 所有电源滤波器都必须接地,因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用.一般的接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外,还要用较粗的导线将滤波器外壳与设备的接地点相连。

接地阻抗越低滤波效果越好。

滤波器尽量安装在靠近电源入口处。

滤波器的输入及输出端要尽量远离，避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。

B、伺服驱动器及EMI滤波器安装时,请尽量将伺服驱动器安装在EMI滤波器之上。

C、配线尽可能的缩短。

D、金属平面要有良好的接地。

E、伺服驱动器及EMI滤波器（EMIFilter）的金属外壳或接地必须很可靠的固定在金属平面上，而且两者间的接触面积要尽可能的大.选用电机线及安装注意事项：

电机线的选用及安装正确与否,关系着EMI滤波器（EMIFilter）能否发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果.请注意以下几点：

A使用有屏蔽铜网的电缆线（如有双层屏蔽层者更佳）。

B在电机线两端的屏蔽铜网必须以最短距离及最大接触面积去接地。

C电机线的屏蔽铜网与金属平面的连接方式需正确，应将电机线两端的屏蔽铜网使用U型金属配管支架与金属平面固定。

DU型金属配管支架与金属平面固定处需将保护漆移除，确保接触良好. 

（5）伺服驱动器的脉冲输入端口分为开路集电极方式和差分输入方式。

由于开路集电极方式的抗干扰能力比差分输入方式的差的多，所以,选型的时候尽量选取含有差分输入方式的伺服驱动器.

（6）为了尽量减少伺服驱动器在没有上位定位指令的时候将干扰信号输入,在程序设计中要在没有脉冲输入时，将伺服驱动器的“脉冲输入禁止"信号激活，这样能有效的减少干扰脉冲的输入。

（7）伺服驱动器和伺服电机之间的连线要使用屏蔽线，线缆的拨开屏蔽层的部分不能大于75mm，屏蔽层要在伺服驱动器侧可靠接地。

伺服监视：