作为一种控制器，伺服驱动器常用于控制伺服电机，在需要高精度的定位系统中，伺服驱动器是伺服系统中很重要的一部分。今天介绍的是在自动化应用中，伺服驱动器常见的一些故障以及处理方式。

 

1. LED灯是绿的,但是电机不动

故障原因一：一个或多个方向的电机禁止动作。
 

处理方法：检查+INHIBIT和-INHIBIT端口。
 

故障原因二：命令信号不是对驱动器信号地的。
 

处理方法：将命令信号地和驱动器信号地相连。
 

2.上电后，驱动器的LED灯不亮

故障原因：供电电压太低，小于最小电压值要求。
 

处理方法：检查并提高供电电压。

 

3.当电机转动时，LED灯闪烁

故障原因一：HALL相位错误。
 

处理方法：检查电机相位设定开关是否正确。
 

故障原因二：HALL传感器故障。
 

处理方法：当电机转动时检测HallA,HallB,HallC的电压。电压值应该在5VDC和0之间。

 

4.LED灯始终保持红色

故障原因：存在故障。
 

处理方法：原因:过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL无效。

 

5.电机失速

故障原因一：速度反馈的极性搞错。
 

处理方法：可以尝试以下方法：
 

a.如果可能，将位置反馈极性开关打到另一位置。(某些驱动器上可以)
 

b.如使用测速机，将驱动器上的TACH+和TACH-对调接入。
 

c.如使用编码器，将驱动器上的ENCA和ENCB对调接入。
 

d.如在HALL速度模式下，将驱动器上的HALL-1和HALL-3对调，再将Motor-A和Motor-B对调接好。
 

故障原因二：编码器速度反馈时，编码器电源失电。
 

处理方法：检查连接5V编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源，确保该电压是对驱动器信号地的。

 

6.电机在一个方向上比另一个方向跑得快

故障原因一：无刷电机的相位搞错。
 

处理方法：检测或查出正确的相位。
 

故障原因二：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。
 

处理方法：将测试/偏差开关打在偏差位置。
 

故障原因三：偏差电位器位置不正确。
 

处理方法：重新设定。
 

 

7. 示波器检查驱动器的电流监控输出端时，发现它全为噪声，无法读出

故障原因：电流监控输出端没有与交流电源相隔离(变压器)。
 

处理方法：可以用直流电压表检测观察。

 

8.伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误

故障原因一：高速旋转时发生电机偏差计数器溢出错误;
 

处理方法：检查电机动力电缆和编码器电缆的配线是否正确，电缆是否有破损。
 

故障原因二：输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误;
 

处理方法：
 

a.增益设置太大，重新手动调整增益或使用自动调整增益功能;
 

b.延长加减速时间;
 

c.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负荷能力。
 

故障原因三：运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误。
 

处理方法：
 

a.增大偏差计数器溢出水平设定值;
 

b.减慢旋转速度;
 

c.延长加减速时间;
 

d.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负载能力。
 

 

9.伺服电机在有脉冲输出时不运转

① 监视控制器的脉冲输出当前值以及脉冲输出灯是否闪烁，确认指令脉冲已经执行并已经正常输出脉冲;
 

② 检查控制器到驱动器的控制电缆，动力电缆，编码器电缆是否配线错误，破损或者接触不良;
 

③ 检查带制动器的伺服电机其制动器是否已经打开;
 

④ 监视伺服驱动器的面板确认脉冲指令是否输入;
 

⑤ Run运行指令正常;
 

⑥ 控制模式务必选择位置控制模式;
 

⑦ 伺服驱动器设置的输入脉冲类型和指令脉冲的设置是否一致;
 

⑧ 确保正转侧驱动禁止，反转侧驱动禁止信号以及偏差计数器复位信号没有被输入，脱开负载并且空载运行正常，检查机械系统。

伺服控制，即为满足某种目的，对产生的运动和对物体的运动进行控制的人类活动。所谓伺服控制指对物体运动的位置、速度及加速度等变化量的有效控制。这种控制已在各领域得到普及。伺服控制系统则指的是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

 

一、伺服系统，大致上可分为下列几项：

1、指令部分：动作指令信号的输出装置

2、驱动部分：接收指令部分的输出，并驱动执行机构(比如电机)动作的装置

3、反馈部分：检测执行结构或者负载状态的装置

4、执行机构：接收驱动部分的输出信号产生转力矩、位置等状态

 

二、伺服内部结构：

 

 

三、控制方式

    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。

 

 

 

1、速度控制速度环框图

(1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转

(2)速度控制的应用场合相当广泾用场合有：需要快速响座的连续调速系统;由上位闭环的定位系统;需要多栏速度进行快速切换的系统。

(3)通常伺服的速度给定为模拟量，即模拟量幅值的大小决定了给定速度的大小，正负决定电机应关系取决于速度指令增益(Pn300)。

    注意事项

    (1)速度环增益Pn102，通常是设定高一些以使得整个系统响应快一些，电机刚性也会增强。但是增益大了可能导致系统振动。一般负载惯量大的场合该参数设得大一些。

(2)速度环积分时间Pn103，它的作用是消除静差，数值设得越大响应越慢，到达指令时间越长。通常负载惯量越大，积分时间应设定得越大。

(3)上位机作闭环时，应尽量不要设置软起动减速时间参数Pn306、Pn307。

(4)若没有上位机作闭环，希望通过模拟量来使得电机完全停止，则必须采用零钳位或比例控制。

(5)用上位机作位置闭环时，模拟量不能自动调零。

 

2、转矩控制

    (1)非速度控制，控制输岀的转矩即为典型转矩控制。

(2)常使用于张力控制等场合

(3)输入为模拟量，模拟量大小与转矩大小的关系取决于转矩指令增益。

(4)举例：假定用户设定Pn400是100，则表明若输入10ν的模拟量时电机输出转矩可以达到其额定转矩的100%。

 

注意事项

    (1)转矩控制首先应注意限制电机转速，电机转速可以用模拟量进行限制，也可以通过设置参数来限制转速。

(2)转矩指令增益Pn400数值设定越小，相同模拟量对应的转矩越大。

 

3、位置控制

位置控制普遍应用在各种定位场合，可以直接替换各种步进传动系统。一般情况下伺服通过接受脉冲来进行位置控制，脉冲的个数决定了位置，脉冲的频率决定了电机运行的速度。一个脉冲对应的位置当量，取决于机械结构和电子齿轮。

 

注意事项

    (1)每一个点位的位移由两个参数组成，实际编程的位移是由两个参数的代数和组成，注意两个参数的单位。

(2)注意搜索参考点的速度，若速度过大可以设定软起动加减速，以减小对机械的冲击。

(3)点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。

(4)目前只能顺序换步。

(5)用户可以通过触摸屏和伺服通过 Modbus协议进行通讯，进而可以通过触摸屏修改位置、速度等。

 

四、三种控制方式对比：

    (1)如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

(2)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。

    (3)就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

(4)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PLC，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，提高效率(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，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。

工业机器人行业按产业链分为上游、中游和下游。

上游生产核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器;

中游是本体生产商，包括工业机器人本体。

下游是系统集成商，包括单项系统集成商、综合系统集成商。

 

 

 核心零部件

控制器

机器人控制器的软件部分是工业机器人的“心脏”，随着科技的发展，工业机器人从下位机到上位机的应用软件方面都有了不同程度的研究成果。

控制器、软件与本体一样，一般由机器人厂家自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。

国内企业机器人控制器产品已经较为成熟，是机器人产品中与国外产品差距最小的关键零部件，国内控制器与国外产品存在的差距主要在控制算法和二次开发平台的易用性方面。

未来几年中国国产机器人将得到快速发展，国产机器人控制器应用市场面临较好的发展契机，尤其是在运动控制领域深耕多年的企业。机器人轴数越多，对控制器性能要求也越高：机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目，关节数愈多，自由度越高，位移精准度也越高，其所使用的伺服电机数量就相对较多，即越精密的工业型机器人所用的伺服电机数量愈多。

一般每台多轴机器人由一套控制系统控制，也意味着控制器性能要求越高。

 

伺服电机

机器人对关节驱动电机的要求非常严格，交流伺服电机在工业机器人中得到广泛应用。

目前国内高端市场主要被国外名企占据，主要来自日本和欧美，未来国产替代空间大。目前国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额，主要来自日本和欧美。

其中，日系产品以约50%的市场份额居首，其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等，其产品特点是技术和性能水平比较符合中国用户的需求，以良好的性价比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源，在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。

未来五年，我国伺服系统行业受益于产业升级的影响，将保持较快增长，国产替代空间还很大。

减速器

按结构不同，工业机器人用精密减速器可以分为五类，RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。精密减速器按照结构的不同，可以分为谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器五类。

在精度、扭矩、刚度、传送效率等衡量减速器的各个性能指标上，它们各有不同。其中，RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。

 

工业机器人本体

从1958年第一台工业机器人诞生之后，机器人发展经历了一个小高潮，到上世纪80年代后期，由于传统机器人用户应用工业机器人已经饱和，从而造成工业机器人产品的积压，不少机器人厂家倒闭或被兼并，国际机器人学研究和机器人产业出现不景气。

到90年代初，机器人产业出现复苏和继续发展迹象。1995年后,世界机器人数量逐年增加，增长率也较高。

自全球金融风暴过后，市场复苏使得机器人行业恢复好转，全球机器人行业增长态势延续，市场规模不断扩大，各国政府和跨国企业在机器人行业投资活跃。2016年全球工业机器人订单量258900台，存货1779000台，中国85000台，存货332300台。

尽管我们已连续多年成为全球最大的机器人销售市场，但不可否认的是的，国外品牌占据了中国工业机器人市场60%以上的份额;至于六轴以上的多关节机器人，国外品牌占据的市场份额甚至更大，超过了80%。

 

系统集成商

只有机器人裸机是不能完成任何工作的，需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。系统集成方案解决商处于机器人产业链的下游应用端，为终端客户提供应用解决方案，其负责工业机器人软件系统开发和集成，是工业机器人自动作业的重要构成。

在我国，系统集成商多是从国外购机器人整机，根据不同行业或客户的需求，制定符合生产需求的解决方案。

本文来简单介绍一下伺服电机转速的改变方法，使用伺服电机时，当选择的伺服电机转速是3000rpm时，我们要怎么样使伺服电机转速的在工作过程中变成600rpm以及更低的转速，下面来教你如何改变伺服电机转速的方法。

 

伺服电机怎么调速方法主要有四种。

伺服电机怎么调速的方法1，用调速器来改变转速，通常是用在功率比较小的减速电机上，不过控制精度达不到，要手动调节;

伺服电机怎么调速的方法2，修改驱动器的参数来改变伺服电机的转速;

伺服电机怎么调速的方法3，利用减速器相连接来改变转速;

伺服电机怎么调速的方法4，用相对定位指令或绝对定位指令来改变(先发等于100圈的低速脉冲，使用脉冲完成的m点，触发高度返回的指令)。

偏位问题是使用步进或伺服电机的设备制造厂在设备装机调试以及设备使用过程中，所面临的常见问题之一。出现偏位可能是机械装配不当造成，可能是控制系统与驱动器信号不匹配，也可能是设备内电磁干扰、车间内设备互相干扰或者是设备安装时地线处理不妥当等造成。

 

本文从众多应用案例中，提炼整理出最常见的偏位原因及对策，用以帮助设备厂家调试人员快速定位问题、采取各种适宜措施提高设备抗干扰性、为设备正确接地保证正常运行。

 

规律性偏位

Q：做往复运动，往前越偏越多(少)

可能原因①：脉冲当量不对

原因分析：无论是同步轮结构还是齿轮齿条结构，都存在加工精度误差。运动控制卡(PLC)并没有设置准确的脉冲当量。例如上一批同步轮电机旋转一圈设备前进10mm，这批同步轮大一点电机转一圈前进了10.1mm，就会导致该批机器每次运行比以前的设备多走1%的距离。

解决方式：出机前用机器画一个尽可能大幅面的正方形，然后用尺去量实际尺寸，对比实际尺寸和控制卡设置尺寸之间的比例，然后将其加入控制卡运算，反复进行三次之后就会得到一个比较准确的值。

可能原因②：脉冲指令的触发沿与方向指令的电平变换时序冲突

原因分析：驱动器要求上位机发出的脉冲指令的沿与方向指令电平变换有一定时序要求。而部分PLC或运动控制卡编程时没满足这种要求(或者其自身的规则不符合驱动器的要求)，导致脉冲和方向时序并不能满足要求而偏位。

解决方式：控制卡(PLC)软件工程师将方向信号提前。或者驱动器应用技术人员更改脉冲沿计数方式。

Q：运动过程中电机在固定点抖动，过该点后能正常运行，但少走一段距离

可能原因：机械装配问题

原因分析：机械结构在某个点阻力较大。由于机械安装的平行度、垂直度或设计不合理的原因导致设备在某个点阻力较大，步进电机的力矩变化规律是速度越快力矩越小，很容易在高速段卡死，速度降下来却能走过去。

解决方式：1、检查机械结构出现卡死的原因，是该处摩擦阻力大还是滑轨装得不平行等。2、步进电机力矩不够。由于终端客户出现提速或者加大负载的要求，导致原本能满足要求的电机在高速力矩不够，从而发生高速段堵转的现象。解决方法可以通过驱动器设置更大输出电流或者在驱动器允许电压范围内提高供电电压，或更换更大转矩的电机。

Q：电机往复运动来回均没走到位且偏移量固定

可能原因：皮带间隙

原因分析：皮带与同步轮之间存在反向间隙导致，往回走会存在一定量的空程。

解决方式：如运动控制卡具有皮带反向间隙补偿功能，可利用之;或者绷紧皮带。

Q：切绘轨迹不重合

可能原因①：惯量过大

原因分析：平板切绘机喷墨过程由光栅控制，扫描式运动，切割时走插补运动，两者轨迹不重合是因为，类似设备X轴小车惯量较小且由光栅定位，喷绘位置准确，而Y轴龙门结构惯量较大，电机响应性差，插补运动时Y轴跟随性不好导致轨迹部分偏位。

解决方式：增加Y轴减速比，使用陷波功能提高伺服驱动器刚性以解决该问题。

可能原因②：刀和喷头重合度没调好

原因分析：因为切绘机刀和喷头都装在X轴小车上但是两者有坐标差，切绘机上位机软件能调整这个坐标差做到刀和喷头轨迹重合，如果没调好，切绘轨迹会整体分离。

解决方式：修改刀和喷头位置补偿参数。

Q：画圆成椭圆

可能原因：XY轴平台两轴不垂直

原因分析：XY轴结构，图形偏位例如画圆成椭圆，正方形偏位成平行四边形。龙门结构X轴与Y轴不垂直时会导致该问题。

解决方式：调节龙门架X轴与Y轴垂直度可以解决该问题。

 

非规律性偏位

Q：运行过程中不定期出现偏位，偏位具有偶然性，偏位多少不确定

可能原因①：干扰原因导致电机偏位

原因分析：非周期性偏位大部分因为干扰导致，少部分因为运动控制卡发出的窄脉冲或者机械结构松动引起。

解决方式：如果干扰出现的比较频繁，则可以利用示波器监控脉冲频率确定干扰发生的时间进而确定干扰源，移除或者使脉冲信号远离干扰源能解决部分干扰。如果干扰出现的比较偶然，或者难以确定干扰源位置或电气柜已固定难以移动，则可以考虑采用以下措施来解决问题：

① 驱动器接地，

② 脉冲线更换双绞屏蔽线，

③ 脉冲正负端并联103陶瓷电容滤波(脉冲频率小于54kHz)，

④ 脉冲信号套磁环，

⑤ 驱动器和控制器电源前端增加滤波器。

可能原因②：脉冲串出现窄脉冲

问题分析：客户运动控制卡发送脉冲串占空比较小或过大，出现窄脉冲，驱动器识别不了，导致偏位。

解决方式：查找控制器出现这种问题的原因，是脉冲接口问题，还是软件算法问题

可能原因③：机械结构松动

问题分析：连轴器、同步轮、减速机等用顶丝固定或螺丝夹紧的连接件在快速冲击场合运行一段时间可能出现松动，导致偏位。用键和键槽配合固定的同步轮则注意键和键槽之间是否存在间隙，齿轮齿条结构则注意两者之间的配合间隙。

解决方式：关键部分、受力大的结构螺丝一定用弹垫、而且螺丝或顶丝宜涂覆螺丝胶。电机轴与联轴器尽量用键槽连接。

可能原因④：滤波电容过大

问题分析：滤波电容过大，普通RC滤波器截止频率是1/2πRC，电容越大截止频率越小，一般驱动器脉冲端电阻为270欧姆，103陶瓷电容构成的RC滤波电路截止频率为54khz，频率高于此会因为幅值衰减过大而导致部分有效信号无法被驱动器正确检测到，最终导致偏位。

解决方式：加滤波电容时需要核算脉冲频率、一定要保证最大通过脉冲频率满足要求。

可能原因⑤：PLC或者运动控制卡最大脉冲频率不够高

原因分析：一般PLC允许输出最大脉冲频率为100kHz，运动控制卡根据其发脉冲芯片不一样差异较大，特别是普通单片机开发的运动控制卡可能会因为脉冲频率不够高导致偏位。

解决方式：假如上位机最大脉冲频率有限，为了保证速度，可以适当降低驱动器细分，以保证电机转速。