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用编码器控制三菱A伺服电机!
发布时间:2025-10-19        浏览次数:0        返回列表

用编码器控制三菱 A 系列伺服电机,核心是通过编码器反馈位置 / 速度信号,配合三菱伺服驱动器(如 MR-J4 系列)实现闭环控制,具体需按 “硬件接线→参数设置→功能调试” 三步操作,详细流程如下。

1. 硬件接线:建立编码器与驱动器的信号通路

首先需明确编码器类型(三菱 A 系列伺服电机多自带增量式编码器,如 17 位 / 23 位分辨率),并完成与驱动器的核心信号接线,确保反馈信号稳定传输。

1.1 核心信号接线(以增量式编码器为例)

三菱伺服驱动器的编码器接口通常为 CN2(或 JAE 接头),需重点连接以下 4 组信号(具体引脚需参考对应驱动器手册,如 MR-J4-XXXA):

  • 电源信号:为编码器提供工作电源,通常为 DC 5V(引脚如 CN2-1 为 + 5V,CN2-2 为 GND),需确保电压稳定,避免因供电不足导致信号丢失。

  • A/B 相脉冲信号:用于反馈电机实时转速和旋转方向,A 相(CN2-3)、B 相(CN2-4)为差分信号,需采用双绞屏蔽线,减少电磁干扰;若为单端信号,需将驱动器侧的差分端短接(如 A - 与 GND 短接)。

  • Z 相原点信号:用于电机回原点定位,Z 相(CN2-5)为每转 1 圈输出 1 个脉冲的原点信号,需与 A/B 相配合,确保回原点时能精准触发 “零位”。

  • 屏蔽层接地:编码器线缆的屏蔽层需单端接地(仅在驱动器侧接地,避免两端接地形成环流),接地电阻≤10Ω,减少生产线电机、变频器产生的电磁干扰。

1.2 接线注意事项

  • 线缆选择:编码器线缆需用工业级双绞屏蔽线(如 AWG24 规格),长度建议不超过 20 米;若超过 20 米,需在驱动器侧添加信号中继器,避免信号衰减。

  • 避免混线:编码器线缆需与动力线(如电机电源线、接触器控制线)分开敷设,间距≥30cm,防止动力线的强电干扰编码器的弱电信号。

2. 参数设置:通过驱动器参数激活编码器闭环控制

三菱伺服驱动器需设置核心参数,让驱动器识别编码器类型、反馈模式,并匹配控制需求(如位置控制 / 速度控制),关键参数如下(以 MR-J4 系列驱动器为例):

参数编号参数名称设定值(参考)作用说明
Pr.001控制模式选择0(位置控制)/1(速度控制)确定驱动器接收的控制指令类型,若用编码器实现位置闭环,设为 0;实现速度闭环设为 1。
Pr.008编码器分辨率设定电机自带编码器分辨率(如 17 位编码器设为 131072)让驱动器识别编码器的脉冲数,确保位置计算精度(分辨率 = 2^ 位数,17 位即 2^17=131072 p/rev)。
Pr.012位置指令脉冲形式0(脉冲 + 方向)/1(CW/CCW 脉冲)匹配控制器(如 PLC)发送的位置指令形式,需与编码器反馈的 A/B 相方向一致,避免 “指令与反馈反向” 导致失控。
Pr.100位置环增益100-300(初始建议设 150)调节位置控制的响应速度,增益过高易导致电机振动,过低会出现定位偏差;需根据负载惯性逐步微调。
Pr.202速度环增益50-200(初始建议设 100)配合编码器的速度反馈,稳定电机转速;若电机运行时转速波动大,可适当提高此参数(需同步调整速度环积分时间 Pr.203)。

3. 功能调试:验证闭环控制效果,解决常见问题

接线和参数设置完成后,需通过 “点动测试→位置定位测试→回原点测试” 验证编码器控制效果,确保电机按反馈信号精准运行。

3.1 基础功能测试

  1. 点动测试:通过驱动器面板或 PLC 发送点动指令(如正向点动 1000 脉冲),观察电机运行状态:

    • 若电机平稳运行,且驱动器面板显示的 “实际位置” 与 “指令位置” 一致(误差≤1 个脉冲),说明编码器反馈正常。

    • 若出现 “位置偏差过大” 报警(如 AL.10),需检查 A/B 相接线是否反接(交换 A 相和 B 相引脚),或 Pr.008 的编码器分辨率是否设置错误。

  2. 位置定位测试:发送固定位置指令(如定位到 100000 脉冲位置),运行后通过驱动器面板查看 “定位完成信号”(如 DO 输出的 INP 信号):

    • 若定位完成后,实际位置与指令位置偏差≤5 个脉冲(根据负载精度要求调整),说明位置闭环控制正常。

    • 若偏差过大,需提高 Pr.100 的位置环增益,或检查负载是否存在卡顿(如丝杠润滑不足导致阻力过大)。

3.2 回原点功能调试(依赖 Z 相信号)

若需通过编码器 Z 相实现精准回原点,需额外设置以下参数并测试:

  • 设置 Pr.051(回原点模式)为 1(Z 相搜索模式),Pr.052(回原点速度)为 500-1000 r/min(根据负载调整,避免速度过快错过 Z 相)。

  • 触发回原点指令后,电机需先低速旋转,直到编码器 Z 相信号被驱动器识别,随后停止在 “Z 相原点”;若未识别 Z 相,需检查 Z 相接线(如 CN2-5 引脚是否接触良好),或清理编码器码盘上的油污(避免遮挡 Z 相光眼)。

3.3 常见报警处理

  • AL.05(编码器通信错误):检查 CN2 接口是否松动,编码器线缆是否断线;若频繁报警,需更换编码器线缆或检查电机内部编码器是否损坏(如码盘磨损)。

  • AL.15(位置偏差超限):确认 Pr.100 位置环增益是否过低,或负载惯性过大(需增加减速机构降低负载惯性);也可能是 A/B 相信号干扰,需加强线缆屏蔽。

4. 进阶控制:扩展编码器的高级功能

若需实现更复杂的控制(如多轴同步、电子凸轮),可基于编码器反馈扩展以下功能:

  • 多轴同步控制:通过三菱 PLC(如 FX5U 系列)读取多台电机的编码器反馈信号,利用 PLC 的 “脉冲同步指令”(如 PLSY、DRVI),让多台三菱 A 系列伺服电机按相同速度或比例运行(如生产线的多组输送带同步)。

  • 电子凸轮功能:在驱动器中设置 Pr.300(凸轮模式选择),通过编码器反馈的实时位置,让电机按预设的 “凸轮曲线” 运行(如包装机的封口机构与输送带的联动),替代机械凸轮,提高灵活性。

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