PLC工程師都應了解的3種伺服電（diàn）機控（kòng）製（zhì）方式

伺服電機速（sù）度控製和轉矩控（kòng）製由模擬量控製，位置控製由發（fā）送脈衝控製。具體的控製（zhì）方（fāng）式要根據客戶的要求和運動功能來選擇。

接下（xià）來，我們將介紹伺服電（diàn）機的三種控製模式:

如果你對電（diàn）機的轉速和位置沒有要求（qiú），輸出（chū）一個恒定的扭矩就可以了，當然（rán）是在扭矩模式（shì）下。

如果對位置和速度有一定的精度要求（qiú），但對實時（shí）轉矩不（bú）是很在意，最好使用速度或位置模式。

如果上位控製器（qì）有很好的閉環（huán）控製功能，速度控製效果會（huì）更好。如果要求本身不是很高，或者基本沒有實時性要求，位置控製對上位控製器要（yào）求不高（gāo）。

就伺服驅動器的響應速度而言，轉矩模式的計算量最小，驅動器對控（kòng）製信號的響應最快。位置計算量（liàng）最大，驅動器對控製信號的響應最慢。

當運動中對動態（tài）性能有較高要求時，需要對電機進行實時調整。

如果控製器（qì）本身的運行速度很慢(如PLC或低端運（yùn）動控製器)，則采用位置控製。

如果控製器的運行速度較快，可以將位（wèi）置環以速度的方（fāng）式從驅動器移到控製器，以減少驅動器的（de）工作量，提高效率；

如果有更好的上位（wèi）控製器，也可以用扭矩控製，速度環也可（kě）以從驅動中去掉（diào），一般隻有高端專用控製器才有。

一般來說（shuō），比較（jiào）驅動控製的好壞有一個直觀的方法，叫做響應（yīng）帶寬（kuān）。

轉矩控製或（huò）速度控製時，脈衝發生器給（gěi）它一個方波信號，使電機不斷地正反轉，不斷地提高頻率。示波器顯示一個（gè）掃描信號。當包絡的峰值達到最高（gāo）值的70.7%時，說（shuō）明控製失步。這時候頻率就能（néng）看出控製的好壞。一般電流環可以做到1000HZ以上，速度環隻能做到幾十HZ。

01

扭矩控製

轉（zhuǎn）矩（jǔ）控製（zhì）方式是通過外部模擬量的輸（shū）入或直（zhí）接地址分配（pèi）來設定電機（jī）軸（zhóu）的外部輸出轉矩。具體表述為，比如10V對應5Nm，當外部模擬量設置為5V時，電機軸的輸出為2.5Nm:電機軸負載低於2.5Nm時，電機正轉，外部負載等於2.5Nm，大於2.5Nm時電機反轉(通常是重力負載情（qíng）況下)。您可以通過即（jí）時改變模擬量的設置，或通過通訊方式改變相應（yīng）地址的值來改變設定扭矩。

主要用於對材料受力有嚴（yán）格要求（qiú）的卷（juàn）繞和（hé）放卷裝置，如纏繞裝（zhuāng）置或光纖牽引裝置。扭矩的設定要根據纏繞半徑的變化隨時改變，以（yǐ）保證材料的受（shòu）力不會（huì）隨著纏繞半徑的變化而變化（huà）。

02

位置控製

位置控製方式一般是通過外部輸入脈衝的頻率來決定轉速，通過（guò）脈衝的個（gè）數（shù）來決定轉角，有些（xiē）伺服可以通過通訊的方式直接給速度和位移賦值。由（yóu）於（yú）位置模式可以嚴格控製速度和位置，所以一般應用於定位設備。

數（shù）控機床、印刷機械等應用。

03

速度模式

轉速（sù）可由模擬量輸入或脈衝頻率控製，提供上位控製器外環PID控製時也可定位速度模式，但必須將電機的位置信號或（huò）直接負載的位置（zhì）信號反饋給上（shàng）位控製器進行（háng）計算。位置模（mó）式還支持直接負載外環來檢測位置信號。此時（shí）電機軸端的編碼器隻檢測電機轉速，位置信號由直接最終負載端的檢測裝置提供。這樣（yàng）做的好處是減少了（le）中間傳輸過程中的誤差，增加了整個係統的定位精度。

一（yī）般電機由三（sān）個回路控製，所謂三個回（huí）路就是三個閉環負反饋PID調節係統。最（zuì）內部的PID回路是電流回路，完全在（zài）伺服（fú）驅動器（qì）內部進（jìn）行。霍爾器件（jiàn）檢測驅動器每相輸出到電機的（de）電流，負反饋通過PID調節電流設定，使輸出電流盡可能接近（jìn）設定電流，電流（liú）環控製電機（jī）轉（zhuǎn）矩。因此，在扭矩模式下，駕駛員的計算量最小，動（dòng）態響應最（zuì）快（kuài）。

第二個回（huí）路是速度回路（lù），通過檢測電機編碼器的信號進行負反饋PID調節。它在環中的PID輸出直接是電流環的設定（dìng），所以速度環控製包（bāo）括速度環和電（diàn）流環。換句話說（shuō），任何模式都必（bì）須使用（yòng）電流回路，這是控製的基礎。在速度和位置控製的同時，係統實際上是在控製電流（liú）(轉矩)來實現速（sù）度（dù）和位置的相應控製。

第三環是位置環（huán），是最外麵的環。它可以建立在驅動器和電機編碼器之間，也可（kě）以建立在外部控製器（qì）和電機編碼器或最終負載之間，具體取決於實際情況。因為位置控製回路的內部輸出是速度回路（lù）的設置，所以係統在位置控（kòng）製模式下執（zhí）行所（suǒ）有三個回路（lù）操（cāo）作。此時係統計算量最大，動態（tài）響應速度最慢。