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伺服驱动器相关知识汇总
伺服系统的基本概念
伺服（SERVO）源自拉丁语，原意为“奴隶按照主人的指示，忠实而快速地工作”。伺服系统指，经由闭环控制方式实现机械系统的位置、扭矩、速度或加速度控制，从而使输出变量精确跟随或复现输入变量的系统。伺服系统决定了执行端的精度、速度和稳定性，因此是工业自动化设备的核心。伺服系统的发展经历了液压、气动到电动的过程。液压伺服系统易漏油、难维护；气动伺服系统由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。综合来看，电动伺服系统是目前机器人领
域应用最广泛，技术最成熟的方向。
本文后续提及的伺服系统均为电动伺服系统。
近年来随着智能制造以及国家机器人战略伺服系统也逐渐智能化，物联化柔性化等特点，例如AI示教学习通讯参数匹配执行等工作，对未来伺服器的要求越来越高，再如未来伺服系统发展向高精度，高算力，物联通讯，故障自检分析，运动寿命以及传动保养提示等数字化等方向功课。
为了打破国外工控伺服产品的垄断，国内的品牌也逐渐的纵深的研发与场景匹配应用，例如国内品牌变频器与伺服器工控产品从2000年开始给国外品牌工控产品代工（国外品牌中国代工中国销售），到2006年左右国内有了基础经验的企业开始初步尝试复制研发，再到2012年左右自主研发，以及国家对智能制造设备的大政策下国内品牌逐渐的开始崛起，逐渐的踏出国门走向世界，2020年达到一个高峰，人工成本繁重逐渐开始向机械化--》电气自动化--》智能制造--》数字智慧物联柔性制造转型，故发展至2025/2030年变频器与伺服系统也将迎来顶峰时期，在这个顶峰来临之前，国内品牌还需从产品质量上，精度上，智能智慧，数字物联使用寿命上下大研发力度纵深的超越进口品牌。
目前伺服系统主要包括伺服电机、伺服驱动器、指令机构三大部分。伺服驱动器，又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，按控制命令的要求对功率进行放大、变换与调控等处理，向电机线圈供应电压、电流，其作用类似于变频器作用于普通交流电机，一般含有电流环、速度环、位置环三个嵌入式伺服环路，环路间相互作用，对信号进行汇总、分析、修正，实现精准的运动控制。指令机构发脉冲或者给速度，用于配合驱动器正常工作。伺服电机可以将电压信号转化为转矩和转速，按照位置、力矩或速度指令精确地控制机械系统运动，内嵌的编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器，完成闭环控制。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。
下面先看相关应用案例，再看基本要求 与 相关基本故障处理技巧
案例 伺服系统对追剪设备的案例应用通过基于PC的控制、EtherCAT和人工智能(AI)，为客户提供灵活的剪切技术，以满足高精度加工要求。
特征是进给系统采用交流伺服电机+滚柱丝杠传动，采用编码器采集速度和长度，刀架伺服
电机驱动刀架做往复运动，在同步区和物料送料速度达到同步，并完成剪切动作，然后返回原点，再次追踪同步，往复动作。可以是气动或液压剪切，也可以是锯切等。追剪在管材，型材的定长切断中应用广泛。
为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。
一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。
要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。
1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。
2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。
3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的顿挫转转矩，相应丝滑无卡顿并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
5、电机应能承载耐高温，尤其长时间24小时工作传动产生的温度负载。
(1) 故障原因：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。
处理方法：当电机转动时检测Hall A, Hall B, Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。
处理方法：原因: 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL无效。
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ENC A和ENC B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。
(2) 故障原因：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。
(2) 故障原因：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。
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)。
8、伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误，如何处理?
(1)故障原因：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。
(2)故障原因：输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误
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;
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。
(3)故障原因：运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误。
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。
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;
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。
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