A2伺服在药品包装机上应用

随着微处理器技术的日新月异，大功率、高性能半
导体功率器和伺服马达所需永磁材料制造工艺的发展及
其性价比不断提高，交流伺服电机和交流伺服控制系统
已经成为当今工业领域中，实现自动化的基础技术。台
达ASDA 系列交流伺服驱动器以掌握核心的电子技术为
基础，针对不同应用机械的客户需求进行研发，提供全方
位的伺服系统产品。全系列产品之控制回路均采用高速数
字信号处理器（DSP），配合增益自动调整、指令平滑功能
的设计以及软件分析与监控，可达到高速位移、定位
等运动控制需求。
台达ASD-A2 系列伺服系统内建运动控制模式，支
援多种轴控操作需求，*取代中型PLC 的Motion 功能；
内含电子凸轮功能（CAM function），便利规划机台行程；
ASDA-A2 符合新型化的伺服产品发展，速度回路的响应
频宽为1kHz，伺服电机搭配20-bit 解析度编码器，脉冲
数可达1280000ppr，提供定位及平滑控制特色。
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1、主机机构上面安装一个编码器，和机台连接做匀
速运动，编码器是3600 线的，开集极输出方式，作为凸
轮主轴；
2、A2 伺服电机作为凸轮从轴，速度跟随主轴做类
似正弦曲线运动；
3、主轴编码器每旋转一周，脉冲数为3600，在
300Pulse-900Pulse 时从轴启动，电子凸轮从轴跟主轴编
码器旋转一定距离；
4、主轴编码器在1200Pulse-2000Pulse 时从轴再次
启动，电子凸轮从轴跟随主轴编码器反向旋转相应的距
离。
5、电子凸轮从轴PR 控制模式，凸轮曲线能在主机
停止时更改。
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序号元件名称型号及规格数量
（台） 备注
1 主轴编码器E50S8-3600-3-N-24 1 3600ppr
2 伺服驱动器ASD-A2-1521-U 1 1.5KW
3 伺服电机ECMA-E11315ES 1 2000rpm
4 驱动器侧接头ASD-CNSC0050 1
5 驱动器侧接头YDM30200100 1
6 电机侧接头YDM30200247 1
7 电机侧接头YDM30200447 1
上述表格仅仅罗列出了控制系统中电子凸轮技术方
案部分的主要电气元件，此外还包括PLC、HMI、低压
电器（低压断路器、交流接触器、中间继电器、主令按钮、
指示灯等）、位置传感器（光电传感器、行程开关等）。
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A2 系列伺服系统具有强大的运动控制功能，内建电
子凸轮（E-CAM Function），运动轨迹可规划720 个点。
利用台达伺服系统监控软件方便设置电子凸轮运行轨迹和参数，其中电子凸轮建表方式有多种方法：包括：手动
建表、速度区域建表、自动飞剪、自动飞剪- 同步区、自
动飞剪- 可调整同步区、三次曲线建表等。
根据客户提出的工艺技术条件，电子凸轮速度曲线
要求是类似正弦曲线，所以我们选择电子凸轮建表方式为
三次曲线建表方法，使用这种方法建立凸轮曲线，所建立
的凸轮从轴速度曲线可以逼近正弦曲线。
序号主轴编码器Pulse 主轴角度 ° 从轴位置Pulse
1 0-300P 0°-30° 0P
2 300P-900P 30°-90° 0P→41800P↑
3 900P-1200P 90°-120° 41800P
4 1200P-2000P 120°-200° 41800P→0P↓
5 2000P-3600P 200°-360° 0P
结合客户药品包装设备机械机构相关尺寸和参数，
计算凸轮表格资料。首先设置伺服驱动器参数Pr01-
44=128,Pr01-45=1, 那么伺服电机每转10000Pulse，
从轴机械终端行走行程为150mm，伺服电机加装减速
机，减速比为1:7，减速机通过齿形带传动，齿形轮外
径80mm，则齿形轮周长为3.14 × 80=251.2mm，机械
终端机构行走150mm 齿形轮运行周数为：150/（3.14 ×
80），那么伺服电机需要运行周数为：（150 × 7）/（3.14
×80），折合成目标位置脉冲数为：（150×7×10000）（/ 3.14
× 80），计算结果约为：41800Pulse。从而得知，从轴
伺服电机运行周期内目标脉冲数量确定为41800Pulse。
根据客户提出的技术要求，我们采用三次曲线建表
方法规划电子凸轮角度比例分割和目标脉冲数量规划。通
过软件可以容易的生成速度和位置曲线图。
根据上述电子凸轮主轴角度和从轴位置脉冲数量对
应关系，采用台达伺服监控调试软件，规划电子凸轮表格，
如下图所示：
客户设备主轴zui快速度为75rpm，速度换算得知
1.25rps，那么在30° -90°相当于1/6 周，耗时大约0.2S，
那么从轴也必须在0.2S 内完成41800Pulse 位置运动。
客户设备主轴zui快速度为75rpm，速度换算得知1.25rps，
那么在30° -90°相当于1/6 周，耗时大约0.2S，那么从
轴也必须在0.2S 内完成41800Pulse 位置运动。
其他参数设定为：Pr01-01=1（Pr 控制模式）；
Pr01-55=3000（zui大速度限制）；
Pr02-10=101（Servo ON 信号DI 输入）；
Pr02-11=136（CAM ON 信号DI 输入）；
Pr02-12=139（EV1 事件触发信号DI 输入）；
Pr05-88=1121h（E-CAM 电子凸轮启动控制）；
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由于参数Pr05-88 内容掉电丢失，所以每次启动电
子凸轮都需要主动写入相应的内容。我们通过事件触发写
入参数功能实现。
Pr05-98=1（事件EV1 信号触发后，执行Pr 编号51
路径）；
通过伺服监控软件可以规划和设置PR51 路径内容，
如下图所示：
通过上述设置，基本完成了A2 伺服系统电子凸轮仿
真，从轴速度曲线类似正弦曲线，满足了客户药品包装设
备对伺服运行速度曲线的工艺技术要求。
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根据客户设备技术要求，中达电通可以提供给客户
成熟可靠的系统解决方案，凭借着台达的A2 系列伺
服产品强大的电子凸轮运动控制功能，再加上提供给客户
完善的现场调试等技术服务，帮助客户开发出具备更高技
术含量和更高附加值的产品，台达产品和服务获得了客户
的极大认可，后续该型号产品大约会有80 台套/ 年用量，
实践再次证明，中达电通是设备制造客户良好的合作伙
伴。