A2伺服在藥品包裝機上應用

隨著微處理器技術的日新月異，大功率、高性能半
導體功率器和伺服馬達所需永磁材料制造工藝的發展及
其性價比不斷提高，交流伺服電機和交流伺服控制系統
已經成為當今工業領域中，實現自動化的基礎技術。臺
達ASDA 系列交流伺服驅動器以掌握核心的電子技術為
基礎，針對不同應用機械的客戶需求進行研發，提供全方
位的伺服系統產品。全系列產品之控制回路均采用高速數
字信號處理器（DSP），配合增益自動調整、指令平滑功能
的設計以及軟件分析與監控，可達到高速位移、定位
等運動控制需求。
臺達ASD-A2 系列伺服系統內建運動控制模式，支
援多種軸控操作需求，*取代中型PLC 的Motion 功能；
內含電子凸輪功能（CAM function），便利規劃機臺行程；
ASDA-A2 符合新型化的伺服產品發展，速度回路的響應
頻寬為1kHz，伺服電機搭配20-bit 解析度編碼器，脈沖
數可達1280000ppr，提供定位及平滑控制特色。
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1、主機機構上面安裝一個編碼器，和機臺連接做勻
速運動，編碼器是3600 線的，開集極輸出方式，作為凸
輪主軸；
2、A2 伺服電機作為凸輪從軸，速度跟隨主軸做類
似正弦曲線運動；
3、主軸編碼器每旋轉一周，脈沖數為3600，在
300Pulse-900Pulse 時從軸啟動，電子凸輪從軸跟主軸編
碼器旋轉一定距離；
4、主軸編碼器在1200Pulse-2000Pulse 時從軸再次
啟動，電子凸輪從軸跟隨主軸編碼器反向旋轉相應的距
離。
5、電子凸輪從軸PR 控制模式，凸輪曲線能在主機
停止時更改。
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序號元件名稱型號及規格數量
（臺） 備注
1 主軸編碼器E50S8-3600-3-N-24 1 3600ppr
2 伺服驅動器ASD-A2-1521-U 1 1.5KW
3 伺服電機ECMA-E11315ES 1 2000rpm
4 驅動器側接頭ASD-CNSC0050 1
5 驅動器側接頭YDM30200100 1
6 電機側接頭YDM30200247 1
7 電機側接頭YDM30200447 1
上述表格僅僅羅列出了控制系統中電子凸輪技術方
案部分的主要電氣元件，此外還包括PLC、HMI、低壓
電器（低壓斷路器、交流接觸器、中間繼電器、主令按鈕、
指示燈等）、位置傳感器（光電傳感器、行程開關等）。
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A2 系列伺服系統具有*的運動控制功能，內建電
子凸輪（E-CAM Function），運動軌跡可規劃720 個點。
利用臺達伺服系統監控軟件方便設置電子凸輪運行軌跡和參數，其中電子凸輪建表方式有多種方法：包括：手動
建表、速度區域建表、自動飛剪、自動飛剪- 同步區、自
動飛剪- 可調整同步區、三次曲線建表等。
根據客戶提出的工藝技術條件，電子凸輪速度曲線
要求是類似正弦曲線，所以我們選擇電子凸輪建表方式為
三次曲線建表方法，使用這種方法建立凸輪曲線，所建立
的凸輪從軸速度曲線可以逼近正弦曲線。
序號主軸編碼器Pulse 主軸角度 ° 從軸位置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
結合客戶藥品包裝設備機械機構相關尺寸和參數，
計算凸輪表格資料。首先設置伺服驅動器參數Pr01-
44=128,Pr01-45=1, 那么伺服電機每轉10000Pulse，
從軸機械終端行走行程為150mm，伺服電機加裝減速
機，減速比為1:7，減速機通過齒形帶傳動，齒形輪外
徑80mm，則齒形輪周長為3.14 × 80=251.2mm，機械
終端機構行走150mm 齒形輪運行周數為：150/（3.14 ×
80），那么伺服電機需要運行周數為：（150 × 7）/（3.14
×80），折合成目標位置脈沖數為：（150×7×10000）（/ 3.14
× 80），計算結果約為：41800Pulse。從而得知，從軸
伺服電機運行周期內目標脈沖數量確定為41800Pulse。
根據客戶提出的技術要求，我們采用三次曲線建表
方法規劃電子凸輪角度比例分割和目標脈沖數量規劃。通
過軟件可以容易的生成速度和位置曲線圖。
根據上述電子凸輪主軸角度和從軸位置脈沖數量對
應關系，采用臺達伺服監控調試軟件，規劃電子凸輪表格，
如下圖所示：
客戶設備主軸zui快速度為75rpm，速度換算得知
1.25rps，那么在30° -90°相當于1/6 周，耗時大約0.2S，
那么從軸也必須在0.2S 內完成41800Pulse 位置運動。
客戶設備主軸zui快速度為75rpm，速度換算得知1.25rps，
那么在30° -90°相當于1/6 周，耗時大約0.2S，那么從
軸也必須在0.2S 內完成41800Pulse 位置運動。
其他參數設定為：Pr01-01=1（Pr 控制模式）；
Pr01-55=3000（zui大速度限制）；
Pr02-10=101（Servo ON 信號DI 輸入）；
Pr02-11=136（CAM ON 信號DI 輸入）；
Pr02-12=139（EV1 事件觸發信號DI 輸入）；
Pr05-88=1121h（E-CAM 電子凸輪啟動控制）；
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由于參數Pr05-88 內容掉電丟失，所以每次啟動電
子凸輪都需要主動寫入相應的內容。我們通過事件觸發寫
入參數功能實現。
Pr05-98=1（事件EV1 信號觸發后，執行Pr 編號51
路徑）；
通過伺服監控軟件可以規劃和設置PR51 路徑內容，
如下圖所示：
通過上述設置，基本完成了A2 伺服系統電子凸輪仿
真，從軸速度曲線類似正弦曲線，滿足了客戶藥品包裝設
備對伺服運行速度曲線的工藝技術要求。
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根據客戶設備技術要求，中達電通可以提供給客戶
成熟可靠的系統解決方案，憑借著臺達的A2 系列伺
服產品*的電子凸輪運動控制功能，再加上提供給客戶
*的現場調試等技術服務，幫助客戶開發出具備更高技
術含量和更高附加值的產品，臺達產品和服務獲得了客戶
的極大認可，后續該型號產品大約會有80 臺套/ 年用量，
實踐再次證明，中達電通是設備制造客戶良好的合作伙
伴。