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电子齿轮比、脉冲数、脉冲频率问题!求教老刘师傅
已知电机额定转速2000rpm  螺距5MM 减速比100  用的台达B2驱动器  反馈解析数160000p/rev 请问怎么求电子齿轮比??还需要哪些条件? 如果需要脉冲当量假设脉冲当量0.001MM 。电子比求出后。先假设工件速度为50mm/min 输入脉冲频率应该是多少?假设工件要移动距离是100MM。要输入的脉冲数又是多少?



解一:

1、周指令脉冲数= 螺距5MM /减速比100  ÷ 脉冲当量0.001MM ;

2、电子齿轮比=反馈解析数160000/周指令脉冲数;

3、电机速度是多少?是默认额定转速吗?


解二:

1、工件速度为50/60÷ 脉冲当量0.001MM =输入指令脉冲频率;

2、工件速度为50mm/min ÷ 螺距5MM × 减速比100  = 电机的转速(r/min)

3、工件要移动距离是100MM÷ 脉冲当量0.001MM =输入指令脉冲数

4、电子齿轮比=反馈解析数160000×电机的转速/输入指令脉冲频率

5、4这个齿轮比不是楼上的2?可以用楼上的2,不再设定4吗?


讨论:

1、这里缺少一个“PLC发脉冲额定频率”,即位置环上限频率;

2、解一缺少“PLC发脉冲额定频率”,就无法知道电机运行的速度(上限);

3、解二缺少“PLC发脉冲额定频率”,就不知道解二:1输入的指令脉冲频率是否正确?也就是解二:2计算的电机转速是否合适?解二:4计算的电子齿轮比是否合适?

4、所以“PLC发脉冲额定频率”,即位置环上限频率,是一个伺服必须告诉用户的!

5、或者像通讯网说的,默认电机额定转速下,必须告诉周指令脉冲数!



讨论二、

1、我们给解一里加一个条件,电机的速度默认额定转速:

解一:

1)周指令脉冲数= 螺距5MM /减速比100  ÷ 脉冲当量0.001MM =50;

2)电子齿轮比=反馈解析数160000/周指令脉冲数=160000/50;

3)PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=电机转速× 周指令脉冲数=2000/60×50=10000/6=1.7KHZ

4)工件移动速度=电机转速/减速比100 × 螺距5MM =2000÷100× 螺距5MM =100MM/s

5)从计算看电子齿轮比太大160000/50=3200,等于这个设置使得编码器的解析度缩小3200倍,等于编码器的实际解析度只有50就够用了;

6)从计算看PLC发脉冲频率(位置环上限频率)只有1.7KHZ,远远小于实际状况,是个资源被浪费的设计,只要用最普通的PLC做位置环的计数器就能满足系统的需要;



2、我们给解二里加一个条件,PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=100KHZ:

解二:

1)工件速度为50/60÷ 脉冲当量0.001MM =5000/6=833hz=PLC指令脉冲频率(位置环计数频率);

2)工件速度为50mm/min ÷ 螺距5MM × 减速比100  =1000r/min= 电机的转速(r/min)

3)工件要移动距离是100MM÷ 脉冲当量0.001MM =100000个=输入指令脉冲数

4)电子齿轮比=反馈解析数160000×电机的转速/输入指令脉冲频率=160000×1000/60×6/5000=160000/50

5)可以看出此例工件移动速度是上例的1/2,由于脉冲当量、电子齿轮比没变,而电机速度减半1000r/min;

6)PLC指令脉冲频率(位置环计数脉冲频率)仅为833hz,不足1KHZ,远离位置环计数频率的上限100KHZ;

7)因为电子齿轮比是160000/50=3200,所以用解析度50的编码器即可!



3、我们只提高一下工件移动的速度为150mm/min:

1)工件速度为150/60÷ 脉冲当量0.001MM =5000/2=2500hz=PLC发脉冲频率(位置环计数频率);

2)工件速度为150mm/min ÷ 螺距5MM × 减速比100  =3000r/min= 电机的转速(r/min)

3)工件要移动距离是100MM÷ 脉冲当量0.001MM =100000个=输入指令脉冲数

4)电子齿轮比=反馈解析数160000×电机的转速/PLC发脉冲频率=160000×3000/60×2/5000=160000/50

5)可以看出此例工件移动速度是上例的3倍,由于脉冲当量、电子齿轮比没变,而电机速度增到3000r/min;

6)PLC发脉冲频率(位置环计数脉冲频率)仅为2500hz=2.5KHZ,远离位置环计数频率的上限100KHZ;

7)因为电子齿轮比还是160000/50=3200,所以用解析度50的编码器即可!

8)以上三例,说明脉冲当量不变、电子齿轮比不变,可以随意改变电机转速,从而改变工件移动速度!

9)以上三例,说明脉冲当量不变、电子齿轮比不变,可以随意改变电机转速,从而改变工件移动速度!这样PLC发脉冲频率(位置环计数脉冲频率)跟随增大或减小,说明提高电机转速,要防止PLC发脉冲频率(位置环计数脉冲频率)超过上限频率!

10)以上三例,说明脉冲当量确定后,电子齿轮比也随之确定;

11)以上三例,说明脉冲当量确定后,电子齿轮比也随之确定,脉冲当量如果缩小10倍,周指令脉冲数增大10倍,电子齿轮比也同时缩小10倍;




1、在任何情况下,确定脉冲当量后,就可以确定电子齿轮比;

2、反过来,在任何情况下,确定电子齿轮比,就可以确定脉冲当量;

3、原理是:

1)周指令脉冲数= 螺距 /减速比0  ÷ 脉冲当量;

2)电子齿轮比=反馈解析数/周指令脉冲数;





1、在脉冲当量、电子齿轮比确定的情况下,电机的速度、工件移动的速度可以任意设定;

2、但是电机速度过高时,PLC发脉冲的频率不能高于PLC发脉冲的上限频率(位置环计数器上限频率);

3、原理是:

1)电子齿轮比=(编码器解析度×电机速度)/(周指令脉冲数×电机速度),改变电机速度,电子齿轮比不变!

2)PLC发脉冲的频率=周指令脉冲数×电机速度≤PLC发脉冲的频率(位置环计数器上限频率),所以

电机速度≤PLC发脉冲的频率(位置环计数器上限频率)/周指令脉冲数

电机速度上限=PLC发脉冲的频率(位置环计数器上限频率)/周指令脉冲数;





1、脉冲当量减小,电子齿轮比减小,脉冲当量与电子齿轮比正比变化;

2、原理:

1)周指令脉冲数= 螺距 /减速比0  ÷ 脉冲当量,周指令脉冲数与脉冲当量成反比;

2)电子齿轮比=反馈解析数/周指令脉冲数,电子齿轮比与周指令脉冲数成反比;

3)所以脉冲当量与电子齿轮比正比变化;



1、当系统的脉冲当量、电子齿轮比选小时,系统的编码器的有用解析度提高,检测反馈的分辨率提高;

2、原理:

1)电子齿轮比=反馈解析数/周指令脉冲数

2)周指令脉冲数=反馈解析数/电子齿轮比,当电子齿轮比减小,“反馈解析数/电子齿轮比”增大





讨论三:



1、我们把楼主的脉冲当量缩小1000倍即由0.001mm缩小到0.000001mm,看看是个什么样:

解一:

1)周指令脉冲数= 螺距5MM /减速比100  ÷ 脉冲当量0.001MM =50000个;

2)电子齿轮比=反馈解析数160000/周指令脉冲数=160000/50000=3.2;

3)PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=电机转速× 周指令脉冲数=2000/60×50000=10000/6=1700KHZ

4)脉冲挡量缩小100倍,电子齿轮比缩小100倍,周指令脉冲数扩大1000倍;

5)如果电机的额定转速是2000/60,那么PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=1700KHZ,可是这样高的上限频率的PLC没有;

6)如果选额定速度600r/min的电机,那么PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=电机转速× 周指令脉冲数=600/60×50000=500000=500KHZ

7)如果选额定速度300r/min的电机,那么PLC发脉冲频率(位置环上限频率)=电机转速× 周指令脉冲数=300/60×50000=250000=250KHZ,可以了!

8)可以看出,脉冲当量、点齿轮比缩小,周指令脉冲扩大,电机的运行速度受到PLC计数额定频率(位置环计数频率上限)的约束;

9)可以看出,脉冲当量、点齿轮比缩小,周指令脉冲扩大,工件移动的最大速度减小很多:

   工件移动的最大速度=电机转速/减速比100 × 螺距5MM =300÷100× 螺距5MM =15MM/min

10)但是,有一个好处,编码器的实际运行解析度=160000/3.2=50000,提高了1000倍,还是不选用160000的编码器,选50000的编码器就正好;





2、通过以上讨论,我们对楼主的系统有了整体的认识:

1)由于PLC发脉冲额定频率(位置环计数上限频率)是250KHZ,在脉冲当量、电子齿轮比、周指令脉冲确定的很小,,例如0.000001、3.2、50000时,电机的速度上限是300r/min;

2)如果脉冲当量、电子齿轮比、周指令脉冲确定的很大,例如0.001、3200、50时,电机的速度上限可以是300000r/min,就是说电机的速度可以任意选定;

3)在脉冲当量、电子齿轮比、周指令脉冲确定的很小,,例如0.000001、3.2、50000时,电机的速度上限是300r/min时,编码器的运行解析度或者说分辨率提高了1000倍,达到50000;

4)如果脉冲当量、电子齿轮比、周指令脉冲确定的很大,例如0.001、3200、50时,电机的速度上限可以是300000r/min,编码器的运行解析度或者说分辨率下降了1000倍,只有到50;

6)楼主的脉冲当量可以在0.001~0.000001之间选用,要系统跑快一点,编码器的解析度就降一点,脉冲当量选偏小的值;

7)楼主的脉冲当量可以在0.001~0.000001之间选用,编码器运行的解析度要高一点,那系统就跑慢一点,脉冲当量选偏大的值;

8)仔细分计算得知,楼主的系统,由于有减速机,所以提高了工件移动的控制精度,这是个很好的结构选择;

9)仔细分计算得知,楼主的系统,不需要160000的编码器,只需要50~360线以下的编码器;

10)仔细分计算得知,楼主的系统,电机速度可以在30000~300之间选用,你的系统经常运行在那个速度上,就选用额定速度稍大的伺服电机,这样电机转矩相比要大很多;

11)仔细分计算得知,楼主的系统,PLC发脉冲频率可以再10KHZ~250KHZ之间选用,特别是脉冲当量、电子齿轮比大时,可以用普通的PLC,能力就能达到要求!



说说电机速度的给定问题:

1、伺服系统控制电机速度靠速度环;

2、电机的速度,直流电机决定电压的高低,交流电机决定频率的高低;

3、所以速度环的调节器输出端控制的是交流电机的频率,或者是控制着直流电机的电压;

4、速度环是如何检测电机速度的?应该说速度的检测靠编码器;

5、因为 编码器的反馈脉冲频率=编码器的解析度×电机速度

   所以电机的速度与编码器反馈脉冲频率成正比!

6、也就是说,速度环检测反馈的是编码器脉冲的频率;

7、那么要给定电机速度,必须给定编码器脉冲的频率;

8、只要给定编码器脉冲的频率,就给定了电机的速度;

9、在操作面板上没有编码器反馈脉冲频率的设置,只有指令脉冲频率的设置,就是楼主说的S1;

10、因为  电子齿轮比=编码器解析度/周指令脉冲数,

     所以   周指令脉冲数=编码器解析度/电子齿轮比

     所以   周指令脉冲数×电机速度=编码器解析度×电机速度/电子齿轮比

    又因为 周指令脉冲数×电机速度=指令脉冲频率、编码器解析度×电机速度=编码器脉冲频率

     所以    指令脉冲频率=编码器脉冲频率/电子齿轮比

     所以设定指令脉冲频率,就是设定编码器脉冲频率,就是在速度环设定电机速度

11、这样我们的结论是,用户只要在操作面板上设定指令脉冲频率S1,就是在速度环上设定电机速度!

12、用户只要在操作面板上设定指令脉冲频率S1,就是在速度环上设定电机速度! 不改变已经设定好的脉冲当量、电子齿轮比、周指令脉冲数;

13、那么指令脉冲频率的上限就是位置环计数器额定技术频率(或者就是大家说的PLC发脉冲额定频率);

14、那么指令脉冲频率的上限,对应的就是电机速度的上限!

15、如何确定指令脉冲的频率?

1)指令脉冲频率=周指令脉冲数×电机速度;

2)带入电机速度(r/s),就可以算出指令脉冲频率
[此贴子已经被作者于2012/12/1 11:37:38编辑过]
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