一、开工前五项核对(避免后期返工)
1) 电源与环境
- 电源相数/电压:三相380/400V还是三相220V,是否波动大。
- 配电余量:主回路/控制回路独立供电,UPS是否覆盖PLC与HMI。
- 环境:温度/湿度/粉尘/油雾,机柜风道与散热留量。
2) 负载与工艺节拍
- 运行曲线:最大速度/加减速时间/定位精度/保持扭矩。
- 惯量估算:J_total = J_load + J_motor(折算),目标J_load/J_motor ≤ 5更易调。
3) 控制方式
- 伺服:位置/速度/转矩模式?脉冲、模拟量还是总线(EtherCAT/PROFINET/CANopen)。
- 变频:V/F、无PG矢量、有PG矢量、转矩控制。
4) 安全与制动
- SIL/PL 等级需求;安全扭矩停机(STO)接线。
- 制动电阻:按工况核算再选型,避免过热或欠刹。
二、伺服(Servo):选型与调参速成
2.1 选型关键
- 扭矩余量:T_req_max × 1.5~2.0作安全系数;短时峰值扭矩要覆盖冲击段。
- 惯量匹配:J_ratio = J_load/J_motor越小越好,≤5较易调,5~10可达成但需减振/曲线优化。
- 编码器:分辨率/绝对值or增量;总线型编码器便于多轴同步。
- 刚性传动优先,皮带/联轴器留心扭转弹性与背隙。
2.2 参数起步值(通用经验)
参数 | 起步建议 | 目的 |
位置环P | 额定推荐的 60% 起步 | 提升定位响应,避免抖动 |
速度环P/I | P 50% / I 30% 起步 | 保证速度跟随与抗扰 |
前馈(VFF/AFF) | VFF 10~20%,AFF 5~10% | 减小跟随误差、收敛残差 |
加减速曲线 | S型,Tacc = 150~300ms | 抑制机械谐振,减小冲击 |
陷波滤波 | 按自整定建议的主频添加1~2个 | 针对性抑制共振峰 |
2.3 五分钟整定流程
- 运行机械自整定(无负载→轻载→工况载),记录建议的共振频率。
- 套用起步值,开小速度进行往复;观察跟随误差与振铃。
- 小步提升位置/速度环P,若振则回退10~15%,加一点I与VFF。
- 在频响曲线处打陷波(Notch),再微调P/I。
- 将加减速换成S型;测试全速度与急停,确认不丢步、不超调。
经验:遇到“低速爬行/高频叫”的两难,别一味加P,先加S型曲线和一点VFF,再补Notch。
三、变频器(VFD):控制策略与参数“快准稳”
3.1 什么时候选 V/F、什么时候上矢量?
- 风机/泵类:优先 V/F 或无PG矢量(节能、简单、性价比高)。
- 起重/张力/挤出:选有PG矢量或转矩控制(低速大转矩、动态响应)。
- 刚性负载+低速:优先矢量(无PG到极限时加PG编码器)。
3.2 必做的三件事
- 电机参数辨识(静态/旋转):让驱动掌握Rs、Ld、Lq、磁链等,闭环才“像样”。
- 合理加减速:风机泵按工艺设Tacc/Tdec=1~5s;刚性负载用S曲线减少冲击与母线过压。
- 制动单元/电阻校核:频繁减速或下放工况必须核算再选,避免DC过压跳机。
3.3 常见报警对策(速查)
报警 | 现场现象 | 处理 |
过流 | 起动瞬间跳闸/重载低速 | 延长Tacc;检查机械卡滞;矢量限流;增大电机容量或加减速 |
过压 | 减速/抱闸瞬间跳 | 延长Tdec;加制动电阻/单元;检查惯量设定 |
欠压 | 电网波动或上电瞬时 | 检查电网/接线;必要时DC电抗/交流电抗 |
接地/漏电 | 随机报警,伴随干扰 | 检查电缆屏蔽与接地;电机绝缘;EMC整改 |
四、PLC:扫描与通讯的稳定性
4.1 扫描周期与任务划分
- 将高速采样/运动任务放到周期短的任务(1–5ms),一般逻辑放10–20ms。
- 避免在主循环里做大数据拷贝/字符串拼接;把通讯解析放到后台任务。
4.2 通讯健壮性(Modbus/Profinet/EtherCAT)
- 规划心跳/超时/重连;关键过程变量增加“上次有效值”保持策略。
- 统一设备描述文件版本(GSD/GSDML/EDS),固件与工程软件保持兼容矩阵。
4.3 I/O“假死”与抖动
- 对突发量测点做去抖/中值/限幅;对关键DI加硬件滤波或光耦隔离。
五、HMI:把调试变成“看得见的流程”
5.1 五个必做页面
- 系统总览(状态、模式、急停/门限指示)。
- 轴/变频器监控(速度、转矩/电流、温度、报警码)。
- 参数下发(只暴露必要参数,分权限)。
- 报警与日志(时间排序、三色等级、建议处理)。
- 通讯诊断(在线/断线、错误计数、最后帧时间)。
5.2 报警分级模板
- 红色(停机):过流/过压/急停/门禁触发。
- 黄色(限功率或减速):温升、振动、通讯重试。
- 蓝色(提示):维护到期、参数未保存、备份提醒。
六、EMC 与接地:90%“鬼问题”都和它有关
- 电机电缆与编码器/总线分槽分层,交叉成90°。
- 屏蔽层两端360°大面积接地(编码器/总线按系统要求单端或双端)。
- 机柜门与箱体用编织带跨接;底板留接地铜排。
- 加共模扼流圈/EMI滤波器时注意对地泄漏电流与安全。
七、十分钟快诊断(现场口令)
- 看电源:三相电压、PE是否完好、柜内温升。
- 看报警:记录编码、发生时机(起动/减速/恒速)。
- 看曲线:速度/电流/转矩三曲线是否同步异常。
- 看接线:屏蔽、接地、传感器极性与总线端接。
- 看参数:是否做过电机辨识、加减速是否过激进、限流是否启用。
- 分段替换:用“空载/断开机构/假负载”切段定位机械或电气问题。
提示:先“软”后“硬”(先参数/策略,再怀疑硬件);先“简”后“繁”(先单轴/单段,再整线联动)。
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最后更新:2025-09-08 | 责编:明扬工控