精通伺服控制技術及應用（簡體書）

隨著科學技術的進步，伺服驅動技術被廣泛應用於工業機器人及數控加工中心、家用智能裝備等各方面自動控制中，伺服驅動技術成為現代電氣控制的重要核心組成部分。對於電氣工作人員而言，伺服驅動技術也成為必須了解和掌握的知識。
伺服驅動的運動控制主要涉及步進電動機、伺服電動機的控制，控制結構模式一般是：控制裝置+驅動器+（步進或伺服）電動機。本書從工程技術人員實際應用要求出發，從具體品牌結合實踐進行介紹，系統說明了伺服驅動基本概念、步進電動機和伺服電動機結構原理知識、伺服驅動器結構及原理知識、伺服驅動控制裝置（PLC/運動控制卡）知識，並以匯川IS600P伺服驅動器、SINAMICS V 80 經濟型伺服驅動器、DM432C數字式步進電動機驅動器、西門子S7-200 PLC、DMC3000 系列運動控制卡的典型應用實例對伺服驅動技術的硬件安裝、接線及調試與維修和軟件的設置進行了系統介紹。
本書內容特色：
●涵蓋伺服控制全部實用知識與技術： 書中從工控系統實際需要出發，通過大量典型的伺服驅動控制系統實例講解，掃清讀者學習伺服控制的障礙，既包括伺服/步進控制和伺服驅動、伺服電動機等基本概念的清晰解讀，還有伺服驅動集成電路分析與電動機選型、接線、安裝、檢修，讀者可以舉一反三，直接用於工控系統的設計以及解決工作崗位現場安裝、操作、控制等方面遇到的問題。
●配套視頻演示與講解：透徹分析伺服驅動控制電路，實際案例展示具體電氣控制細節與控制操作、接線、安裝、檢修技巧，直觀、易懂。
由於伺服驅動技術知識面太廣，涵蓋內容太多，特別是不同廠家的產品有不同特點，因此書中內容的編寫主要是以國內典型應用為例展開，而且鑒於伺服相關設備雖然品牌眾多，但萬變不離其宗，基本理論是一致的，所以，通過本書的學習，讀者既可以掌握伺服驅動的通用原理與應用技術，還可以精通現有典型品牌伺服控制系統的使用方法，有效提高實際工作能力。
本書由曹振華主編，王東艷、宋強為副主編，參加本書編寫的還有張校珩、董忠、王桂英、孔凡桂、張校銘、焦鳳敏、張胤涵、張振文、趙書芬、曹祥、曹錚、孔祥濤、王俊華、張書敏、路朝、孟宏杰、王新蒙等，全書由張伯虎統稿。
由於作者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者諒解。

編　者

第一章 伺服控制系統入門 001
第一節　伺服系統基本概念 001
一、什麼是伺服 001
二、伺服系統 001
三、伺服電動機 002
四、伺服控制器 003
五、伺服控制系統三種工作模式 003
六、伺服系統的位置環、速度環、電流環 006
七、伺服系統的分類 007
第二節　伺服系統執行元件及作用 009
一、伺服驅動器構成單元及作用 009
二、伺服系統常用位置檢測裝置 010
第三節　伺服進給系統執行元件及應用 021
一、步進電動機 021
二、永磁直流無刷伺服電動機 023
三、交流伺服電動機 031
四、直線電動機 040

第二章 伺服驅動系統及控制電路 048
第一節　典型伺服系統的結構組成 048
一、運動控制卡伺服驅動系統 048
二、PLC伺服驅動系統 049
第二節　單芯片高精度運動控制系統 049
一、單芯片速率伺服控制系統 049
二、基於PIC18F4520單片機和IRMCK201芯片控制伺服驅動系統 050
三、基於FPGA技術的伺服驅動控制IRMCK201芯片 053
第三節　基於TMS320F2812 DSP芯片的數字交流伺服驅動器 056
一、伺服驅動器的結構組成 056
二、伺服驅動器主要控制電路 057
三、伺服驅動器的功率驅動主電路 059
四、伺服驅動器的信號檢測電路 061

第三章 伺服驅動器的安裝、接線、調試與維修 068
第一節　伺服驅動器外部結構和通用配線 068
一、匯川IS600P伺服驅動器接口 069
二、匯川IS600P伺服驅動器組成的伺服系統 069
三、伺服系統配線注意事項 070
第二節　伺服電動機和伺服驅動器的安裝及接線 072
一、伺服電動機的安裝 072
二、伺服驅動器的安裝 074
三、伺服驅動器和伺服電動機的連接 075
四、伺服電動機編碼器的連接 081
五、伺服驅動器控制信號端子的接線方法 083
六、伺服驅動器與伺服電動機抱閘配線 097
七、伺服驅動器通信信號的接線 098
八、伺服驅動器模擬量監視信號的接線 100
九、伺服驅動系統電氣接線的抗干擾措施 101
第三節　伺服驅動器的三種控制運行模式 105
一、伺服驅動器位置模式 105
二、伺服驅動器速度模式 112
三、伺服驅動器轉矩模式 118
第四節　伺服驅動器運行前的檢查與調試 125
一、伺服驅動器運行前的檢查工作 125
二、伺服驅動器負載慣量辨識和增益調整 126
三、自動增益調整 128
四、伺服驅動器手動增益調整 129
五、伺服驅動器陷波器 130
第五節　伺服驅動器的故障處理 132
一、伺服驅動器啟動時的警告和處理 132
二、伺服驅動器運行中的故障和警告處理 138
三、伺服驅動器典型故障處理措施 142

第四章 經濟型伺服驅動器與數字式步進電動機驅動器及應用 149
第一節　經濟型伺服驅動器V80 149
一、驅動器特點與優勢 149
二、SINAMICS V80 經濟型伺服驅動器和配套伺服電動機選型說明 149
三、SINAMICS V80伺服驅動器通信電纜 150
四、SINAMICS V80伺服驅動器接口 151
五、SINAMICS V80 驅動器系統接線 155
第二節　直流數字式步進電動機驅動器 163
一、步進電動機驅動器與伺服電動機驅動器的區別 163
二、步進電動機和伺服電動機的區別 163
三、步進電動機驅動器原理 163
四、DM432C數字式步進電動機驅動器 165
五、驅動器電流、細分撥碼開關設定和參數自整定 168
六、直流數字式步進電動機驅動器供電電源的選擇 170
七、直流數字式步進電動機、驅動器的選配 170
八、直流數字式步進電動機驅動器典型接線舉例 171
九、數字式步進電動機驅動器的常見問題和處理方法 173

第五章 伺服驅動系統的PLC控制 175
第一節　PLC控制伺服驅動器基礎 175
一、PLC的構成 175
二、PLC的工作原理 175
第二節　西門子S7-200 和V80伺服驅動器實現點到點的位置控制 177
一、SINAMICS V80伺服控制器系統組成 177
二、位置控制系統的結構和選型 177
三、位置控制的軟件實現 180
四、S7-200 PLC與V80伺服驅動器實現定位控制 180
五、用MAP SERV指令庫實現定位控制 186
六、在位置控制向導下實現EM253 位置控制模塊的定位 190

第六章 伺服驅動器的運動控制卡控制 200
第一節　運動控制卡在伺服驅動系統中的應用 200
一、運動控制卡在伺服驅動系統中的應用原理 200
二、伺服電動機與運動控制卡的一般連接方式 201
第二節　DMC3000 系列運動控制卡的功能和典型應用 202
一、運動控制卡的應用場合和組成 202
二、運動控制卡的功能 204
三、運動平臺編碼器位置檢測 210
四、運動控制平臺專用 I O 和通用 I O控制 210
五、運動控制平臺多卡運行 212
第三節　運動控制卡硬件接口電路 212
一、運動控制卡硬件組成 212
二、電動機控制信號接口電路 213
三、編碼器、手搖脈衝發生器接口電路 215
四、運動控制卡專用 I O 接口電路 216
五、運動控制卡通用 I O 接口電路 220
六、運動控制卡CAN-I O擴展模塊接口電路 221
第四節　運動控制卡硬件及驅動程序的安裝 223
第五節　運動控制卡Motion軟件的功能 223
第六節　運動控制卡應用軟件的開發方法 223
第七節　通過函數實現運動控制卡基本功能的方法 223
一、限位開關及急停開關的設置 224
二、回原點運動的實現 225
三、點位運動的實現 226
四、連續運動的實現 229
五、插補運動的實現 229
六、 PVT運動功能的實現 232
七、手輪運動功能的實現 242
八、編碼器檢測的實現 244
九、通用I/O控制的實現 244
十、位置比較功能的實現 247
十一、高速位置鎖存功能的實現 249
十二、LTC 觸發延時急停功能 250
十三、軸I/O 映射功能的實現 251
十四、原點鎖存功能的實現 252
十五、CAN-I/O 擴展模塊的操作 254
第八節　運動控制卡接口及與驅動控制器接線 256
一、DMC3000 系列運動控制卡3400A接線盒ACC-X400B接口 256
二、運動控制卡和主流驅動器電氣接線圖 261
三、運動控制卡接線注意事項 267
四、運動控制卡常見問題解決方法 268

第七章 伺服電動機/步進電動機控制電路與驅動集成電路 270
第一節　常用驅動集成電路及典型應用電路 270
一、步進電動機控制集成電路 270
二、步進電動機控制集成電路——FT609電路 278
三、四相步進電動機驅動集成電路 282
四、單極性步進電動機雙電壓集成電路 284
五、電流控制步進電動機驅動集成電路 287
六、低壓步進電動機驅動集成電路 291
七、微步距步進電動機控制集成電路 294
八、雙H橋步進電動機驅動集成電路 297
九、PWM控制DMOS電動機驅動集成電路 299
十、直流伺服電動機驅動集成電路 305
第二節　伺服 步進電動機驅動器電路 306
一、通用40V40A步進電動機驅動器電路 306
二、松下MSD5A3P1E/MSD6A3P1E交流伺服驅動器電路 310

第八章 伺服/步進控制系統典型應用與維修實例 324
第一節　步進電動機伺服控制 324
一、步進電動機主要技術參數 324
二、基於STM32F103的貼片機控制系統的設計 325
三、三相混合式步進電動機SPWM控制技術 328
四、基於DSP的步進電動機控制系統 330
五、基於PLC和觸摸屏的步進電動機控制系統 332
六、基於單片機的步進電動機控制系統 334
七、基於CAN總線的步進電動機控制系統 336
八、基於FPGA的步進電動機多軸聯動控制系統 339
九、步進電動機的常見故障檢修 341
十、直流電動機故障檢修及常見故障的排除 343
第二節　CAK6150數控車床驅動板的維修 345
一、驅動板接線端口的說明 345
二、細分電路的分析 346
三、電流調整電路與過流保護電路 347
四、驅動板故障的檢修 348
第三節　電火花線切割機步進電動機失步等故障的檢修 349
一、故障原因 349
二、故障解決辦法 349
第四節　直流伺服控制 352
一、直流伺服電動機控制特性及主要參數 352
二、SG1731D在機床直流伺服隨動系統中的應用 354
三、基於PC＋PCI的直流伺服系統測試平臺 357
四、基於DSP的雕刻機用直流伺服控制器 359
五、低成本直流伺服電動機調速系統 361
六、大功率直流電動機速度伺服系統的設計 364
七、無刷直流電動機驅動控制 367
八、高壓斷路器永磁無刷直流電動機機構伺服控制系統 371
九、三相無刷直流伺服電動機控制系統在石油鉆井中的應用 371
十、基於CAN總線的小型飛行器伺服系統 372
十一、直流伺服系統常見故障與維修 374
第五節　交流伺服控制 375

參考文獻 376