伺服系统定位误差形成原因与克服办法
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摘要: 通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规 ...
通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有：
　（1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。
　（2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU十分普及的条件下，这对于CNC的伺服系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。
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栏目导航：某设备制造客户一台设备中使用了FX3U+3套MR-J3系列伺服，设备在现场反映其中一台大功率的350A伺服走位不准，每次行程都会多走几十个丝（行程3-4米），而且误差是向一个方向是叠加的；虽然这个轴没有很高的精度要求，但是当设备连续工作几个小时之后就会撞机，严重影响了设备稳定性。
客户电气人员认为原因在于PLC多发脉冲或者这台J3伺服的质量存在问题，但是我们根据经验告诉客户现场干扰的可能性更大一些；不过客户暂时没有听从我们的建议，带了新的PLC和伺服去了现场将其更换，但问题依旧。客户面临丢单危机，非常焦急，请求我们到现场解决此问题。
我们工程师到了现场，从伺服驱动器上监控了指令脉冲P，发现向一个方向运行时脉冲会增加，但脉冲数量每次不会完全一致，于是判定是干扰问题；我们工程师对设备电路做了如下改进：
（一）检查设备接地情况发现没有按照标准接地；于是对电柜电路接地进行整理动力线与信号线分槽排布，伺服脉冲信号线用屏蔽双绞线，并保证设备接地的可靠。
（二）发现伺服信号接口是由开关电源供电的，而开关电源还向继电器等感性负载供电，改伺服信号口由PLC内部电源供电。
电路经改造后设备运行测试发现干扰明显降低，行程误差也只有几个丝，在误差范围内。但考虑到设备安全，我们工程师决定再接再厉，将伺服原采用的集电极开路的接法修改了一下，在伺服PG和NG两端子上串2K电阻接24V，从而形成了差分的接线方式，再测试发现误差完全消除了，客户非常满意。
结语：工业现场的伺服干扰问题而引起的设备不稳定，工艺不达标；更因为干扰的无影无形，令很多工程师束手无策，叫苦不迭。解决伺服干扰问题是很多工程师都要面对的问题，我公司技术团队成功处理了多起伺服干扰问题，也和很多公司的电气工程师就此问题多次交流，相互学习，积累了丰富的经验。
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浅析电液执行机构在催化裂化装置中的应用
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摘&要：阐述电液执行机构的主要结构、技术性能、操作方式、功能及工作原理。说明电液执行机构具有技术先进、控制精度高、行程速度快、操作平稳、使用可靠等特点以及日常维护中故障的分析与排除方法。&关键字：执行机构；相对误差；电液伺服阀；位移传感器&&1&前言&电液执行机构是催化裂化装置的关键设备之一，它是待生塞阀、再生滑阀和高温蝶阀的驱动机构，同时具有自动吸收膨胀和补偿吸收功能，以适应装置开停工过程中立管的膨胀和收缩，其电液执行机构采用分离式结构，由手动机构、伺服油缸和电液控制系统组成。&&2&电液执行机构的主要技术性能&（1）线性度：用相对误差表示在全行程范围内位移的最大差值与全行程之比不低于1/600；&（2）重复性：用相对误差表示按同一个方向作全行程连续三次测量，任意两点位移的最大差值与全行程之比不低于1/600；&（3）回差：用相对误差表示上行与下行的最大差值与全行程之比不低于1/600；&（4）灵敏度：用相对误差表示在全行程范围内引起输出位移最小变化的输入信号的最大变化值与输入信号的全量程之比不低于1/600；&（5）分辨率：用相对值表示引起信号最小变化的最大位移变化值与输入信号全量程之比不低子1/600；&（6）全行程速度：正常调节50~80mm/S，快速启闭180mm/S；&（7）液压&系统过滤精度：&&5m&；&（8）工作油温5～65℃；&（9）输入信号4~20mA.DC，输入电阻250&O；&（10）阀位输出信号4～20mA.DC，负载电阻&500&O&。&&3&主要操作方式&（1）自动操作：包含CCR自控、自保操作、本地操作。&（2）手动液压操作&（3）手摇操作&&4&主要控制功能&显示和指示功能、调整功能、报警功能、锁位功能、事故自保联锁功能、速关闭功能、吸收膨胀和补偿吸收功能。&&5&电液执行机构的工作原理&电液执行机构的控制输入信号与阀位反馈信号均为4~20mA&电信号。位置放大器接受主控室来的4~20mA&电流信号，在位置放大器中接收的输入信号与位移传感器检测出信号传送到转换放大器后的反馈信号，经过一个比较放大器和功率放大器后，向电液伺服阀输入一个成比例的电流信号来驱动伺服阀，当输入信号与反馈信号比较后有偏差，阀自动调节。当偏差为零时，阀孔处于原位，即处于某一平衡状态，伺服阀起着电液转换作用。它控制压力油流经伺服油缸的前后略使得油缸动作，从而实现阀门的开关或调节作用。伺服阀处于中位时，切断油路，油缸不动，位移信号传送到转换放大器经过一个V/I&转换器输出一个4~20mA&电流的阀位信号给主控室作为阀位显示用。在控制系统中，可进行阀的速度、阀的零位、行程范围和阀的正反作用的调整。在电气系统出现输入信号丢失、反馈信号丢失和阀位与信号跟踪丢失时，阀可以就地锁位，还没有自保功能，这样有利于维持原操作，再进行故障排除。&6&电液执行机构与气动执行机构相比具有的优点&（1）控制精度高、性能好：电液执行机构的重复性、线性度、分辨率和负荷灵敏度均高于气动执行机构，控制性能很好。&（2）输出推力大：最大推力可达66.71：N，而气动执行机构无法相比。&（3）响应速度快：其输入信号变化小于0.1&时，立即就能获得响应速度，从而有效地实现了高精度控制。&（4）动作平稳、无振荡和噪音：由于电液执行机构在极小的信号变化范围内就可获得推力，因而它有足够的推力，动作平稳而且不存在气动执行机构振荡和风动马达的噪音问题。&（5）操作功能多：电液执行机构的操作，除正常控制外，还有本地给定信号、液压手动和机械手动控制。&7&现场调校&（1）起动程序：用手动机械操作方式使执行机构全行程往复运动，系统至少三次。要求达到灵活、无卡阻或憋劲现象，观察行程指示牌和指针，确认机械零位和全行程范围正确，传感器的拉杆随活塞杆运动平稳，最后将执行机构恢复到自动操作状态，阀位可停止在全行程中的任意位置。&（2）全面检查电气接线、液压油、冷却水和蒸汽管线的接管是否安装完。&（3）液压系统启动和调整。&（4）电气控制系统起动程序接通UPS&220V.AC&电源，闭合放大器上的电源开关，观察各显示项目是否在正常范围内，如有不符应查明原因，及时处理。&（5）调校程序：起动完毕即可进行现场调校。根据工艺操作的要求确定全开、全关位置，调整全开、全关位置，校对50%阀位是否正确，使上述三点的信号、位置和阀位输出符合对应要求。跟踪带宽和跟踪时间调整一般为如下两种组合，任取其中之一：①&跟踪带宽5%，跟踪时间3秒。②&跟踪带宽7%，跟踪时间2秒。&（6）检查各项功能是否正常，如在接线盒端子板上模拟三项电气故障锁位、液压系统故障报警、装置投入自保操作等。&8&故障分析与处理&（1）系统接受信号后执行机构不动，可能有以下现象：三项丢失报警锁位；SOL2未复位或MV6处于锁位，系统锁位，系统无报警，可能是伺服阀未投入工作；系统油压过低；MV5处于手动位置。&（2）锁位不可靠，可能有以下现象：SOL2动作不可靠；三项丢失回路故障，无触点迅号输出，SOL1未得电；手动换向阀MV6处于中封位。&（3）执行机构向某一方向移动直至锁位，可能有以下现象：SV伺服阀失控；伺服阀上无信号输入，未投入工作且阀有零偏。&（4）执行机构颤动声音异常：伺服阀故障；系统中窜入空气未排出；油缸内壁磨损或活塞密封环损坏；放大器增益过高。&（5）系统压力低，可能有以下现象：系统供油不足；吸油滤油器或吸油器被阻塞；液压油变质，粘度过大或长期放置，冬季开工油温太低；液面太低，泵抽空；油泵旋转方向不对，电机线接反。&9&结语&目前我公司催化裂化装置有8台电液执行机构除上面三台外，还有控制辅助提升管出口温度的辅助再生滑阀；控制辅助待生斜管的待生滑阀、控制再生器压力的双动滑阀及控制再生器密相温度的外取热滑阀。这些电液执行机构在催化裂化装置的安全平稳生产、生产操作优化过程中起着关键作用。参考文献&[1]&LBSF&电液执行机构．洛阳石化工程公司，1995，1．[2]&LB2000电液执行机构．中国石油兰州炼油．化工机械厂，2004，1．
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定位精度严重超差的原因
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数控十字工作台：X×Y＝60×60mm，
& && && && &&&卧式滚珠导轨 ；步进电机齿轮减速驱动；丝杆一头支撑，一头自由。
& && && && &&&数控轴行程误差：每5mm误差+0.02mm,全行程误差≈+0.20。
排除丝杆螺距累积误差，其它的哪些原因能产生如此大的误差？
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失步造成，可能是由于步进电机扭矩不够大
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实际是正偏差，实际行程＞设定行程
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转整圈很容易找出是不是电气原因
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引用第3楼08-09-06 18:20发表的&&:
转整圈很容易找出是不是电气原因
能否说的详细点，谢谢！
我们已用不同的电柜检查都有严重超差现象。
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脱掉与电机轴联结的负载部分，电机无负载状态，让上位控制器使电机转一整圈，这样转上几个整圈后观察先前做好的记号有无偏移，如果一圈丢了一步或是多了一步很容易看出来。比如步进电机一圈是600步，那你的上位控制器发了600个脉冲后电机轴应该回到原位，否则就电气有问题了。还有步进电机连续旋转时的声音虽然可能比一般电机大但应该很柔和才是，如果有明显哒哒哒的声音那就是控制器做的不太好
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看看重复定位精度情况
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失动量及重复定位精度不大。
又发现一种现象：
.来回（±）行程误差方向相反（多走或少走）
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引用第8楼wloj于 19:46发表的&&:
失动量及重复定位精度不大。
又发现一种现象：
.来回（±）行程误差方向相反（多走或少走）你用的是什么牌子的步进电机和丝杠？
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实际是正偏差，实际行程＞设定行程
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可能是你电机的伺服脉冲数没设正确。。也可是是光学尺没校核好。。。个人认为。尽作参考
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