全书共分为3部分。第1部分（第1章～第9章）从实用的角度，以某品 牌交流伺服驱动系统为例，完整地介绍了交流伺服系统的工作原理、技术规格、连接和设置、参数的定义和设置，以及整机的调试和振动的消 除方法。第2部分（第10章～第21章）以某品 牌运动控制器为例介绍了运动控制器的功能，运动程序的编制方法，各种运动功能的实现和运动控制指令的使用，事实上只有运动控制器与交流伺服系统结合起来才能构成一套完整的“运动控制系统”。第3部分（第22章～第30章）提供了多个交流伺服系统的应用案例，介绍了通 用交流伺服系统在包装机械、电子机械、压力机、热处理机床和生产流水线上的实际应用。
本书内容在编排上遵循由浅入深、由少到多的原则，按30个工作日的时间安排学习内容。尽量让初学 者能够循序渐进，一步一个脚印，扎扎实实地学习。
本书适合自控工程技术人员、机床电气技术工程师、自动化机床设备操作工和维修工程师阅读，也可供有志于学习伺服技术的读者使用。
本书从交流伺服系统的工作原理、技术规格、连接和设置、参数的定义和设置、整机的调试和振动的消 除、绝 对位置检测系统的建立方法、伺服调试软件的使用、运动程序的编制方法、各种运动功能的实现和运动控制指令的使用等，真 正地实现了运动控制器与交流伺服系统结合起来才能构成一套完整的“运动控制系统”的目的。
黄风
毕业于上海交通大学，高 级工程师。常年在工厂现场从事一线从事技术工作。主持各类自动化过程项目几十项。在《制造技术与机床》《设备管理》《金属加工》《电工技术》等重点刊物发表论文几十篇。编写出版了《工业机器人实用技术150问》一书。
第1章 伺服系统的工作原理和调节原理 1
1.1 伺服系统的工作原理 1
1.1.1 伺服系统的速度控制 2
1.1.2 伺服系统的位置控制 2
1.1.3 伺服驱动器的其他功能 2
1.2 伺服系统的调节原理 3
1.2.1 基本概念 3
1.2.2 PID调节 3
1.2.3 调节实例 4
1.3 相关名词术语 5
1.4 思考题 5
第2章 伺服系统性能指标 6
2.1 伺服系统的基本性能指标 6
2.2 控制模式性能指标 8
2.2.1 位置控制模式 8
2.2.2 速度控制模式 8
2.2.3 转矩控制模式 8
2.2.4 保护功能 8
2.3 基本功能说明 9
2.4 伺服驱动器与伺服电机组合使用 10
2.5 思考题 11
第3章 伺服驱动器输入/输出信号的功能 12
3.1 输入信号 13
3.2 输入信号说明 14
3.3 输出信号 17
3.4 输出信号说明 17
3.5 第2类输入信号 18
3.6 第2类输出信号 19
3.7 电源端子 19
3.8 I/O端子使用说明 20
3.8.1 开关量输入/输出 20
3.8.2 脉冲输入 20
3.8.3 脉冲输出 21
3.8.4 模拟量输入 22
3.8.5 模拟量输出 22
3.9 思考题 22
第4章 伺服系统的工作模式及接线 23
4.1 主电源回路/控制电源回路接线 23
4.2 接通电源的步骤 24
4.3 位置控制模式接线图 24
4.3.1 接线说明 25
4.3.2 信号详细说明 26
4.4 速度控制模式 29
4.4.1 概述 29
4.4.2 设置 30
4.5 转矩控制模式 31
4.5.1 概述 32
4.5.2 设置 32
4.6 位置—速度控制切换模式 35
4.7 速度—转矩控制工作模式 36
4.8 转矩—位置控制切换模式 36
4.9 报警发生时的时序图 37
4.10 带电磁制动器的伺服电机 38
4.11 接地 41
4.12 思考题 42
第5章 伺服系统的参数 43
5.1 参数组的分类 43
5.2 基本参数 44
5.3 增益及滤波器参数 52
5.4 速度控制和转矩控制模式使用参数 61
5.5 关于模拟量监控 71
5.6 定义输入/输出端子功能的参数 75
5.7 思考题 80
第6章 伺服系统的启动及试运行 81
6.1 初次接通电源 81
6.1.1 启动顺序 81
6.1.2 接线检测 82
6.2 位置控制模式的启动 84
6.2.1 电源的接通和切断方法 84
6.2.2 停止 84
6.2.3 试运行 84
6.2.4 参数设定 85
6.2.5 启动时的故障排除 85
6.3 速度控制模式的启动 87
6.3.1 电源接通和切断方法 87
6.3.2 停止 88
6.3.3 试运行 88
6.3.4 参数设定 89
6.3.5 开启时的故障排除 89
6.4 转矩控制模式的启动 90
6.4.1 电源的接通和切断方法 90
6.4.2 停止 90
6.4.3 试运行 90
6.4.4 参数设定 91
6.4.5 启动时的故障排除 91
6.5 思考题 92
第7章 伺服系统调试的一般方法 93
7.1 伺服系统调试的理论基础 93
7.1.1 伺服系统调试的三环理论 93
7.1.2 伺服系统的一般调节方法 94
7.1.3 速度控制特性及整定 94
7.1.4 位置控制特性及整定 95
7.1.5 过象限误差 95
7.2 通用伺服系统的调节 96
7.2.1 调节模式的选择 96
7.2.2 各调节模式功能概述 97
7.3 自动调整模式下的调试方法 99
7.3.1 自动调整模式1 99
7.3.2 自动调整模式2 99
7.3.3 自动调整模式的动作 100
7.3.4 调试注意事项 100
7.3.5 自动调整模式的调整顺序 101
7.3.6 伺服系统响应性设置 102
7.4 手动模式的调试方法 103
7.4.1 速度控制模式的调整 103
7.4.2 位置控制模式的调整 105
7.4.3 插补模式的调整 106
7.5 思考题 107
第8章 振动的类型及消除方法 108
8.1 可能发生的振动类型 108
8.2 滤波器的设置和使用 109
8.2.1 机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置 109
8.2.2 高频共振的处理对策——高频消振滤波器的设置 111
8.2.3 滚珠丝杠类振动及处理对策 112
8.2.4 工件振动及支架晃动的处理对策1 113
8.2.5 工件振动及支架晃动的处理对策2 116
8.3 思考题 118
第9章 再生制动及其他功能 119
9.1 再生制动的工作原理 119
9.2 制动部件的技术指标及分类选型 120
9.3 过载保护特性 123
9.4 思考题 124
第10章 QD77运动控制器技术性能综述 125
10.1 QD77运动控制器的规格和功能 125
10.2 主要功能和技术名词解释 127
10.3 系统配置与配线 127
10.3.1 运动控制器在控制系统中的位置 127
10.3.2 QD77内部规定的输入/输出信号 128
10.4 思考题 130
第11章 手动运行和回原点运行 131
11.1 JOG运行 131
11.1.1 JOG运行的定义 131
11.1.2 JOG运行的执行步骤 131
11.1.3 JOG运行需要设置的参数 132
11.1.4 JOG运行的PLC程序的编制 133
11.2 微动运行 134
11.2.1 微动运行的定义 134
11.2.2 微动运行的PLC程序的编制 135
11.3 回原点运行 136
11.3.1 回原点的一般过程和技术术语 136
11.3.2 回原点参数的设置 137
11.3.3 编制回原点运行的PLC程序 137
11.4 思考题 138
第12章 运动控制器参数的定义及设置 139
12.1 重要参数一览表 139
12.2 参数的详细解释 141
12.2.1 基本参数1 141
12.2.2 基本参数2 143
12.2.3 详细参数1 144
12.2.4 详细参数2 150
12.2.5 回原点参数 152
12.2.6 回原点详细参数 154
12.3 思考题 156
第13章 运动控制器定位数据的设置及应用 157
13.1 QD77的定位数据 157
13.1.1 点到点的定位流程 157
13.1.2 定位数据 158
13.2 定位数据的解释 159
13.2.1 运行模式——Da.1 159
13.2.2 运行指令——Da.2 160
13.2.3 设置加速时间编号——Da.3 162
13.2.4 设置减速时间编号——Da.4 162
13.2.5 设置在两轴插补运行的对象轴——Da.5 162
13.2.6 设置定位地址/移动量——Da.6 162
13.2.7 设置圆弧地址——Da.7 163
13.2.8 设置指令速度——Da.8 163
13.2.9 设置停留时间/JUMP指令的跳转目标点编号——Da.9 163
13.2.10 设置M代码/条件数据编号/循环次数—— Da.10 165
13.3 思考题 166
第14章 运动控制器的运动指令 167
14.1 运动指令一览表 167
14.2 运动指令详解 168
14.2.1 1轴直线运动 168
14.2.2 2轴直线插补 170
14.2.3 3轴直线插补 171
14.2.4 4轴直线插补 173
14.2.5 定长进给 173
14.2.6 圆弧插补 176
14.2.7 速度控制 180
14.2.8 速度—位置切换控制 183
14.2.9 位置—速度切换控制 186
14.2.10 更改当前值 188
14.2.11 NOP指令 188
14.2.12 JUMP指令 189
14.2.13 LOOP指令和LEND指令 190
14.3 思考题 191
第15章 高级定位运动控制 192
15.1 高级定位运动控制的定义 192
15.2 运动块的定义 192
15.3 程序区的定义 194
15.4 运动块数据的设置 196
15.4.1 启动数据的设置 198
15.4.2 条件数据的设置 199
15.4.3 设置样例 201
15.4.4 多轴同时启动 202
15.4.5 无条件循环 203
15.4.6 有条件循环运行 204
15.5 高级定位的PLC程序编制 205
15.6 思考题 205
第16章 运动控制器的控制指令 206
16.1 系统控制指令 206
16.2 轴运动控制指令 207
16.3 扩展轴控制指令 218
16.4 思考题 219
第17章 对运动控制器工作状态的监视 220
17.1 系统状态监视信号 220
17.2 轴运动状态监视 224
17.3 思考题 233
第18章 手轮运行控制 234
18.1 手轮运行模式概述 234
18.2 常用手轮的技术规格 234
18.2.1 常用手轮的分类 234
18.2.2 技术规格 235
18.2.3 手轮技术术语的说明 236
18.3 手轮与控制器的连接 239
18.3.1 运动控制器的接口 239
18.3.2 与手轮相关的各针脚的定义 239
18.3.3 差分型手轮的连接 240
18.3.4 集电极开路型手轮的连接 240
18.3.5 接线示例 241
18.4 手轮脉冲的移动量 242
18.5 手轮运行执行步骤 242
18.5.1 基本步骤 242
18.5.2 手轮运行必须使用的参数 243
18.5.3 手轮运行启动条件 244
18.6 编制手轮运行的PLC程序 245
18.7 思考题 247
第19章 运动控制器的辅助功能 248
19.1 辅助功能一览表 248
19.2 回原点辅助功能 249
19.2.1 任意位置回原点功能 249
19.2.2 原点移位调整功能 251
19.3 用于补偿控制的功能 252
19.3.1 反向间隙补偿功能 252
19.3.2 行程补偿功能（调整电子齿轮比） 253
19.3.3 连续轨迹运行的减振功能 254
19.4 限制功能 254
19.4.1 速度限制功能 255
19.4.2 转矩限制功能 255
19.4.3 软限位 257
19.4.4 硬限位 259
19.4.5 紧急停止功能 261
19.5 更改控制内容的功能 262
19.5.1 速度更改功能 262
19.5.2 速度倍率调节功能 265
19.5.3 转矩更改功能 266
19.5.4 目标位置更改功能 267
19.6 绝对位置系统 269
19.7 其他功能 271
19.7.1 单步运行 271
19.7.2 中断跳越功能 272
19.7.3 M指令 273
19.7.4 示教功能 275
19.8 思考题 277
第20章 PLC程序编制 278
20.1 为什么要编制PLC程序 278
20.2 编制PLC程序前的准备工作 278
20.3 编制PLC程序的流程 284
20.3.1 程序结构 284
20.3.2 设置参数和定位数据的PLC程序模块 285
20.3.3 初始化程序 285
20.3.4 常规工作程序 286
20.3.5 辅助功能程序 287
20.4 PLC程序的详细分段解释 288
20.4.1 工作模式的选择 288
20.4.2 JOG模式 289
20.4.3 手轮模式 290
20.4.4 回原点模式 291
20.4.5 自动模式运行 292
20.4.6 M指令的处理方法 294
20.4.7 速度倍率 294
20.4.8 单步运行模式 295
20.4.9 跳越运行 296
20.4.10 示教运行模式 296
20.4.11 连续运行中的中断停止 297
20.4.12 重启 297
20.4.13 改变目标位置值 298
20.4.14 更改转矩 298
20.4.15 初始化程序 299
20.5 思考题 302
第21章 运动控制器回原点模式综述及其应用 303
21.1 回原点模式技术术语的说明 303
21.2 DOG1型回原点模式 303
21.3 DOG2型回原点模式 304
21.4 DOG+设置数据1型回原点模式 305
21.5 DOG+设置数据2型回原点模式 306
21.6 DOG+设置数据3型回原点模式 307
21.7 绝对原点设置模式1 308
21.8 绝对原点设置模式2 308
21.9 长挡块+DOG开关回原点模式1 309
21.10 长挡块+DOG开关回原点模式2 309
21.11 长挡块+DOG开关回原点模式3 310
21.12 长挡块+DOG开关回原点模式4 310
21.13 阻挡型回原点模式1 311
21.14 阻挡型回原点模式2 312
21.15 限位开关型回原点模式 312
21.16 思考题 313
第22章 交流伺服系统在旋转滚筒机床上的应用 314
22.1 旋转滚筒机床的运动控制要求 314
22.2 控制系统的配置 315
22.3 运动控制方案的制定 316
22.3.1 基本刚性坐标系 316
22.3.2 旋转排架动态位置的确认 316
22.3.3 定位程序的处理 317
22.4 滚筒机床的回原点的特殊处理 319
22.4.1 滚筒机床设置原点的要求 319
22.4.2 计数型回原点方式 319
22.4.3 原点位移调整功能的使用 320
22.5 环形运动机械的行程限制 321
22.6 伺服电机调整的若干问题 323
22.6.1 伺服电机上电后出现强烈抖动 323
22.6.2 伺服电机上电和断电时负载突然坠落 324
22.6.3 伺服电机定位时静态扭矩不足 324
22.6.4 全部加载后性能有明显变化 325
22.7 思考题 325
第23章 大型印刷机多轴同步控制系统的设计及伺服系统调试 326
23.1 项目要求及主控制系统方案 326
23.1.1 项目要求 326
23.1.2 主控制系统方案 326
23.2 同步控制设计方案 327
23.3 伺服系统调试 328
23.3.1 同步运行精度超标 328
23.3.2 对伺服电机工作参数的调整 329
23.4 对系统稳定性的判断和改善 331
23.4.1 机械减速比的影响 331
23.4.2 改变机械系统减速比提高系统稳定性 332
23.5 思考题 332
第24章 伺服压力机压力限制保护技术开发 333
24.1 压力机控制系统的构成及压力控制要求 333
24.2 压力机工作压力与伺服电机转矩的关系 334
24.3 实时转矩控制方案 334
24.3.1 实时转矩值的读取 334
24.3.2 实际自动工作状态转矩值测试 335
24.3.3 实时转矩控制的PLC程序 336
24.4 转矩限制方案 336
24.4.1 作为控制指令的转矩限制指令 336
24.4.2 使用转矩限制指令的若干问题 337
24.4.3 关于报警 338
24.5 思考题 338
第25章 变频器实现定位运行的方法 339
25.1 硬件配置要求及定位精度 339
25.2 FR-A7AP定位卡的安装与接线 339
25.3 变频器参数设定 340
25.4 定位过程 342
25.4.1 在运行过程中的定位 342
25.4.2 从停止状态执行定位运行 343
25.4.3 连续多点定位 343
25.4.4 关于定位原点的确定方法 343
25.4.5 关于编码器脉冲的4倍频 343
25.5 思考题 344
第26章 变频器伺服运行技术开发 345
26.1 硬件的要求 345
26.2 FR-A7NS SSCNET通信卡的技术规格及使用 346
26.3 变频器相关参数设置 348
26.4 运动控制器系统构成及设置 348
26.5 运动程序编制 349
26.5.1 回原点 350
26.5.2 定位 350
26.6 虚模式下的同步运行 350
26.7 注意事项 351
26.8 关于变频器定位精度的计算 352
26.9 思考题 352
第27章 基于简易运动控制器的专用机床控制系统开发 353
27.1 项目背景 353
27.2 控制系统方案及配置 353
27.3 基于1PG的自动程序编制 354
27.4 绝对位置检测系统的建立 355
27.5 定位不准的问题及其解决方法 356
27.5.1 定位不准的现象 356
27.5.2 解决问题的方法 356
27.6 思考题 358
第28章 PLC位置控制系统中的手轮应用 359
28.1 FX PLC使用手轮理论上的可能性 359
28.2 PLC程序的处理 360
28.2.1 手轮的输入信号 360
28.2.2 对手轮运行模式下启动信号的处理 361
28.2.3 提高PLC处理速度响应性的方法 361
28.3 思考题 362
第29章 伺服压力机的伺服电机选型及压力测试方法 363
29.1 伺服电机选型的原则和计算 363
29.2 压力机工作压力的测定 365
29.2.1 测试对象的基本参数 365
29.2.2 伺服电机最大转矩测试 366
29.2.3 行程—转矩测试 367
29.2.4 实际自动工作状态数据测试 367
29.3 思考题 368
第30章 交流伺服系统在薄膜分切生产线上的应用 369
30.1 项目综述 369
30.2 各工步工作流程 369
30.3 控制方案 370
30.4 控制系统硬件配置 371
30.5 PLC程序结构 372
30.6 张力控制过程 373
30.7 思考题 376
参考文献 377
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