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摘 要：本文介绍了欧姆龙(中国)有限公司最近推出的新一代高性能鼠笼型电动机伺服控制器，它采用32位微处理器为基础的专门设计的系统级芯片和智能化功率器件，实现对普通交流鼠笼型异步电动机的高精度伺服控制，具有非常广的应用前景。
关键词：鼠笼型异步电动机 伺服控制器 Dragon Servo编程语言
Abstract:In this paper,the new generation of servo controller with high performance for
squirrel-cage motor,which comes into market recently by CHINA OMRON Ltd,has been introduced.
This servo controller,
based on 32-bit microprocessor,is composed of system-level chips designed specially and intelligent pover devices.It can be used for servo
controlling of AC asynchronous
squirrel-cage motor,and has extensive applications.
Keywords:Squirrel-cage asynchronous electronic motor,Servo Controller,Dragon Servo language
［中图分类号］TM3012 ［文献标识码］B ［文章编号］1606-5123(2002)03-0038-03
电气伺服技术在机电一体化产品中的应用最为广泛，特别是随着电子技术和软件技术的发展，为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。在电气伺服系统中，按驱动装置的执行元件电动机类型来分，通常分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统两大类。直流(DC)电动机虽然控制方法简单，但是由于存在电刷和换向器，需要较多的维护，给应用带来不方便。交流(AC)电动机本身结构简单，体积小，重量轻，没有机械换向，无需多少维护，具有明显的优越性，目前在工厂自动化(FA)中获得广泛的应用。
交流(AC)电动机通常有鼠笼型异步电动机和永磁同步电动机两类。目前，在数控机床、工业机器人等小功率应用场合，转子采用永磁材料的同步伺服电动机驱动获得了更为广泛的应用。这主要是因为控制相对异步电动机来说比较简单。但同时永磁同步电动机存在着最大转矩受永磁体去磁约束，抗振动能力差，高转速受限制，功率较小(一般10kW以下)，价格较异步电动机贵许多，控制器与电机要配套使用等不利因素。而异步电动机对最大转矩无特殊要求，容易实现高速化和大容量化，因此欧姆龙(中国)有限公司推出一种针对鼠笼型异步电动机的具有高性能及优良控制方法的伺服控制器。
1 Dragon Servo的构成和特点
如图1所示，Dragon Servo由32位专用系统芯片、RAM、图1 Dragon Servo结构原理图
EEROM、ASIPM(Application Special IPM，750W以下)或PIM(Intelligent Power Modules,750W以上)功率器件、开关电源及检测光码盘等组成。硬件具有过电流、过电压、过热、电压不足保护以及软件编程错误保护等。控制功能全部由软件来完成，通过语言编程，实现位置、速度、加速度、力矩及I/O控制。对电机无特殊要求，只要是鼠笼型电动机，均可实现伺服控制。上位机通过RS-422串行接口可进行多轴控制和同步控制。另外，还有第二光码盘接口可选，实现全闭环控制和随动控制。2 主要性能
1) 控制方式：正旋波数字方式矢量控制(带光码盘)
2) 位置控制精度：±1～±255 Pulse3) 定位控制范围：0～99999999 Pulse
4) 低速定位范围：1～6000 Pulse
5) 定位最高频率：0～250 Hz
6) 定位最低频率：0～30 Hz
7) 转速控制精度：±0.02%
8) 速度控制比：1:3600(最大可达1:25000，可特殊要求更改)
9) 加、减速度：0.05～3000Hz/s2
10) 转矩控制：3%～300%电机额定转矩
11) 转矩精度：±5%
12) 起动转矩：300%
13) 制动转矩：20%
14) 频率指令分辨率：1/32 Hz(可供1/256 Hz的产品)
15) 频率精度：±0.01%
16) S形速度曲线控制：根据驱动机械特性设定
17) 软伺服转矩控制：用于防机械冲击的定位控制，如模具合模等
18) RS422通信速率：Max.38400bps
19) 模拟量输入：0～±5V(可特殊要求更改)
20) 数字量输入/输出：12点/8点(可特殊要求更改)
21) 第一光码盘线数：标准配置为2500线
22) 第二光码盘输入：可选件
23) 适用电机功率：0.2～220kW
3 串行通信
Dragon Servo自身不能主动与上位机通讯，但可以接受上位机的指令。上位机通过RS-422通讯口向Dragon发QMCL语言的中间代码指令，对Dragon的运行状态进行控制。从而可实现多轴联动、多轴差补和同步控制等功能。如果上位采用OMRON PLC，PLC通信方式可采用通信协议宏方式(通过PMCR指令)或无协议方式(通过TXD和RXD指令)，来实现对Dragon的参数改变和状态控制，如图2所示。
4 第二码盘的作用
4.1 构成全闭环系统
在常规的永磁同步电机的伺服控制系统中，通常将电动机轴的非负载侧安装位置和速度检测器，取得反馈信号，构成半闭环控制。反馈信号检测点到实际执行机构之间的位置与速度就依靠机械装置本身的精度来保证。在Dragon Servo中提供可
图2 RS-422通讯示例选择的第二个光码盘接口，可将检测出的运动机构的位置信息反馈到Dragon Servo中，进行全闭环控制，以克服机械误差和传动系统弹性滞后，如图3所示。图3 全闭环控制4.2 构成随动系统
在多轴控制中，有一个主控轴，其他轴需要跟随它做相应的运动，如图4所示。
图4 随动系统
5 Dragon Servo编程语言
Dragon Servo编程语言类似汇编语言，可以用计算机Windows95/98中的记事板进行助记符编程，再通过编译软件将助记符转变成机器代码，下传到Dragon Servo中。或者，用操作面板上的键盘直接输入机器代码。Dragon Servo编程语言包含输入/输出命令、显示命令、算术及逻辑运算命令、内存读写命令、电机控制命令、定时命令及跳转命令。以下是一个控制电机定时正反转的程序。
源程序 行号 机器代码
SEVCC=1000EFD001FF
L00 JEQ L00 C4 AND 1001 F301C4D701FF 等待开始
L01 HZP=960002E1D00960FF电机30Hz正转
T1C1=410003EAD00410FF设定1s定时
L02 JNE L02 T1C1004F504EAFF等待定时结束
HZP=-960005E1D0D20960FF电机30Hz反转
T1C1=410006EAD00410FF设定1s定时
L03 JNZ L03 T1C1007F507EAFF等待定时结束
JMP L00008F101FF跳转L00
6 结束语
Dragon Servo适用于数控机床、工业机器人、电梯、吊车、工作台、印刷机械、纺织机械、振动机械、输送机械等场合，并在日本取得了很好的应用。
AC伺服系统由硬件模拟电子器件为主，转向采用数字电路、微处理器、数字信号处理器，实现半数字化、全数字化，进而由硬件伺服技术转向软件伺服技术。由于软件伺服技术的发展，极大地增强了AC伺服系统设计与使用的柔性，同时提供了丰富的自动诊断、保护、显示功能。根据运行要求，可以方便地设置参数，增强了与上位控制机的通讯能力。因此，作为新一代高性能鼠笼型电动机伺服控制器，Dragon Servo具有非常广阔的应用前景。
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