核心构成：伺服电机 + 驱动器 + 编码器 + 控制器（PLC/运动控制器），闭环控制实现位置/速度/转矩精准调节。
三大控制模式：
位置控制：精准定位（机床/贴片机）
速度控制：恒定转速（传送带/卷绕设备）
转矩控制：恒定扭矩（张力控制/冲压设备）
| 品牌 | 核心系列 | 功率范围 | 核心特性 |
|---|---|---|---|
| 西门子 | V90+1FL6（通用）、S210+1FK7（高性能）、S120（高端多轴） | 0.05kW~300kW | PROFINET、一键优化、TIA集成 |
| 三菱 | J4/J5（通用）、MR-JE（经济型）、MR-J3（高端） | 0.1kW~15kW | CC-Link IE、电子齿轮/凸轮、高响应 |
| 汇川 | SV660（通用）、SV670（高性能）、IS620（高精密） | 0.05kW~37kW | EtherCAT、STune自动调整、高性价比 |
调试前准备：硬件接线检查（动力/控制/编码器）、参数初始化（恢复出厂）、机械无卡滞验证。
空载JOG测试：使能伺服，低速点动，确认无振动/噪音。
惯量辨识：
西门子：V90设置P1960=1（自动辨识），P1910=1（一键优化）
三菱：J4设置Pr21.00=1（自动惯量辨识）
汇川：SV660设置H09-00=1（自动辨识）
原点回归：设置回归模式（接近开关+Z相为主），验证回归精度≤±1脉冲。
增益调整：自动优化为主，特殊场景手动微调位置环/速度环增益。
带载验证：阶梯速度运行，确认定位精度/重复精度达标。
| 计算模块 | 核心公式 | 验证标准 |
|---|---|---|
| 负载惯量（电机轴端） | 丝杆传动：$J_L=m(frac{P}{2pi i})^2$（m=负载质量，P=导程，i=减速比） | 惯量比$J_L/J_M ≤5$（刚性）/≤10（柔性） |
| 加速转矩 | $T_a=frac{2pi n_{max}(J_M+J_L)}{60t_a}$（$t_a$=加速时间） | 电机额定转矩≥总转矩（$T_a+T_f+T_g$） |
| 转速匹配 | $n_{max}=frac{v_{max}×60×i}{P}$（$v_{max}$=负载最大速度） | 转速余量≥20%，峰值转矩≥2×总转矩 |
丝杆导程10mm，负载质量5kg，要求从原点定位至100mm位置，定位精度±0.01mm，速度50mm/s，加速时间0.5s。
PLC：西门子S7-1200 1214C DC/DC/DC
伺服：V90 PN 0.4kW + 1FL6042-2AF21-1AH1（转子惯量$J_M=0.12×10^{-4}kg·m²$）
通信：PROFINET总线（IP：PLC=192.168.0.1，V90=192.168.0.2）
P29000=3 // 位置控制-PROFINET P25300=131072 // 电子齿轮比分子（电机1圈脉冲数） P25301=100000 // 电子齿轮比分母（10mm=100000脉冲，1mm=10000脉冲） P1960=1 // 自动惯量辨识 P1910=2 // 一键优化（中等响应） P25700=1 // 原点模式：接近开关+Z相 P25710=10 // 爬行速度10r/min P25720=100 // 定位速度100r/min
// 1. 伺服使能 "MC_Power" ( Axis := "Axis_1", Enable := TRUE, EnablePositive := TRUE, EnableNegative := TRUE, Status => "Power_Status", Error => "Power_Error" ); // 2. 原点回归 IF "Home_Start" THEN "MC_Home" ( Axis := "Axis_1", Mode := 1, Position := 0.0, Speed := 100.0, CreepSpeed := 10.0, Direction := 1, Execute := "Home_Start", Done => "Home_Done", Error => "Home_Error" ); END_IF; // 3. 绝对定位到100mm IF "Move_Start" AND "Home_Done" THEN "MC_MoveAbsolute" ( Axis := "Axis_1", Position := 100.0, Velocity := 50.0, Acceleration := 100.0, Deceleration := 100.0, Execute := "Move_Start", Done => "Move_Done", Error => "Move_Error" ); END_IF;
惯量比$J_L/J_M=3.2$（符合≤5），定位精度±0.008mm（达标），重复定位精度±0.005mm。
点胶机X轴丝杆导程5mm，负载质量3kg，要求从原点定位至50mm位置，定位精度±0.01mm，速度30mm/s，加速时间0.3s。
PLC：三菱FX5U-32MT/ES
伺服：MR-J4-20A + HG-KR23（0.2kW，转子惯量$J_M=0.08×10^{-4}kg·m²$）
接线：FX5U Y0（脉冲）→ J4 CN1-4，Y1（方向）→ J4 CN1-5，Y2（SON使能）→ J4 CN1-12
Pr0.02=0 // 位置控制模式 Pr1.00=0 // 脉冲+方向输入 Pr1.04=131072 // 电子齿轮比分子 Pr1.05=50000 // 电子齿轮比分母（5mm=50000脉冲，1mm=10000脉冲） Pr21.00=1 // 自动惯量辨识 Pr22.01=500 // 位置环增益 Pr10.00=1 // 原点模式：接近开关+Z相 Pr10.01=10 // 爬行速度10r/min Pr10.02=80 // 定位速度80r/min
// 伺服使能 M8000 OUT Y2; // SON使能持续输出 // 原点回归（X0=原点启动，X1=原点传感器） LD X0 ZRN K10 K80 Y0 Y1; // 爬行速度10r/min，定位速度80r/min，脉冲Y0，方向Y1 M8029 OUT M10; // 原点完成标志 // 绝对定位到50mm（X2=定位启动） LD X2 AND M10 DDRVA K500000 K30000 Y0 Y1; // 目标位置500000脉冲(50mm)，速度30000脉冲/s M8029 OUT M20; // 定位完成标志
惯量比$J_L/J_M=4.1$（符合≤5），定位精度±0.009mm（达标），连续10次定位无超调。
| 品牌组合 | 控制方式 | 组态关键步骤 |
|---|---|---|
| S7-1200+V90 | PROFINET | 1. 导入V90 GSDML文件；2. 配置工艺轴；3. 映射PDO；4. 调用MC指令 |
| FX5U+J4 | 脉冲/CC-Link | 1. 脉冲：设置Y0/Y1为高速输出；2. 总线：配置CC-Link IE站号，调用MC指令 |
| H5U+SV670 | EtherCAT | 1. 导入SV670 EDS文件；2. 扫描从站；3. 配置PDO映射；4. 轴参数初始化 |
| 问题现象 | 核心原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 电机振动/噪音大 | 惯量比超标、增益过高、机械偏心 | 重新惯量辨识、降低增益、校正联轴器同心度 |
| 定位偏差大 | 电子齿轮比错误、编码器信号丢失 | 重新计算电子齿轮比、检查编码器接线 |
| 过载报警 | 负载过大、加减速过快 | 增大加减速时间、检查负载/机械卡滞 |
| 原点回归失败 | 传感器信号异常、回归速度过快 | 检查传感器、降低爬行速度 |
