伺服调试步骤

伺服系统调试是工业自动化领域中的重要环节，其性能直接影响到设备的精度、速度和稳定性。以下是伺服调试的详细步骤，结合实践经验和常见问题解决方案，为工程师提供系统化的操作指南。

一、调试前准备

1. 硬件检查  

  ● 确认电机与驱动器型号匹配，检查电源电压（如AC 220V或380V）是否符合要求。  

  ● 检查编码器、刹车电阻、散热风扇等外围设备连接是否牢固，避免接触不良导致信号干扰。  

  ● 使用万用表测量动力线、编码器线的通断，确保无短路或断路现象。

2. 软件配置

  ● 安装伺服调试软件（如Panasonic的MECHATROLINK-II、三菱的MR Configurator2）。  

  ● 根据电机铭牌参数初始化驱动器，设置基本参数：电机类型（旋转/直线）、编码器分辨率（如17位绝对值编码器）、额定电流等。

3. 安全防护 

  ● 在伺服使能前，确保急停回路功能正常，机械负载处于脱开状态，避免意外动作造成损伤。

二、参数设置与自整定

1. 基本参数配置  

  ● 控制模式选择：根据应用需求设定位置控制、速度控制或转矩模式。例如，数控机床通常采用位置模式，而卷绕设备可能需速度+转矩复合控制。

  ● 电子齿轮比计算：通过公式（电子齿轮比=编码器分辨率×机械减速比/每转脉冲数）匹配机械行程与指令脉冲。若编码器分辨率为131072，减速比10:1，每转需10000脉冲，则电子齿轮比设为131.072。

2. 增益调整  

  ● 运行驱动器自整定功能（如三菱的“一键调谐”），系统自动计算位置环增益、速度环增益等参数。  

  ● 手动微调：若响应不足（如定位超调），可逐步提高速度环增益；若出现振动，则降低刚性等级或增加滤波器参数。

3. 特殊功能设置  

  ● 设置软启动/停止曲线，减少机械冲击。  

  ● 启用振动抑制功能（如陷波滤波器），针对特定频率的机械共振点进行抑制。

三、动态测试与优化

1. 空载测试  

  ● 通过JOG模式低速运行电机，观察旋转方向是否与指令一致。若反向，可通过参数修改或调换电机相序。  

  ● 逐步提高转速至额定值，监测电流波形是否平稳，无异常噪声。

2. 带载测试  

  ● 连接机械负载后，进行阶跃响应测试。例如，输入50rpm的阶跃速度指令，用示波器捕捉实际速度曲线，调整积分时间消除稳态误差。  

  ● 测试定位精度：发送固定脉冲指令（如10000脉冲对应10mm行程），用激光干涉仪测量实际位移，误差应控制在±0.01mm内。

3. 抗干扰措施  

  ● 若出现偶发位置偏移，检查编码器电缆是否与动力线分开走线，必要时增加磁环。  

  ● 对于长线传输（超过20米），建议使用差分信号编码器或光缆通信。

四、故障诊断与案例

1. 常见问题处理

  ● 过载报警（AL.10）：检查机械卡阻或负载惯量比是否超过驱动器允许值（通常建议<30倍）。  

  ● 编码器错误（AL.16）：重新插拔编码器接头，确认供电电压（5V±5%）。  

2. 典型案例  

  ● 某包装机伺服轴在加速时抖动，经频谱分析发现机械固有频率为120Hz，通过设置陷波滤波器中心频率后问题解决。  

  ● 数控转台分度精度超差，最终诊断为弹性联轴器打滑，更换为刚性联轴器后精度达标。

五、系统联调与文档归档

1. 与PLC/CNC联动

  ● 测试通讯协议（如Modbus RTU、EtherCAT）的稳定性，确保指令传输无丢包。  

  ● 验证原点回归、极限保护等逻辑功能，例如采用Z相+接近开关的双冗余回零策略。

2. 文档记录 

  ● 保存最终参数文件，标注调整关键点（如刚性等级由5调整为8）。  

  ● 记录测试数据（如重复定位精度、温升曲线），作为后续维护基准。

通过以上步骤的系统化调试，可确保伺服系统达到最佳运行状态。实际应用中需结合设备特性灵活调整，例如半导体设备对振动敏感需侧重抑振，而冲压设备则需优化动态响应速度。定期维护（如每半年检查编码器轴承磨损）能延长系统寿命。

审核编辑 黄宇