电子齿轮比（CMX/CDV）的计算及其意义（二）

刘志斌 2012.03.29
已知：
1）上位机发出脉冲能力为200Kp/S，200×1000/s，200×1000×60/min；
2）电机额定转速为3000R/ min，3000/60s；
3）伺服电机编码器分辨率是131072；
4）丝杆螺距是10mm；
5）减速比=5
6）工件移动准确到0.01mm

 求：
1、如果电子齿轮比是1，伺服电机的转速？
2、伺服电机的额定转速时，编码器反馈脉冲数=?
3、电子齿轮比？
4、上位机额定频率工作时，工件的移动速度=？
5、脉冲当量=？
6、工件移动准确到0.01mm

 解：
1、如果电子齿轮比是1：
1）编码器输出检测反馈脉冲131072；
2）上位机额定频率=200×1000/s；
3）伺服电机的转速是=200×1000/s×60/131072= 91.55 r/min

2、伺服电机额定转速运行：
1）当上位机额定频率发出脉冲时，伺服电机额定速度运行：
2）电机额定转速为3000r/ min，3000r/60s=50r/s;
3）上位机额定脉冲频率=200×1000/s；
4）编码器反馈脉冲 = 上位机额定脉冲频率/电机额定转速×1/60
                =200×1000/50
                              =4000  
     取等于或大于4000的二进制数 4096；

3、电子齿轮比=编码器输出脉冲/编码器反馈脉冲
                     =131072/4096
                     =32

4、上位机额定频率工作时，工件的移动速度：
1）电子齿轮比=32时的电机的转速：
    电机的转速=（上位机额定脉冲频率/编码器反馈脉冲）×60
                     = （200×1000/4096）×60
                     =  2929r/min；
2）丝杆的转速=电机的转速/减速比
                     =（200×1000/4096）×60/5
           = 585.9r/min
3）工件的移动速度=螺距×丝杆的转速×1/60
               = 10mm×585.9r/min×1/60s
               = 97.65mm/s

5、脉冲当量
  脉冲当量=工件的移动速度/上位机额定频率
                  =97.65/(200×1000)
                  =0.00049mm

6、工件定位准确控制在0.01mm ，
1）电机准确空制到0.01mm /（螺距/减速比 ）=1/200周，
2）脉冲数准确控制到4096×1/200=20.48


说明：
编码器输出检测脉冲=编码器的解析度
编码器反馈脉冲=伺服电机编码器的解析度/电子齿轮比。
指令脉冲：上位机发出的脉冲；也可以说是外部给定脉冲。
脉冲当量：伺服接受上位机发出的每一个脉冲信号的位置移动量，又称作最小指令设定单位。
CMX ：电子齿轮比的分子是编码器的解析度。
CDV ：电子齿轮比的分母是编码器的反馈脉冲；
电子齿轮：是模拟安装在编码器输出脉冲与反馈脉冲之间的一个脉冲变换比值；

已知
1）PLC頻寬用100KHz
2）電機用三菱 20位 ，编码器解析度=131072×8=1048576；
3）最高線速度 20m/min ， (1/3)mm/s
4）絲桿螺距 10/3mm
5）減速比 5
6）行程 1.8m
7）定位精度 0.01mm

解
1）电子齿轮比=1，电机速度是=100×1000×60/1048576=6r/min        
2）电机额定转速运行，编码器反馈脉冲=100×1000×60/3000=2000
3）电子齿轮比=1048576/2048
4）丝杆转一周的时间=絲桿螺距 10/3mm÷線速度（1/3）mm/s=10s
5）电机转一周的时间=10s÷5=2s，要求电机转速=0.5r/s
6）上位机工作频率=100×1000，电机转速=0.5r/s，
编码器反馈脉冲=上位机工作频率/电机转速=100×1000/0.5=200000
7）电子齿轮比=1048576/131072=8
8）电机转速=100×1000/131072=0.763 r/s
9）上位机工作频率=电机转速=0.5r/s×131072=65.536Kp/s
10）运行时间 1800mm÷（1/3）mm/s =5400s，运行时间大于5400s
11)指令脉冲单位=1/(65536×3)mm
12）定位精度 0.01mm  
丝杆控制精度=0.01mm÷10/3mm=0.003周
电机控制精度= 0.003周×5=0.015周
频率控制精度=132072×0.015周=1966.08

已知
1）PLC頻寬用100KHz
2）電機用三菱 20位 ，编码器解析度=131072×8=1048576；
3）最高線速度 20m/min ， (1/3)mm/s
4）絲桿螺距 10/3mm
5）減速比 5
6）行程 1.8m
7）定位精度 0.01mm
解
1）电子齿轮比=1，电机速度是=100×1000×60/1048576=6r/min        
2）电机额定转速运行，编码器反馈脉冲=100×1000×60/3000=2000
3）电子齿轮比=1048576/2048=512
4）丝杆转一周的时间=絲桿螺距 10/3mm÷線速度（1/3）mm/s=10s
5）电机转一周的时间=10s÷5=2s ，要求电机转速=0.5r/s
6）上位机工作频率=2048/2=1.024 KHz
7）运行时间 1800mm÷（1/3）mm/s =5400s，运行时间大于5400s
8）指令脉冲单位1/(1024×3)（mm）
9）定位精度 0.01mm
丝杆控制精度=0.01mm÷10/3mm=0.003周
电机控制精度= 0.003周×5=0.015周
频率控制精度=2048×0.015周=30.72

已知
1）PLC頻寬用100KHz
2）電機用三菱 20位 ，编码器解析度=131072×8=1048576；
3）最高線速度 20m/min ， (1/3)mm/s
4）絲桿螺距 10/3mm
5）減速比 5
6）行程 1.8m
7）定位精度 0.01mm
解
1）电子齿轮比=1048576/65536=16；
2）丝杆转一周的时间=絲桿螺距 10/3mm÷線速度（1/3）mm/s=10s
3）电机转一周的时间=10s÷5=2s ，要求电机转速=0.5r/s
4）上位机工作频率= 0.5r/s×65536=32.768khz
5）指令脉冲单位1/(32768×3)（mm）
7）运行时间 1800mm÷（1/3）mm/s =5400s，运行时间大于5400s
8）定位精度 0.01mm
丝杆控制精度=0.01mm÷10/3mm=0.003周
电机控制精度= 0.003周×5=0.015周
频率控制精度=65536×0.015周=983.04

1、1、2、3楼是同一个问题的不同解法，都能保证电机的转速是0.5r/s；
2、他们不同的是电子齿轮的设置不同，或者是脉冲当量的不同设置的结果；
3、通过整定电子齿轮、脉冲当量，使上位机工作在不同频率上，而满足同一个工艺要求；
4、仔细研究这几种算法，可以体会到电子齿轮、脉冲当量，上位机工作频率、电机转速之间的相辅相成、又互相制约的整定关系；
5、整定思路既可以从电子齿轮出发，也可以从脉冲当量出发，要根据具体问题、工艺要求灵活选用！