伺服控制：伺服电机与伺服控制器的接口接线介绍

一、伺服控制器与伺服电机的关系

        伺服电机与伺服控制器基本上是成对出现的，伺服电机的工作离不开伺服控制器（也有人叫伺服驱动器）。伺服控制器给伺服电机提供电源，并接收伺服电机反馈回来的编码器信号。我们控制伺服电机，也就是让伺服电机按照我们的想法旋转，正转还是反转，转速是多少，这些都是通过给伺服控制器发脉冲来实现的，虽然现在很多伺服控制器可以通过发通讯指令来实现控制，但是最终的本质还是脉冲。

伺服系统的构成图：

二、伺服电机的接口

伺服电机一般都有两股线引出，一股线是电源线，另一股是编码器线。电源线是伺服控制器提供给伺服电机的已经调制过的电源，编码器线是伺服电机内部的编码器反馈的信号给伺服控制器。

三、伺服控制器相关的输入输出信号

        伺服控制器上的线和接口相对多一些，市面上的伺服控制器结构和原理都差不多，面板与接口也是大同小异。都需要电源、都有面板（包括几个小按键）用于模式设置，有些伺服控制器可以通过USB接口，通过上位机来设置模式和参数，与伺服电机链接的编码器接口和电源接口也是必不可少的。

        我们来控制伺服电机能操作的基本上就是控制伺服控制器上的输入输出信号端子，就是上图中的CN1接口。现在很多伺服控制器也可以通过MODBUS总线或者EC总线来控制伺服控制器，但是总线控制不方便了解伺服控制系统的原理。本文以市场上某种伺服驱动器为例来展开一下伺服控制器的输入输出信号，其他伺服控制器也是大同小异。

3.1、伺服控制器的数字量输入信号

IN1（SV-ON）伺服使能，也就是开启伺服控制器，是伺服控制器处于工作状态。我们可以通过PLC、运动控制器、或者自己做的PCB控制板来给伺服控制器提供输入信号，以达到控制伺服电机的目的。这里把PLC、运动控制器、PCB控制板统称为上位机。

 如果上位机为继电器输出，那么接线可以如下，当开关合上的时候，伺服控制器就开启了，

如果上位机为集电极输出，也就是三极管输出，三极管也分NPN型和PNP型，接线和继电器输出也没多大差异，上位机通过控制三极管的开关就能实现伺服控制器输入信号的有效与否。

不管是继电器、还是NPN、或者PNP，都可以理解成一个开关，最终目的都是为了使伺服控制器上对应的光耦开关工作 ​​​​，所以最终的接线图可以这么简化。

 

 3.2、伺服控制器的位置量输入信号

        前面说过，控制伺服电机，就是让电机转起来，电机旋转的两个主要参数就是旋转速度和旋转方向。它们都是通过脉冲来控制的，脉冲的频率越高旋转的速度也就越快。至于旋转方向，可以有多种方式，有AB相的方式，又有专门的方向信号。

给伺服控制器提供脉冲，可以是单端的也可以是差分的，差分脉冲的抗干扰能力更强一些，但也要看伺服控制器是否支持差分脉冲。

单端方式提供脉冲可以如下图所示，上位装置可以是PLC、运动控制器、或者自己开发的PCB控制板等，主要目的还是让伺服控制内部的光耦开关工作。

差分方式提供脉冲如下图所示

3.3、伺服控制器数字量输出信号

我们通过控制伺服控制器来实现伺服电机的控制，也就是前面提到的给伺服控制器提供输入信号，伺服控制器也会对外提供一些状态信息，方便用户合理控制电机。

伺服控制器对外输出的数字信号，一般是OC输出，上位机可以是光耦输入，也可以是继电器输入。不同的方式接线方式如下所示：

上位装置为光耦输入的接线：

上位装置为继电器输入的接线：

3.4、伺服控制器编码输出信号

        伺服电机本身是有一个编码器的，用于反馈伺服电机的位置信息，伺服电机区别于其他电机，就是因为有反馈，这个反馈就是编码器的反馈。伺服电机的编码器反馈信息也是提供个伺服控制器的，用于实现闭环控制。同时伺服控制器还可以把编码器信号提供给上位机，以方便上位机用户的控制，比如机械调零一般都需要用到伺服控制器提供的编码器信号。

伺服控制器提供编码器信号给用户（上位机），有有两种方式，一种是提供差分的脉冲，一种是单端脉冲，用户可根据实际的电路结构进行选择。

伺服控制器编码集电极输出接线（单端输出）

 

伺服控制器编码差分输出输出接线

3.5、伺服控制器模拟量输入信号

很多日系的伺服控制器使用模拟输入来进行伺服电机的控制，现在市面上的伺服驱动器也都兼容模拟接口。

模拟量信号与上位机的连接示意图如下：