DY3E系列三相混合式步进电机驱动器使用手册EV13.docx
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DY3E系列三相混合式步进电机驱动器使用手册EV13.docx
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DY3E系列三相混合式步进电机驱动器使用手册EV13
幸在本使用手册中,我们将尽力叙述各种与该驱动器操作相关的事项。
限于篇幅限制及产品具体使用等原因,不可能对驱动器中所有不必做和/或不能做的操作进行详细的叙述O因此,本使用手册中没有特别指明的事项均视为“不可能”或“不允许”进行的操作。
杀本使用手册的版权,归广州数控设备有限公司所有,
广州数控设
任何单位与个人进行出版或复印均属于非法行为,备有限公司将保留追究其法律责任的权利。
公司简介
广州数控(GSK)——广州数控设备有限公司,目前中国数控系统产销量
最大的企业,中国南方的数控产业基地,国家863《中档数控系统产业化支撑
技术》重点项目承担企业,广东省20家重点装备制造企业之一。
十几年来致
力于专业研发、设计及制造机床数控系统(数控装置、驱动单元与伺服电机)
等产品,推进数控机床普及化,开展数控机床贸易,现已发展成为一家集科、
教、工、贸于一体的大型高新技术企业。
公司现有员工1400多名,其中博士
4名、硕士研究生50多名,工程技术人员500多名,其中高级职称50多名。
GSK系列产品以高的性能价格比畅销全国,远销东南亚。
2000年至2006年,
市场占有率连续七年全国第一,产品产销量连续七年居国内同行业首位,为全
国最大的机床数控系统生产基地。
公司主要产品有:
GSK系列车床、铳床、加工中心数控系统,DA9&DA98A、DA98RDA98D系列全数字式交流伺服驱动单元,DY3E系列混合式步进电机驱动器,DS3系列双轴混合式步进电机驱动器,DF3系列反应式步进电机驱动器,GSKSJT系列交流伺服电动机,CT-Lim空滑台等数控设备与装置。
产品全面贯彻现行的国家标准(国际标准)、行业标准以及作为完善补充的企业标准
(或企业内控标准),广州数控设备有限公司拥有雄厚的技术开发力量及完善
的生产及质量保障体系,以稳定可靠的产品质量满足广大用户的需求。
公司健
全完善的服务机制与在国内多个省市及国外设立的十几个服务办事处,可保证
在24〜48小时内提供快捷便利的技术支持和服务。
优异的产品、卓越的服务”
成就了广州数控辉煌的今天,广数人以“打造百年企业、铸就金质品牌”作为企
业的经营理念,为打造中国南方的数控产业基地、推动民族数控产业而不懈努
力。
现场技术支持服务
如果您遇到通过电话不能解决的问题,您可以获得现场支持的服务,广
州数控设备有限公司将授权技术支持工程师到现场帮您解决技术问题。
尊敬的客户:
对您惠顾选用广州数控设备有限公司(GSK)的DY3繇列三相混合式步进电机驱动器,我们深感荣幸!
使用手册提供了使用该驱动器的有关内容及注意事项。
操作不当可能引起意外事故。
在使用该驱动器以前,请务必仔细阅读本手册!
本使用手册适用于DY3版本。
请详细阅读本使用手册后,再进行安装连接。
所有规格和设计如有变化,公司恕不另行通知。
诚挚的感谢一一您在使用广州数控设备有限公司的产品时,对我们的
友好支持。
安全警告与说明错误!
未定义书签。
1型号说明错误!
未定义书签。
2性能简介错误!
未定义书签。
3技术参数错误!
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4工作原理错误!
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5安装说明错误!
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6驱动器外形图错误!
未定义书签。
7接口及拔码开关说明错误!
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8DY3E驱动器接口原理图错误!
未定义书签。
9三相混合式步进电机参数表错误!
未定义书签。
10DY3E与系统的连接错误!
未定义书签。
安全警告与说明
安装
驱动器应安装在通风良好、防护完善的电柜内。
为保证驱动器散热条件,请按<图1>隹荐的空间间距安装!
接线
电机线和电源线有较大电流通过,接线时一定要连接牢固,将端子压紧。
驱动器和步进电机保护接地必须可靠!
通电
不得带电插拔电机插头,由此将引起严重的后果。
应当安装过流保护器,用来保护电源线,过电流时切断电路。
电源开关应使用通断可靠的空气开关,不要使用普通的刀闸开关。
在确认没有导电异物落入驱动器内以及接线正确、连接可靠后,方能通电
运行!
1型号说明
DY3E
I输出相电流(有效值):
11=1.1A,13=1.3A,24=2.4A,28=2.8A,30=3.0A
增强型系列号
三相电机
混合式步进电机
产品标志:
电机驱动器
2性能简介
三相混合式步进电机采用稀土永磁材料制造,与反应式步进电机相比具有电磁损耗
小、转换效率高、动态特性好等优点。
三相混合式步进电机运行时相对平稳、噪声小、
输出力矩大且不易失步。
三相混合式步进电机在正弦波电流的驱动下,极大的改善了步
进电机的震荡和噪声,是目前步进电机的一种高档品种。
广州数控设备有限公司研制的DY3E系列三相混合式步进电机驱动器,具有以下特
点:
技术新
应用微电子技术,将新一代高速单片机嵌入驱动器内,使控制性能提高,电路简化;
采用交流伺服的控制原理,具有交流伺服运行特性,三相正弦电流驱动输出;驱动器内
低压直流电源应用开关电源技术,使电源电路体积小,稳定可靠
微步距
运用矢量细分技术,可控制步进电机转过的最小角度为电机步距角的1/20(°)。
微
步距控制可使步进电机低速运行平稳,其运行效果接近交流伺服。
微步距驱动器与科m
(0.001mm)级CNC控制器配套,可实现科m级最小移动量,用于加工弧面、锥面、螺纹等工件,能明显提高工件表面的精细效果。
高转矩
步进电机输出转矩与注入电流成正比,高速运转时注入电流大小与驱动器功放级使
用的电压成正比,目前大部分步进电机驱动器功放级。
由于技术限制,所使用的电压在
DC150伏以下,而DY3E步进电机驱动器功放级的电压达到DC310V,因而驱动步进电机
高速运转时仍然有高转矩输出。
高可靠性
控制部分集成度高、功放级采用三菱公司的新型智能模块,整机结构紧凑、电路简
练、接插件少、机外风冷散热设计可减少粉尘侵入机内,设有超温、过压、欠压、保护、
报警信号输出。
3技术参数
输入电源
AC220V-15%~+10%50Hz/60Hz3A(Max)
输出相电流
相电流有效值不大于4.5A
适配电机
三相混合式步进电机(步距角。
)
工作环境
0C~45C10%~85%RH不结露。
无腐蚀性、易燃、易爆、导电性气体、液体和粉尘。
存放环境
-20℃~80℃10%~85%RH不结露。
驱动方式
SPWM(正弦脉宽调制)恒流斩波,三相正弦波电流输出。
步距角
——rirrr、rt000000000000000°
可由用尸设定:
、、、、、、、、、、、、、、、
对应电机每转脉冲
12000、10000、8000、6000、5000、4800、4000、3000、2500、400、1200、1000、
800、600、500、480
步距角
设定方式
DIP开关(SW1、SW2、SW3、SW5)设定;
输入信号
CP/CP(脉冲);DIR/DIR(方向);EN/EN(使能);
输入电平
5V、5mA~10mA,12V时串入1K电阻,24V时串入电阻。
输入回路有电流时输入有效。
位置脉冲输入方式
单脉冲方式:
CP(脉冲)+DIR(方向)
脉冲宽度)2^s;
脉冲频率:
(步距角<jw200kHz;(步距角)jw20kHz;
换向时,DIR(方向)信号超前CP(脉冲)信号)10rS。
输出信号
RDY/RDY2(准备好):
无报警有使能时接通,负载30V、0.5A(Max)。
掉电相位记忆
驱动断电后自动记忆当前相位;
自动减电流锁定
当输入脉冲停止3秒钟后,锁定电流自动减半;
保护功能
超温、制动异常、欠压、超压、IPM模块异常。
状态指示
绿色LEDRDY正常指示,无故障有使能时亮;
A、B、C:
脉冲指示
黄色LEDALM:
制动异常、欠压、超压、超温、IPM模块异常时闪亮。
外形尺寸
244mmX163mmx92mm(参见图1)
重量
2.7kg
4先进的步进电机控制原理
广州数控设备有限公司将交流伺服控制原理应用到三相混合式步进电机驱动器中,
输入的AC220V经整流后变为DC310V,再经脉宽调制变为三路310V阶梯式正弦波形电流,它们按固定时序分别流过三路绕组,其每个阶梯对应电机转动一步。
通过改变驱动器输出正弦电流的频率来改变电机转速,而每转输出的阶梯数确定了每步转过的角度。
按目前的电子技术,正弦电流的阶梯数可以分得很多,理论上电机每转的步数可以
很高,这就是细分技术,但经过理论分析及大量的实验证明:
如果细分数超过10,电机
带负载后,就会产生跳步和失步现象。
所以细分数超过10没有实际意义。
目前仅仅三相
正弦电流细分技术能保证细分后电机输出扭矩不下降,而且每一步都能精确定位。
当电机三相绕组通入正弦波电流(三相电流相位差为120。
)时,该电流在电机的
气隙中产生一个空间幅值恒定的旋转磁势,该空间磁势的大小和方向与各相的电流的顺序和大小有关,并且要求驱动器在电机绕组中的电流为双向的分级变化的阶梯波(当分级数无限增加时,电流波将形成正弦波),各相电流之间的相位差为120。
。
电机磁性转
子跟踪定子空间磁势面移动形成电机旋转,当空间磁势定位于某点时,转子也定位于该点,实现了精确定位。
电机相电流波形和电机步距角的关系如下图所示:
当某一相电流变化一个完整周期时(其它相电流也各自变化一个完整的周期,只是
相角不同而己),步进电机转子将转过一个齿距,对应的机械角为360°/Z2(Z2为电机转
子齿数).若相电流在一个周期内分成N个台阶电流值,转子在每一个台阶电流处于不同
的定位点,因此,步进电机的步距角为:
a=360°/(NZ2),或电机每转步数为:
S=NXZ2。
如果每一个正弦周期由20个电流台阶N组成,由于电机的转子齿数Z2为50个,则电机
的步距角a=360°/(NZ2)=360°/(20X50)=°,电机每一转需脉冲个数为:
S=NXZ2=20X50=1000。
5安装说明
驱动器外型及安装尺寸见图1。
安装步骤:
a)开箱检查
DY3E驱动器为单台(轴)包装,开箱后请按装箱单核对驱动型号、编号、说明书、
合格证附件等,如发现与装箱单不符请及时和我厂联系。
检查驱动器有无机箱变型,部件破损等异常情况,如有异常,请确认不影响使用后
再安装,或与我公司联系。
b)安装
DY3E驱动器应安装在通风良好,防护完善的电柜内,为保证驱动器散热条件,请
按〈图1〉中推荐的空间间距安装。
c)接线
按照下述接口说明,接齐信号线、电机线、电源线。
电机线和电源线流过电流较大,
接线时一定要接牢,且电机线和电源线应大于1mm2。
由于驱动器工作于高频斩波方式,步进电机会存在感应电压和泄漏电流,建议驱动
器的电源通过隔离变压器提供,并保证驱动器和步进电机妥善接地,以确保使用安全。
电源开关应选用空气开关、漏电保护开关或接触器,保证快速、可靠地通断。
6驱动器外形图
7接口及拔码开关说明
1)信号接口
信号接线见下表
引脚
端子名
信号说明
1
CP+
脉冲信号(正端)输入
9
CP-
脉冲信号(负端)输入
2
DIR+
方向电平信号(正端)输入
10
DIR-
方向电平信号(负端)输入
3
EN+
使能信号(正端)输入
11
EN-
使能信号(负端)输入
6
RDY1
准备好信号
14
RDY2
准备好信号
注:
DY3E工作正常时6和14脚内部接通;报警时6和14脚断开。
2)电机接口和电源接口
电源输入交流220V,并从L、N端并联到r、t端。
步进电机内部线圈接成星型,电机的三个引出线可任意接至U、V、Wo若发现电
机旋转方向错误应先关掉电源,再任意调换2个电机线的接头位置。
3)状态指示灯
黄色报警灯ALM,ALM亮时驱动器报警。
4个绿灯:
RDY驱动器为准备好指示灯,此灯亮时表示工作正常;A、B、C六个灯表示脉冲输入状态,开机初始状态为两个轴前
一次掉电前的状态。
A、B、C共有8种状态指示,使用时,可根据未加工前在程序零点时与加工后回程序零点后A、B、C的状态是否相同,来判断加工过程是否失步。
4)拔码开关
在状态指示灯下有SW1〜SW6六个拨码开关。
SW1、SW2、SW3、SW5四个拨码开关为步距角设置开关,共可设置16种不同步距角。
如表一开关位置与步距角对照表所示。
SW4和SW6两个开关作为输出驱动器电流粗调功能开关。
表二为拨码开关位置与输出电
流对照表
开关
位置
SW
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
SW2
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
SW3
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
OFF
SW5
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
步距角(。
)
开关
位置
SW4
ON
OFF
ON
OFF
SW6
ON
ON
OFF
OFF
电流
值
满电流
满电流x
满电流x
满电流x
注1:
拨码开关朝右为OFF(关),朝左为ON(开)注2:
满电流即为驱动器标识电流值。
8DY3E驱动器接口原理图
注1:
输入信号电平为5V时的接法。
信号电平大于5V时,需串连限流电阻,使输入电流为
4〜10mA;
注2:
驱动器
④端必须与机床电器柜地相连。
注3:
应选择合适的非熔丝断路器配套驱动器。
9三相混合式步进电机参数表
型号
相
数
保持
转矩
步
距
角
静态相
电流
空载运
行频率
空载起动
频率
相电感
转动
惯量
Kgcm2
使用电压
范围
VKC
重
量
Kg
90BYG350A
3
2Nm
1.0A
30000Hz
1600Hz
28mH
80〜325V
3
90BYG350B
3
4Nm
1.1A
30000Hz
1600Hz
38mH
80〜325V
4
90BYG350C
3
6Nm
1.3A
30000Hz
1600Hz
43mH
80〜325V
5
110BYG350A
3
8Nm
2.4A
30000Hz
1600Hz
20mH
80〜325V
7
110BYG350B
3
12Nm
2.8A
30000Hz
1600Hz
30mH
80〜325V
10
110BYG350C
3
16Nm
3.0A
30000Hz
1600Hz
35mH
80〜325V
12
注:
空载运行频率和空载起动频率的运行步距角为
型号
步
距
角
运行矩频特性(Nm/Hz)
90BYG350A
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
90BYG350B
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
90BYG350C
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
110BYG350A
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
110BYG350B
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
110BYG350C
300
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
10DY3E与系统的连接
1)DY3E与GSK980TA连接
插座XS30(X轴)
—
DY3E(CNC)
信号名称
管脚
管脚
信号名称
XCP+
1
1
CP+
XCP-
9
9
CP-
XDIR+
2
2
DIR+
XDIR-
10
10
DIR-
OV
11
14
RDY2
XDALM
5
6
RDY1
+5V
12
3
EN+
插座XS31(Z轴)
信号名称
管脚
ZCP+
1
ZCP-
9
ZDIR+
2
ZDIR-
10
OV
11
ZDALM
5
+5V
12
0V
14
DY3E(CNC)
管脚
信号名称
1
CP+
9
CP-
2
DIR+
10
DIR-
14
RDY2
6
RDY1
3
EN+
11
EN-
X5(X轴)
DY3E(CNC)
2
XPU
1
9
CP-
10
XDR
10
DIR-
3
DV
11
EN-
9
XAL
6
RDY1
6
+5V
1
CP+
1
2
DIR+
3
EN+
13
COM
14
RDY2
2)DY3E与GSK928TA连接
X5(Z轴)
—
DY3E(CNC)
4
ZPU
9
CP-
12
ZDR
10
DIR-
11
DV
11
EN-
1
ZAL
6
RDY1
14
+5V
1
CP+
1
2
DIR+
3
EN+
13
COM
14
RDY2
0V
14
11
EN-
3)DY3E与GSK928TC\TC-1\TC-选接
X5(X轴)
—
DY3E(CNC)
11
XCP+
1
CP+
3
XCP-
9
CP-
5
XDIR+
2
DIR+
13
XDIR-
10
DIR-
8
+5V
3
EN+
7
XEN
11
EN-
1
XALM
6
RDY1
10
0V
14
RDY2
X5(Z轴)
>
DY3E(CNC)
12
ZCP+
1
CP+
4
ZCP-
9
CP-
6
ZDIR+
2
DIR+
14
ZDIR-
10
DIR-
8
+5V
3
EN+
15
ZEN
11
EN-
9
ZALM
6
RDY1
10
0V
14
RDY2
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