蒙德驱动器资料分析.docx
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蒙德驱动器资料分析
使用
本章节说明驱动器到货时以及安装时的确认事项。
■IMS-GF3的介绍
◆IMS-GF3的机种规格
IMS-GF3系列驱动器电源等级为400V级。
适用电机容量为1.5~180KW(共16机种)。
表1.1400V级机种容量的规格
型号IMS-GF3-□
41P5
42P2
43P7
45P5
47P5
4011
4015
4018
驱动器容量代码
41P5
42P2
43P7
45P5
47P5
4011
4015
4018
最大适用电机功率(KW)
1.5
2.2
3.7
5.5
7.5
11
15
18.5
输出功率(KVA)
3.7
4.7
6.9
11
16
21
26
32
额定输出电流(A)
4.8
6.2
11
15
21
27
34
42
电
源
输
入
额定电压
额定频率
三相350、380、400、420V
50/60Hz
容许电压变动
+10%,-15%
容许频率变动
±5%
制动电阻的选择
(W)
300
300
500
800
1000
1500
2000
4000
(Ω)
400
250
150
100
75
50
40
32
最小适配电阻值
130
130
78
39
39
26
26
20
断路器的选择(A)
10
10
20
20
30
50
60
75
接触器的选择(A)
10
10
20
20
20
30
50
50
滤波器的选择
(A)
5
7.5
10
15
20
30
40
50
(mH)
4.2
3.6
2.2
1.42
1.06
0.7
0.53
0.42
型号IMS-GF3-□
4022
4030
4037
4045
4055
4075
4090
4110
驱动器容量代码
4022
4030
4037
4045
4055
4075
4090
4110
最大适用电机功率(KW)
22
30
37
45
55
75
90
110
输出功率(KVA)
40
50
61
74
98
130
150
180
额定输出电流(A)
52
65
80
97
128
165
195
240
电源输入
额定电压
额定频率
三相350、380、400、420V
50/60Hz
容许电压变动
+10%,-15%
容许频率变动
±5%
制动电阻的选择
(W)
6000
9600
12800
16000
20000
*
*
*
(Ω)
20
16
13.6
11
9
*
*
*
最小适配电阻值
20
13
10
10
7
*
*
*
断路器的选择(A)
100
100
150
150
200
*
*
*
接触器的选择(A)
50
80
100
100
160
*
*
*
滤波器的选择
(A)
80
100
120
160
180
*
*
*
(mH)
0.26
0.24
0.18
0.16
0.12
*
*
*
注:
标*号数据为不常用数据,若需要此数据请直接与厂方联系!
◆
IMS-GF3的性能与环境
项目
规范
主电路方式
正弦波电流型PWM(允许电压波动范围+10%~-15%)
电机控制方式
V/F控制、无传感矢量控制、感应式电机电流/磁通矢量控制、
永磁同步电机电流/磁通矢量控制
控制功能
最高转速
按输出频率换算为1000Hz
4P:
30000r/min
控制范围
矢量控制
1:
1500(使用1024P/RPG,按4极电机换算,最低速度~基本速度为1.5~1500rpm)
控制响应
矢量控制
100Hz(最大)
控制精度
矢量控制
模拟设定:
最高速度的±0.1%(25±10℃)
数字设定:
最高速度的±0.05%(-10~50℃)
设定分辨率
最高速度的0.003%
运行操作
键操作:
RUN/STOP键运行/停止
输入信号:
正转/反转指令、多段速指令、点动指令、故障复位、基极封锁等
速度设定
模拟信号:
0~+10V或-10V~+10V(带方向端子)设定
数字信号:
5V集电极开路
串行通讯设定:
由内置的标准RS485/RS422接口,CAN,能通过通讯设定
运行状态信号
继电器输出信号:
抱闸控制
晶体管输出信号:
运行中、零速中、准备完毕
模拟量输出信号:
电机转速、负载率
加/减速性能
空载状态下,0rpm加速至1500rpm只需0.2s,0rpm加速至6000rpm只需2s
速度增益/偏移
模拟量速度设定和电机转速之间的比例/偏移关系
PG脉冲功能
增量式编码器,旋转变压器,正余弦编码器,RS422标准线驱动输出
位置设定
以脉冲信号进行控制(A/B相正交脉冲;PLUS+SIGN脉冲;CW+CCW脉冲)
位置指令响应:
500kHz(最大)位置指令滤波时间:
0.1ms(最小)
电子齿轮比:
32767:
32767(倍率范围:
1:
100~100:
1)
保护
过载保护
额定输出电流的150%1分钟(恒转矩120%1分钟)
过电流保护
额定输出电流的200%以上
驱动器过热
驱动器散热片温度高于设定值
过电压
400V级主回路直流电压790V以上保护
欠电压
400V级主回路直流电压350V以下保护
过力矩保护、直流接触器不吸合;制动异常保护;输入缺相;输出缺相;外部异常;超速保护、加减速失速防止;模拟量断线保护;参数设定错误等
环境
使用场所
室内,无腐蚀性气体、易燃气体、尘埃等,不受阳光直射
周围温度
-10~50℃
周围湿度
5~90%RH不结露
海拔高度
低于3000米(但对1001~3000米场所要降额使用)
振动
2~9Hz:
振幅=3mm;9~20Hz:
9.8m/S2
保存温度
-25~55℃
保存湿度
5~95%RH
通讯
RS485/RS422
选配
CAN
选配
伺服功能
正/反向限制;速度控制;位置控制;主轴准停;刚性攻丝;C轴控制;电子齿轮。
■产品到货时的确认
◆确认项目
产品到货后请确认以下项目。
表1.2确认项目
确认项目
确认方法
与定购的商品是否不一样?
请确认驱动器侧面的铭牌『MODEL』一栏
有否破损的地方?
看一下整体外观,检查运输中有否受损。
螺丝钉等紧固部位有无松动?
必要时,请用螺丝刀检查一下。
◆
铭牌说明
在驱动器侧面贴有铭牌,记载了驱动器的型号,输入输出参数、机身编号等。
⏹
铭牌举例
以三相AC400V11KW规格为例:
MODEL:
驱动器型号
INPUT:
输入电源参数
OUTPUT:
驱动器输出参数
SERNO:
机身编号
MASS:
重量
图1.1铭牌
⏹驱动器型号说明
在铭牌上的驱动器型号『MODEL』一栏里用数字和字母表示了驱动器的系列号、电压等级、最大适用电机容量以及改版记号。
图1.2驱动器1.5~75kW的型号说明
■外型尺寸安装尺寸
图1.31.5~5.5kW驱动器的外型图
图1.47.5~15kW驱动器的外型图
图1.518.5~30kW驱动器的外型
图1.637~75kW驱动器的外型
图1.790~180kW驱动器的外型
■安装场所的确认和管理
在如下条件的场所安装驱动器,并维持最适当的使用条件。
◆
安装场所
请安装在满足以下条件的场所:
环境温度:
-10~40℃
环境湿度:
90%RH(不结露)
·请勿安装在金属粉末、油、水等容易进入驱动器内部的场所。
·请勿安装在有木材等易燃物的场所。
·请勿安装在阳光直射的场所。
·请安装在无油雾、灰尘、清洁的场所,或安装在浮游物不能侵入的全封闭柜内。
·请安装在无放射性的场所。
·请安装在无有害气体及液体的场所。
·请安装在振动小的场所。
·请安装在盐分少的场所。
◆
周围温度管理
为提高可靠性尽可能安装在温度不易上升的场所,安装在封闭的箱体内时,请安装冷却风扇或冷却空调,将温度控制在45℃以内。
◆
作业时防止异物落入
安装作业时,请在驱动器上面盖上防尘罩,注意切勿使钻孔铁屑等残余金属落入驱动器内部。
安装作业结束时,请拆下驱动器上盖的防尘罩,提高通气性和驱动器的散热性。
■安装方向和空间
为不降低驱动器的冷却效果,请务必按纵向安装,并按下图所示确保一定的空间。
图1.7驱动器的安装方向和空间
基本知识
⏹伺服控制器的基本控制原理
伺服控制器基本构成由整流部分、逆变部分、制动部分和逻辑控制部分这四部分组成。
伺服器把三相交流电整流为直流电,再通过控制功率开关管的开通和关断,将直流电逆变成频率可控又近似正弦波的交流电,该交流电在伺服电机的三相定子绕组中产生相位差120°形成旋转磁场,伺服电机的转子受旋转磁场感应产生感应电流,旋转磁场与感应电流相互作用产生电磁转矩驱动电机转子旋转。
而逻辑控制部分根据上位机的速度指令和位置指令以及信号反馈控制电机的运行转速和实际位置。
⏹伺服控制逻辑框图
伺服逻辑控制分为三个环节:
即电流环、速度环和位置环。
最内环、最高级别为电流环节,直接控制电机的力矩输出和速度输出;其次为速度环,根据速度指令控制电机的速度;最后为位置环,控制电机的实际位置。
伺服响应的优先级:
电流环>速度环>位置环。
⏹伺服控制概念
速度控制:
速度控制模式是通过模拟量的输入或脉冲的频率来作为指令速度的控制。
例如10V模拟量对应驱动器输出的最高转速。
位置控制:
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率f来确定电机转动速度的大小,通过脉冲的个数N来确定电机转动的位置。
位置伺服控制就是要保证其跟随性,既跟得上指令的速度同时又保证脉冲追随个数一个不差,即跟随偏差为零。
力矩控制:
转矩控制模式是通过外部指令输入来确定伺服电机输出轴对外的输出转矩的大小,根据a=F/M(其中F=F1-F2,F1为电机输出力矩,有正力矩和负力矩之分,F2为外部负载阻力,M为电机轴上的转动惯量)来确定电机是加速、稳速还是减速,当电机达到最高转速时,电机将不再加速保持最高转速运行。
注:
此MF系列产品中不支持力矩控制功能。
⏹伺服控制装置
开环控制装置:
不将控制的结果反馈回来影响当前控制的装置
闭环控制装置:
作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制装置。
分有半闭环和全闭环两种。
①半闭环控制装置:
此结构中,只有驱动器对电机(或机械结构)为闭环控制,而上位机对伺服驱动器并没有进行直接的控制影响,所以称为半闭环控制装置。
②全闭环控制装置:
此结构中,除了驱动器对电机进行闭环的同时上位机根据反馈的实际情况对驱动器施加控制影响,或是驱动器对机械结构的反馈信号施加控制影响,所以称为全闭环控制。
◆速度控制
速度控制时,电机的速度响应性、稳定性以及电机的噪音、震动会受到速度环增益和积分时间的影响,请根据电机的特性及机械系统的刚性要求进行适当的调整。
⏹ASR环增益的调整
参数NO.
名称
内容
设定范围
出厂设定
P3.01.
高速比例增益
0~100
10
P3.02.
低速比例增益
0~100
20
P3.03.
启动时比例增益
0~100
20
P3.04.
高速积分时间
0~1000
20mS
P3.05.
低速积分时间
0~1000
20mS
P3.06.
启动时积分时间
0~1000
10mS
⏹速度指令来源
速度指令可以来源于伺服驱动器内部频率、多段速组合、模拟电压、脉冲频率、通讯给定等通道,在MF系列中支持模拟电压、脉冲频率、通讯给定三种给定方式。
参数NO.
名称
内容
设定范围
出厂设定
P5.05.
模拟指令口选择
频率指令由模拟口给定时模拟信号通道选择0:
模拟口1;1:
模拟口2;2:
模拟口3;4/5/6/7:
通讯口;8:
脉冲频率给定
0,1,2,3,4
5,6,7,8
1
Ø当速度指令来源于模拟量:
MF出厂默认模拟量输入口为F2(0~10V或-10V~+10V),若需要接其他模拟口,请在『P5.05』进行相应设置。
当模拟量指令为10V,电机将运行到设定的最高转速『P1.11』。
Ø当速度指令来源于脉冲量:
当速度指令给定来自脉冲量时,请在『P5.05』进行相应设置,同时对脉冲频率进行折换,速度指令由脉冲给定时的频率对应换算:
=
例电机编码器的线数是1024,那么电机旋转1圈,即60rpm所需要的脉冲是1.024kHz,故6000rpm的脉冲频率就为102.4kHz,即8000rpm就对应8000/60*1.024=136.5kHz。
参数NO.
名称
内容
设定范围
出厂设定
P6.04.
最高转速折换
所需的脉冲频率
用于设置运行到最高速度P1.11所需要的
脉冲输入频率,kHz
0.0~1000.0
136.5
◆位置控制
⏹位置伺服控制
参数NO.
名称
内容
设定范围
出厂设定
P2.02.
位置伺服控制
加减速时间
位置控制时从最高转速0%与100%之间变化的加减速时间
0.01~600.00S
0.10
P4.02.
位置伺服增益
位置伺服控制时的增益常数
1~100
20
P4.04.
前馈增益%
位置伺服控制时进行前馈补偿
1~100
100
P6.01.
位置指令方式
0:
A、B正交1:
PLUS+SIGN2:
CW+CCW脉冲
0,1,2
0
P6.02.
电子齿轮比
电子齿轮比的系数:
请确保0.01≤P6.03:
P6.02.≤100
1~32767
1
P6.03.
电子齿轮比
1~32767
1
P6.05.
脉冲滤波时间
脉冲输入信号的滤波时间
0.1~25.0
3.0mS
P6.06.
脉冲指令方向
0:
默认方向1:
方向调换
0、1
0
脉冲控制时,根据上级装置给出的脉冲控制方式相应地选择参数『P6.01』,使驱动器的脉冲接收与上级装置给出的相一致。
应用中,『A、B正交』的控制方式,发出去的脉冲数与电机的编码器线数相同,则电机旋转一圈;若是『PLUS脉冲+SIGN方向』或者『CW+CCW脉冲』,则需要4倍频电机才旋转一圈。
脉冲指令形态
电机正转指令
电机反转指令
A、B正交
脉冲+方向
CW脉冲+CCW脉冲
⏹电机旋转方向调换
在设备实际运行中,如果驱动器接收到上位机的指令控制电机旋转时的方向与设备的运转方向相反,可以通过参数『P6.06』的设置将方向调整与实际应用相符,或者将电机的U、V、W相中任意调换两相然后再重新自学习。
⏹脉冲频率和脉冲总数
Ø脉冲频率:
在伺服驱动器中,『U2.12』能够监控到上位机发送过来控制电机的目标转速,通过折换可以得出指令脉冲的实际频率:
『P1.12』*『U2.12』/60Hz
例:
如果U2.12如图显示600rpm,电机编码器线数『P1.12』为2500,上位机指令是『A、B正交』,则得出上位机发出脉冲频率=2500*600/60=25000Hz,即25kHz。
同样道理,如果上位机指令是『脉冲+方向』或『CW+CCW脉冲』,因为指令需要4倍频,则上位机频率为25kHz*4=100kHz。
(此值显示为上位机给出控制伺服电机的速度指令600rpm)
Ø脉冲总数:
在『U2.08』中可以监视到上位机发送过来的总脉冲数。
出厂默认『U2.08』计数到4096之后计入一圈就会清零重新计数,而圈数在进入『U2.08』之后按双箭头按键就会显示。
将当前的数值减去接收脉冲之前的数值就得出上位机发出的总脉冲数。
例如下图显示:
上位机未发脉冲之前U2.08显示上位机发送脉冲之后U2.08显示
得出上位发出的脉冲总数=(71*4096+999)–(68*4096+3287)
=291815–281815=10000pls
注:
『U2.08』以『P7.05』设定值的4倍显示到最大值清零,如果要『U2.08』计数到10000清零计入一圈,则可以将『P7.05』改成2500。
Ø电子齿轮比:
电子齿轮比分子『P6.03』、分母『P6.02』组成1:
100≤『P6.03』:
『P6.02』≤100:
1。
在位置控制中其默认值为1:
1,如果设定了其他比值Q,伺服驱动器接收到上位机的脉冲指令后会将脉冲的频率f和脉冲总数N乘以这个比值Q再对伺服电机进行控制。
⏹位置跟随曲线:
跟随偏差:
指任一个时刻上位机发出的脉冲与实际反馈回来的脉冲之间的偏差值。
监视参数:
跟随偏差『U2.10』=指令脉冲『U2.08』-电机位置『U2.06』。
调节方式:
◆位置环增益:
位置环增益越大,越能进行响应性高、偏移少的位置控制,但过大的位置环增益会引起机械震动同时亦都会出现速度过冲的情况;
◆前馈增益:
前馈增益越大,越能缩短定位时间,但过大的前馈增益会引起机械震动同时亦都会出现速度过冲的情况。
但在位置环增益足够大的系统中并没有多大的效果。
◆脉冲给定滤波时间:
位置指令滤波时间越短,越能实时响应位置指令,但受机械特性的制约,位置指令滤波时间过短会引起机械震动。
亦则,在速度不过冲、机械不震动的情况下,尽量地调大位置伺服增益和前溃增益以及缩短滤波时间,使『U2.10』监视的位置跟随偏差到最小。
注:
1、当使用FU-08卡时,无论在速度模式还是位置模式,脉冲口只要有脉冲输入,『U2.08』都会进行脉冲计数,同时从『U2.12』可以监视到脉冲的接收频率;
2、X8信号接通时进行速度/位置切换,驱动器将从速度控制模式进入位置控制模式;另外,X8的接通必须在脉冲指令发出之前,否则伺服器会因为进入伺服位置状态时收到的脉冲指令没有斜率而严重超调或报警。
3、位置控制时,驱动器的加减速时间一定要快过上级装置脉冲给出的加减速时间,不然会出现跟随响应不上以及速度过冲的现象;
4、位置控制时,为了响应快跟随好,一般控制位置跟随偏差『U2.10』在30PLS以内,最理想的状态在10PLS内,且在加减速与稳速的过程中没有相反符号的偏差脉冲出现。
◆增益调整
合适的增益能够伺服系统有良好的控制效果。
一般的情况下,在机械系统不产生震动的范围内,设定常数越大,响应性就越好。
为了使对微小的输入也能响应,速度环中含有积分时间。
由于该积分时间对于伺服系统来说为延时因素,因此当时间常数设定过大时,会延长定位的时间,使响应性变差。
为了提高响应性,则必须设小积分时间;然而当负载惯量过大,机械结构内含有震动因素时,如果不在某种程度上增加积分时间常数,机械则会出现震动。
增益上的调整原则:
伺服系统一般由这三个控制反馈系统构成(位置环、速度环、电流环),越是内侧的环,越是需要提高其响应性,如果不遵循该原则,则系统会产生响应性变差或产生震动。
由于电流环中确保了充分的响应性,因此用户只需要调整位置环增益和速度环增益即可。
一般地说,不能使位置环的响应性高于速度环的响应性。
因此,当提高位置环增益时,首先需提高速度环的增益。
增益的设置根据机械要求的刚性不同而设定,调试过程中请进行适当的调整,一般情况下可按照下表的参考值进行设置。
⏹高刚性结构
位置环增益
速度环增益
速度环积分时间
40~70
40~70
5~20
⏹中刚性结构
位置环增益
速度环增益
速度环积分时间
20~40
20~40
20~50
⏹低刚性结构
位置环增益
速度环增益
速度环积分时间
5~20
5~20
50~200
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