系列交流伺服电机.docx
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系列交流伺服电机
第一章简介
1.1 产品简介
交流伺服技术自八十年代初发展至今,技术日臻成熟,性能不断提高,现已广泛应用于数控机床、印刷包装机械、纺织机械、自动化生产线等自动化领域。
SDXXX系列交流伺服是本公司自主研发的新一代交流伺服驱动器,主要采用最新的IRMCK201作为核心运算单元,并采用了复杂可编程器件EPLD及三菱智能功率模块,具有集成度高,体积小,响应速度快,保护完善,可靠性高等一系列优点。
适用于高精度的数控机床、自动化生产线、机械制造业等工业控制自动化领域。
与以往驱动系统相比,SDXXX交流伺服系统具有以下优点:
★伺服电机自带编码器,位置信号反馈至伺服驱动器,与开环位置控制器一起构成半闭环控制系统。
★调速比为1:
5000,从低速到高速都具有稳定的转矩特性。
★伺服电机最高转速可达5000rpm,回转定位精度1/10000r(注:
不同型号电机最高转速不同)。
★通过修改参数可对伺服系统的工作方式、运行特性作出适当的设置,以适应不同的要求。
★改进的空间矢量控制算法,比普通的SPWM产生的力矩更大,噪音更小。
★高达3倍的过载能力,带负载能力强。
★完善的保护功能:
过流,过压,欠压和编码器故障等保护。
★监视功能允许显示18个参数状态,包括位置误差,电机转速、反馈脉冲、指令脉冲、电机电流、报警记录等。
★高适应性,能够适应高速高精度电机,可以配套2~8磁极,400-6000线编码器的各型号电机。
1.2型号意义
1.伺服驱动器型号
S D30MT
功能代码(M:
数字量与模拟量兼容)
IPM模块的额定电流(15/20/30/50/75A)
采用空间矢量调制方式(SVPWM)的交流伺服驱动器
第二章安装
【注意】
☆ 产品的储存和安装必须满足环境条件要求。
☆ 产品的安装需要防火材料,不得安装在易燃物上面或附近,防止火灾。
☆ 伺服驱动器须安装在电气控制柜内,防止尘埃、腐蚀性气体、导电物体、液体及易燃物侵入。
☆ 伺服驱动器和伺服电机应避免振动,禁止承受冲击。
☆ 严禁拖拽伺服电机电线、电机轴和编码器。
2.1 安装场合
◎电气控制柜内的安装
驱动器的使用寿命与环境温度有很大的关系。
电气控制柜内部电气设备的发热以及控制柜内的散热条件,都会影响伺服驱动器周围的温度,所以在考虑机箱设计时,应考虑驱动器的散热冷却以及控制柜内的配置情况,以保证伺服驱动器周围环境温度在55℃以下,相对湿度95%以下。
长期安全工作温度在45℃以下。
◎伺服驱动器附近有发热设备
伺服驱动器在高温条件下工作,会使其寿命明显缩短,并易产生故障。
所以应保证伺服驱动器在热对流和热辐射的条件下周围湿度在55℃以下。
◎伺服驱动器附近有振动设备
采用各种防振措施,保证伺服驱动器不受振动影响,振动保证在0.5g(4.9m/s2)以下。
◎伺服驱动器在恶劣环境下使用
伺服驱动器在恶劣环境下使用时,接触腐蚀性气体、潮湿、金属粉尘、水以及加工液体,会使驱动器发生故障。
所以在安装时,必须采取防护措施,保证驱动器的工作环境。
◎伺服驱动器附近有干扰设备
伺服驱动器附近有干扰设备时,对伺服驱动器的电源线以及控制线有很大的干扰影响,易使驱动器产生误动作。
可以加入噪声滤波器以及其它各种抗干扰措施,保证驱动器的正常工作。
注意加入噪声滤波器后,漏电流会增大,为了避免这种情况,可以使用隔离变压器。
特别注意驱动器的控制信号线很容易受到干扰,要有合理的走线和屏蔽措施。
2.2 驱动器安装
注:
☆ 伺服驱动器必须安装在保护良好的电柜内。
☆ 伺服驱动器必须按规定的方向和间隔安装,并保证良好的散热条件。
☆ 不可安装在易燃物体上面或附近,防止火灾。
1.安装环境
(1)防护
伺服驱动器自身结构无防护,因此必须安装在防护良好的电柜内,并防接触腐蚀性、易燃性气体,防止导电物体、金属粉尘、油雾及液体进入内部。
(2)温湿度
环境温度0-50℃,长期安全工作温度在45℃以下,相对湿度在90%以下,并应保证良好的散热条件。
(3)振动与冲击
驱动器安装应避免振动,采取减振措施控制振动在0.5g(4.9m/S2)以下,驱动器安装应不得承受重压和冲击。
2、通风间隔
3、安装方法
(1)安装方式
电机采用凸缘安装方式,电机安装方向任意。
(2)安装注意事项
◎拆装带轮时,不可敲击电机或电机轴,防止损坏编码器。
应采用螺旋式压拔工具拆装。
◎电机不可承受大的轴向,径向负荷。
建议选用弹性联轴器连接负载。
◎固定电机时需用止松垫圈紧固,防止电机松脱。
4、安装尺寸
图2-1:
SD15MT安装尺寸
图2-2:
SD20MT安装尺寸
图2-3:
SD30MT安装尺寸
图2-3:
SD50MN安装尺寸
第三章接线
【注意】
☆外部交流电必须经隔离变压器后才能接到伺服驱动器上。
☆ 必须按端子电压和极性接线,防止设备损坏或人员伤害。
☆ 驱动器和伺服电机必须良好接地。
☆ U、V、W与电机绕组必须一一对应,否则会损坏电机或驱动器。
☆ 电缆及导线须固定好,并避免靠近驱动器散热器和电机,以免因受热降低绝缘性能。
☆ 驱动器内有大容量高压电解电容,在断电后5分钟内不可触摸端子或导线。
3.1 标准接线:
本交流伺服驱动的接线与控制方式等有关。
1.在位置/模拟量控制模式下SD15MT/SD20MT/SD30MT/SD50MN请按照:
图3-1:
SD15MT位置/模拟量控制方式(华大电机、温岭宇海、常州常华、常州新月)标准接线。
图3-2:
SD15MT位置/模拟量控制方式(武汉登奇)标准接线
图3-3:
SD15MT位置/模拟量控制方式(南京苏强SQA系列)标准接线
图3-4:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(华大电机、温岭宇海、常州常华、常州新月)标准接线
图3-5:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(武汉登奇)标准接线
图3-6:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(南京苏强SQA系列)标准接线
2.配线
(1)电源端子TB
⊙ R、S、T、U、V、W各端子线径必须≥1.5mm²(AWG14-16),r、t端子线径需≥1.0mm²(AWG16-18)。
⊙ PE接地线的线径为2mm²以上。
驱动器和伺服电机必须在驱动器的PE端子上一点接地,接地电阻应<100Ω。
⊙ 本机接线端子采用JUT-1.5-3冷压预绝缘端子,务必连接牢固。
⊙ SD15M应当采用单相隔离变压器供电,SD20MN、SD30MN,SD50MN,SD75MN应当采用三相隔离变压器供电,以减少电机伤人之可能性。
在市电与隔离变压器之间最好能加装噪声滤波器,提高系统之抗干扰能力。
⊙ 请安装非熔断型(NFB)断路器,使驱动器故障时能及时切断外部电源。
(2)控制信号CN2端子、反馈信号CN1端子
⊙ 线径:
采用屏蔽电缆(最好选用绞合屏蔽电缆),线径≥0.12mm²,屏蔽层须接FG端子。
⊙ 线长:
电缆长度尽可能短,控制信号CN2电缆不超过3米,反馈信号CN1电缆长度不超过20米。
⊙ 布线:
远离动力线路布线,以防干扰串入。
⊙ 请给相关线路中的感性元件(线圈)安装浪涌吸收元件:
直流线圈反向并联续流二极管,交流线圈并联阻容吸收回路。
图3-1:
SD15MT位置/模拟量控制方式(华大电机、温岭宇海、常州常华、常州新月)标准接线
图3-2:
SD15MT位置/模拟量控制方式(武汉登奇)标准接线
图3-3:
SD15MT位置/模拟量控制方式(南京苏强SQA系列)标准接线
图3-4:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(华大电机、温岭宇海、常州常华、常州新月)标准接线
图3-5:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(武汉登奇)标准接线
图3-6:
SD20MT/SD30MT/SD50MN位置/模拟量控制方式(南京苏强SQA系列)标准接线
3.2 SD15MT/SD20MT/SD30MT/SD50MN端子功能
1.端子配置
图3-7为伺服驱动器接口端子配置图。
其中TB1为SD15MT/SD20MT/30MT/端子排,TB2为50MN端子排;CN2为DB25接插件,插座为针式,插头为孔式;CN1也为DB25接插件,插座为孔式,插头为针式。
说明:
在模拟量速度控制模式时:
Vin为模拟量输入端,Vingnd为模拟量输入地。
AOUT+、AOUT-、BOUT+、BOUT-、ZOUT+、ZOUT-是编码器反馈到系统的信号。
图3-7:
SD15MT/SD20MT/SD30MT/SD50MN伺服驱动器接口端子配置图
2.电源端子TB2
表3.1 电源端子TB
端子号
端子记号
信号名称
功能
TB-1
R
主回路电源
单相或三相
主回路电源端子
~220V50HZ
注意:
不要同电机输出端子U、V、W连接
TB-2
S
TB-3
T
TB-4
PE
系统接地
接地端子
接地电阻﹤100欧;
伺服电机输出和电源输入公共一点接地
TB-5
U
伺服电机输出
伺服电机输出端子
必须与电机U、V、W端子对应连接
TB-6
V
TB-7
W
TB-8
r
控制电源
单相
控制回路电源输入端子~220V50Hz
备注:
在SD15MT的TB1中不用接。
TB-9
t
3.控制端子CN2
控制方式简称:
P代表位置控制方式
S代表模拟量速度控制方式
表3.2 控制信号输入/输出端子CN2
端子号
信号名称
记号
I/O
方式
功能
CN2-8
输入端子的电源正极
COM+
Type1
输入端子的电源正极
用来驱动输入端子的光电耦合器DC12~24V,电流≥100mA
CN2-20
指令脉冲禁止
INH
Type1
P
位置指令脉冲禁止输入端子
INHON:
指令脉冲输入禁止
INHOFF:
指令脉冲输入有效
CN2-21
伺服使能
SON
Type1
P,S
伺服使能输入端子
SONON:
允许驱动器工作
SONOFF:
驱动器关闭,停止工作
电机处于自由状态
注1:
当从SONOFF打到SONON前,电机必须是静止的
注2:
打到SONON后,至少等待5ms再输入命令
注3:
如果用PA27打开内部使能,则SON信号不检测。
CN2-9
报警消除
ALRS
Type1
P,S
报警清除输入端子
ALRSON:
清除系统报警
ALRSOFF:
保持系统报警
CN2-23
偏差计数器清零
CLE
Type1
P
位置偏差计数器清零输入端子
CLEON:
位置控制时,位置偏差计数器清零
CN2-12
模拟量输入端
Vin
Type4
S
外部模拟速度指令输入端子,单端方式,输入阻抗10千欧姆,输入范围-10V~+10V。
CN2-13
模拟量输入地
Vingnd
模拟输入的地线。
CN2-1
伺服准备好输出
SRDY
Type2
P,S
伺服准备好输出端子
SRDYON:
控制电源和主电源正常,驱动器没有报警,伺服准备好输出ON
SRDYOFF:
主电源未合或驱动器有报警,伺服准备好输出OFF
CN2-15
伺服报警输出
ALM
Type2
P,S
伺服报警输出端子。
可以用PA27参数来改变报警输出电平高或低有效。
CN2-14
定位完成输出
COIN
Type2
P
定位完成输出端子
COINON:
当位置偏差计数器数值在设定的定位范围时,定位完成输出ON
CN2-4
超程保护
RSTP
Type1
P,S
外接超程保护信号,信号有效时产生Err—32报警
CN2-3
输出端子
的公共端
DG
控制信号输出端子(除CZ外)的地线公共端
CN2-17
编码器A相信号
AOUT+
Type5
P,S
1.编码器A、B、Z信号差分驱动输出(26LS31输出,相当于RS422);
2.非隔离输出(非绝缘)。
CN2-16
AOUT-
CN2-22
编码器B相信号
BOUT+
Type5
P,S
CN2-10
BOUT-
P,S
CN2-24
编码器Z相信号
ZOUT+
Type5
P,S
CN2-11
ZOUT-
P,S
CN2-2
编码器Z相集电极开路输出
CZ
Type6
P,S
1.编码器Z相信号由集电极开路输出,编码器Z相信号出现时,输出ON(输出导通),否则输出OFF(输出截止);
2.非隔离输出(非绝缘);
3.在上位机,通常Z相信号脉冲很窄,故请用高速光电耦合器接受。
CN2-5
编码器Z相输出的公共端
CZCOM
编码器Z相输出端子的公共端
CN2-18
指令脉冲PLUS输入
PULS+
Type3
P
外部指令脉冲输入端子
注1:
用PA--9设定脉冲输入方式
1)指令脉冲+符号方式
2)CCW/CW指令脉冲方式
CN2-6
PULS-
CN2-19
指令脉冲SIGN输入
SIGN+
Type3
P
CN2-7
SIGN-
CN2-25
屏蔽地线
FG
屏蔽地线端子
4.反馈信号端子CN1
表3.3 反馈信号端子CN2
端子号
信号名称
端子记号
颜色
功能
记号
I/O
方式
CN1-5
CN1-6
CN1-17
CN1-18
5V电源
+5V
伺服电机光电编码器用+5V电源;电缆长度较长时,应使用多根芯线并联,减小线路压降。
CN1-1
CN1-2
CN1-3
CN1-4
CN1-16
电源公共地
0V
CN1-24
编码器A+输入
A+
Type4
与伺服电机光电编码器A+相连接
CN1-12
编码器A-输入
A-
与伺服电机光电编码器A-相连接
CN1-23
编码器B+输入
B+
Type4
与伺服电机光电编码器B+相连接
CN2-11
编码器B-输入
B-
与伺服电机光电编码器B-相连接
CN2-22
编码器Z+输入
Z+
Type4
与伺服电机光电编码器Z+相连接
CN2-10
编码器Z-输入
Z-
与伺服电机光电编码器Z-相连接
CN1-21
编码器U+输入
U+
Type4
与伺服电机光电编码器U+相连接
CN1-9
编码器U-输入
U-
与伺服电机光电编码器U-相连接
CN1-20
编码器V+输入
V+
Type4
与伺服电机光电编码器V+相连接
CN1-8
编码器V-输入
V-
与伺服电机光电编码器V-相连接
CN1-19
编码器W+输入
W+
Type4
与伺服电机光电编码器W+相连接
CN1-7
编码器W-输入
W-
Type4
与伺服电机光电编码器W-相连接
3.3 I/O接口原理
1.开关量输入接口
图3-8 Type1开关量输入接口
(1)由用户提供电源,DC12~24V,电流≥100mA;
(2)注意,如果电流极性接反,会使伺服驱动器不能工作。
2.开关量输出接口
图3-9 Type2开关量输出接口
(1)外部电源由用户提供,但是必需注意,如果电源的极性接反,会使伺服驱动器损坏。
(2)输出为集电极开路形式,最大电流50mA,外部电源最大电压25V。
因
此,开关量输出信号的负载必须满足这个限定要求。
如果超过限定要求或输出直接与电源连接,会使伺服驱动器损坏。
(3)如果负载是继电器等电感性负载,必须在负载两端反并联续流二极管。
如果续流二极管接反,会使伺服驱动器损坏。
3.脉冲量输入接口
图3-10Type3脉冲量输入接口的差分驱动方式
图3-11 Type3脉冲量输入接口的单端驱动方式
(1)为了正确地传送脉冲量数据,建议采用差分驱动方式;
(2)差分驱动方式下,采用AM26LS31、MC3487或类似的RS422线驱动器;
(3)采用单端驱动方式,会使动作频率降低。
根据脉冲量输入电路,驱动电流10~15mA,限定外部电源最大电压25V的条件,确定电阻R的数值。
经验数据:
VCC=24V,R=1.3~2k;VCC=12V,R=510~820Ω;VCC=5V,R=82~120Ω。
(4)采用单端驱动方式时,外部电源由用户提供。
但必需注意,如果电源极性接反,会使伺服驱动器损坏。
(5)脉冲输入形式详见表3.4 箭头表示计数沿,表3.5 是脉冲输入时序及参数。
表3.4 脉冲输入形式
脉冲指令形式
CCWCW
参数设定值
脉 冲 列
符 号
PULS
SIGN
0
指令脉冲+符号
CCW脉冲列
CW脉冲列
PULS
SIGN
1
CCW脉冲/
CCW脉冲
表3.5 脉冲输入时序参数
参数
差分驱动输入
单端驱动输入
tck
>2uS
>5uS
th
>1uS
>2.5uS
tl
>1uS
>2.5uS
trh
<0.2uS
<0.3uS
trl
<0.2uS
<0.3uS
ts
>1uS
>2.5uS
tqck
>8uS
>10uS
tqh
>4uS
>5uS
tql
>4uS
>5uS
tqrh
<0.2uS
<0.3uS
tqrl
<0.2uS
<0.3uS
tqs
>1uS
>2.5uS
图3-12脉冲+符号输入接口时序图(最高脉冲频率500kHz)
图3-13CCW脉冲/CW脉冲输入接口时序图(最高脉冲频率500kHz)
图3-14 伺服电机光电编码器输入接口
第四章参数
【注意】
☆ 参与参数调整的人员务必了解参数意义,错误的设置可能会引起设备损坏和人员伤害。
☆ 建议参数调整先在伺服电机空载下进行。
4.1 参数设置(PA)一览表
本交流伺服驱动器提供工作参数的显示及修改功能。
备注:
不同型号的驱动有不同的出厂值。
操作EE—df可以调出驱动的出厂值。
表4.1 参数一览表
参数号
参数名称
适用方式
参数范围
出厂值
单位
PA-01
控制方式
P,S
1~3
1
PA-02
速度环比例常数(中、高速时)
P,S
10~1000
100
PA-03
速度环积分常数(中、高速时)
P,S
10~1000
100
PA-04
加速时间常数
P,S
6~1530
6
ms
PA-05
减速时间常数
P,S
6~1530
6
ms
PA-06
位置环增益
P
10~500
160
PA-07
位置环前馈系数
P
0~100
10
PA-08
默认显示内容
P,S
1~15
1
PA-09
位置指令脉冲方式选择
P
1~2
1
PA-10
位置指令脉冲方向取反
P
1~2
1
PA-11
位置超差检测范围
P
1~3000
900
*10脉冲
PA-12
位置超差忽略选项
P
1~2
1
PA-13
电机最大速度
P,S
0~3000
2000
Rpm
PA-14
速度反馈低通滤波器系数
S
1~30
12
PA-15
模拟速度指令零偏补偿值
S
3000~-3000
PA-16
模拟速度指令增益
S
1~100
24
PA-17
模拟速度指令方向取反
S
1~2
2
PA-18
电子齿轮分子
P
1~32767
1
PA-19
电子齿轮分母
P
1~32767
1
PA-20
电机过载系数
P,S
1.0~3.0
2.5
PA-21
备用
PA-22
位置控制反馈低通滤波器系数
P
0~200
50
PA-23
编码器报警的选择开关
P,S
1~2
1
PA-24
内部参数
P,S
PA-25
内部参数
P,S
PA-26
备用
PA-27
使能信号选择及报警电平选择
P,S
0~3
0
PA-28
定位完成范围
P,S
0~3000
10
脉冲
PA-29
电流环比例常数
P,S
500~5000
2400
PA―30
电流环积分常数
P,S
300~2000
1000
PA―31
备用
PA-32
速度环增益变化率
P,S
0~100
13
PA-33
电机额定电流
P,S
0~9.0
6.5
安培
PA-34
备用
PA-35
电机类型选择
P,S
1~18
PA-36
速度环比例常数的最小值(低速)
P,S
1~500
100
PA-37
速度环积分常数的变化率
P,S
0~100
10
PA-38
电机与IPM模块对应的系数
P,S
1~5000
15M:
601
20MN:
601
30MN:
1202
50MN:
1000
PA-39
低速时的电流环积分常数
P,S
1~5000
1
PA-40
速度环积分常数的最小值(低速)
P,S
1~1000
50
PA-41
清除历史报警
P,S
1~2
1
PA-42
自动零偏补偿选择
S
1~2
1
PA-43
最大电流限制参数
P,S
1000~8190
8190
PA-44
备用
S
1~200
1
PA-45
备用
S
0~100
0
PA-46
备用
S
1~100
1
PA-47
误差清除CLE信号开关选择
P
1~2
2
PA-48
脉冲禁止INH信号开关选择
P
1~2
2
PA-49
超程保护开关及电平选择
P,S
1~3
3
PA-50
伺服准备好电平选择
P,S
1~2
1
PA-51
备用
PA-52
备用
PA-53
备用
PA-54
备用
PA-55
备用
PA-56
备用
PA-57
备用
PA-58
备用
PA-59
备用
PA-60
备用
4.2 参数功能
PA-1:
控制方式选择,通过此参数可以选择驱动器的控制方式。
PA-1参数值
控制方式
1
位置控制方式
2
模拟量速度控制方式
3
速度试运行控制方式
4
JOG试
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