H2N伺服驱动器说明书

H2N系列 交流伺服驱动器应用技术手册 (第2版)

宁波海得工业控制系统有限公司

重要提醒

在您准备使用、调试产品之前,请务必阅读下面几项提醒!

1、 H2N系列驱动器为三相交流220V供电,严禁将三相380V市电直接接入

驱动器。否则将直接损耗驱动器,甚至可能造成人身伤害。

2、 请参照说明书,设置正确的电机型号参数PA1,以使驱动器与电机相匹配。 3、 当电机负载的惯量比较大时,请正确设置PA34。

4、 当电机高速起停很频繁时,驱动器需要外加制动电阻。请参照说明书或者

联系我们的技术支持,接入合适的外加制动电阻。 5、 请正确设置电子齿轮比参数PA12,PA13。 6、 请正确设置脉冲指令输入方式参数PA14。

7、 参数PA1,PA14,PA34,PA35的修改,是断电重新上电后生效。 8、 当客户自己制作编码线时,请用双绞屏蔽线,而且编码线的总长度不要

超过15m。

9、 当客户自己制作控制线(连接CN2)时,需要用屏蔽线,且线长不要超过10m, 否则可能发生脉冲丢失现象。

I

本应用技术手册提供H2N系列伺服驱动器的相关信息和参考资料。内容主要包括:

伺服驱动器的安装环境和方法及安全检查 伺服驱动器所有参数的说明 伺服驱动器的控制功能介绍 伺服驱动器的试运行操作说明 应用过程中出现的异常及排除方法

本手册可适用使用者如下:

安装及配线人员 系统试运行调机人员 检查和维护人员

在您未阅读本手册之前,请遵循以下几点:

应用环境无水气、腐蚀性气体及易燃气体 应用环境接地措施良好

接线时严禁将三相动力电与伺服驱动器U、V、W直接相连,否则将损坏驱动器 通电运行时,请勿接触旋转设备、移动或拆除电缆、拆除驱动器

非常感谢您对本产品的支持,请在使用前认真阅读本手册以保证您使用上的正确。如果您在使用方面依然有问题,请咨询经销商或本公司的客服。

II

安全注意事项

使用环境

◆禁止将本系列产品暴露在有水气、腐蚀性气体、可燃性气体等物质的场合使用,否则会导致触电或火灾。

◆禁止将本产品应用于有阳光直射、粉尘、盐粉及金属粉末较多的场合。 ◆禁止将本系列产品应用于有油及药品附着或者滴落的场合。

安装

◆请确认接地端子接地良好,接地电阻小于100欧姆。

◆本产品适用电源为有效值220V的交流电源,请勿将380V三相交流电直接接入。 ◆驱动器的U、V、W为输出端,应与电机相连接,请勿将其与输入电源相连接。 ◆驱动器U、V、W三相输出与电机的三相输入端连接时,切勿接错相序。 ◆配线时,请参照线材选择指示进行配线,否则可能造成火灾。

操作

◆在机械设备开始运转前,请配置合适的参数设定值。若未能调整至合适的正确的设定值,可能会导致机械设备运转失控或发生故障。

◆在电机运转时,禁止触摸任何电机部件、电缆、散热器,否则可能造成人员伤害。 ◆禁止在带电情况下改变或拆除配线、拆除驱动器,防止触电。 ◆电源关闭10分钟内,不得接触接线端子,防止残余电压造成触电。

III

目录

第一章 产品说明........................................................................................................1 1.1 H2N系列..........................................................................................................1 1.2 驱动器外形........................................................................................................1 1.3 驱动器各接口说明.............................................................................................2 1.3.1 P D C端子.................................................................................................2 1.3.2 R S T端子.................................................................................................2 1.3.3 r t端子.......................................................................................................3 1.3.4 U V W PE 端子.........................................................................................3 1.3.5 CN1接口...................................................................................................3 1.3.6 CN2接口...................................................................................................3 1.3.7 CN3接口...................................................................................................3 第二章 安装与接线.....................................................................................................4 2.1 外形尺寸及安装尺寸.........................................................................................4 2.2 安装环境...........................................................................................................5 2.3 驱动器连接端子.................................................................................................6 2.4 安装和配线时的注意事项..................................................................................7 第三章 信号接口及接线..............................................................................................8 3.1 概述...................................................................................................................8 3.2 CN1接口..........................................................................................................8 3.2.1 CN1外形...................................................................................................8 3.2.2 CN1定义...................................................................................................9 3.3 CN2接口..........................................................................................................9 3.3.1 CN2外形...................................................................................................9 3.3.2 CN2定义.................................................................................................10 3.4 输入输出接口类型...........................................................................................11 3.4.1 数字信号输入接口....................................................................................11 3.4.2 数字信号输出接口....................................................................................11 3.4.3 脉冲指令输入接口....................................................................................12 3.4.4 模拟量输入接口.......................................................................................13 3.4.5 编码器信号输出接口................................................................................13 3.4.6 编码器Z信号集电极开路输出接口..........................................................15 3.4.7 光电编码器信号输入接口.........................................................................15 3.5 标准接线方式..................................................................................................15 3.5.1 位置控制下标准接线图............................................................................15 3.5.2 速度/转矩模拟量控制下标准接线图.........................................................17

IV

第四章 面板显示和操作............................................................................................18 4.1 驱动器面板说明...............................................................................................18 4.2 主菜单.............................................................................................................19 4.3 状态及参数监控模式(DP--).........................................................................19 4.4 参数修改模式(PA--)....................................................................................20 4.5 参数管理模式(EE--)....................................................................................21 4.6 速度试运行模式(SR--).....................................................................................22 4.7 点动运行模式(JR--).........................................................................................22 4.8 模拟量自动调零...............................................................................................23 第五章 运行..............................................................................................................24 5.1 空载检测调试..................................................................................................24 5.1.1 驱动器上电..............................................................................................24 5.1.2 空载点动试运行.......................................................................................25 5.1.3 空载试运行调试.......................................................................................26 5.2 位置控制.........................................................................................................27 5.2.1 简单位置定位系统....................................................................................27 5.2.2 位置控制相关的参数................................................................................29 5.2.3 输入电子齿轮比.......................................................................................31 5.2.4 位置控制增益设定....................................................................................32 5.3 系统增益调试..................................................................................................33 5.3.1 增益调整的一般步骤................................................................................33 5.3.2 速度环比例增益调整................................................................................34 5.3.3 位置环比例增益调整................................................................................34 5.4 电磁制动器......................................................................................................35 5.4.1 电磁制动器的作用....................................................................................35 5.4.2 电磁制动相关的参数................................................................................35 5.4.3 电磁制动器的使用....................................................................................35 5.5 工作时序...........................................................................................................36 5.5.1 电源接通时序...........................................................................................36 5.5.2 伺服使能动作时序....................................................................................37 5.5.3 伺服使能报警时序....................................................................................38 5.6 启动停止特性..................................................................................................39 5.6.1 负载惯量与启停频率................................................................................39 5.6.2 调整方法..................................................................................................40 第六章 参数..............................................................................................................41 6.1 参数一览表......................................................................................................41 6.2 参数内容.........................................................................................................44

V

第七章 驱动器适配电机型号代码表..........................................................................52 7.1 H2N-LD驱动器适配电机型号代码表..............................................................53 7.2 H2N-DD驱动器适配电机型号代码表..............................................................54 7.3 H2N-TD驱动器适配电机型号代码表..............................................................55 7.4 H2N-FD驱动器适配电机型号代码表..............................................................56 7.5 H2N-GD驱动器适配电机型号代码表..............................................................57 第八章 报警和保护功能............................................................................................58 8.1 报警代码一览表...............................................................................................58 8.2 报警原因和处理方法.......................................................................................59 第九章 与海得伺服电机编码器的连接......................................................................62 第十章 与HD-CNC990系统的连接.........................................................................63

VI

第一章 产品说明

1.1 H2N系列

H2N系列驱动器包含H2N-LD, H2N-DD, H2N-TD, H2N-FD, H2N-GD共5款产品。 功率接口P / D / C, R / S / T, r / t, U / V / W / PE用的都是针孔式接口。 信号接口CN1 / CN2 / CN3是DB接口。 各型号驱动器的功率等级差别,见表1-1。

表1-1 H2N系列驱动器功率等级表 型号 H2N-LD H2N-DD H2N-TD H2N-FD H2N-GD

IPM大小(A)

15 20 30 50 65

适用功率等级

(kw) 0.6 0.9 1.5 2.5 3.5

1.2 驱动器外形

H2N-TD/ FD/ GD外形结构完全相同,都是含P/ D/ C, R/ S/ T/ r/ t ,U/ V/ W/ PE, CN1, CN2, CN3接口。

H2N-DD, 没有P/ D/ C接口,没有CN3接口,其它与H2N-TD相同。

H2N-LD为单相输入,只有R/ T/ r/ t接口,且同样没有P/ D/ C接口,没有CN3接口。 H2N系列驱动器外形如图1-1所示。

1

H2N-TD

图1-1 H2N系列驱动器外观示意图

注1:H2N-LD/DD没有P/D/C接口,没有CN3接口。 注2:H2N-LD为单相输入,功率接口是R/T。

1.3 驱动器各接口说明

1.3.1 P D C端子

1、P D C是制动电阻接线端子。

2、严禁直接连接P C端子,会损坏驱动器。

3、当P与D连接时,为驱动器内部制动电阻有效。驱动器默认接线为PD相连。 4、当需要外加制动电阻时,电阻接在P与C这两个端子间;

5、当P与D连接,且客户在D与C间接有外加制动电阻,则是驱动器内部制动电阻与外加制动电阻并联制动。

1.3.2 R S T端子

R S T是三相AC220V电源接线端子,无相序要求。

严禁把3相380V市电直接接到驱动器RST端子,会损坏驱动器。 H2N-LD驱动器为单相输入,只有R T 端子。

2

1.3.3 r t端子

r , t是驱动器控制部分供电端子,要求AC220V。 严禁接入380V市电,会损坏驱动器。

1.3.4 U V W PE 端子

U V W PE是驱动器动力输出端子,连接电机对应端口。

驱动器连接到电机的动力线一般是由厂家直接提供。当客户需要自己做动力线时,请选择合适的线型,并需确保U V W PE不接错,否则容易发生电机失控现象。

详细信息请参照表2-3、表2-4。

1.3.5 CN1接口

CN1是编码器信号接口,用于接收伺服电机的位置信号。 H2N系列驱动器,只适配增量型编码器。

增量型编码器包括A、B、Z、U、V、W共6路信号,每路信号采用差分输出。 编码器线数为2500CPR,信号输出形式为普通15线输出。 具体定义请参照表3-1。

1.3.6 CN2接口

CN2是上位系统控制接口。具体定义请参照表3-2。

1.3.7 CN3接口

CN3是通讯接口,暂时为预留接口。

3

第二章 安装与接线

本章主要说明H2N系列伺服驱动器存储和安装的环境、安装注意事项,以及接线的各种注意事项。

1、如果产品在运输过程中出现严重损坏的,务必不能安装上电,请及时联系供应商以更换;

2、严禁将3相380V市电直接接到驱动器RST端子。 3、严禁将380V电接到驱动器rt端子。 4、请将PE端子接机床外壳,并接地。

2.1 外形尺寸及安装尺寸

驱动器外形尺寸如图2-1及表2-1所示。

图2-1 H2N系列驱动器外形尺寸示意图

表2-1 H2N系列驱动器具体尺寸表

H2N系列驱动外形尺寸

型号 长C(mm) 宽D (mm)

纵深E(mm)

散热片厚度(mm)

H2N-LD 162 77 162 16 H2N-DD 170 77 172 16 H2N-TD 185 82 182 21 H2N-FD 200 92 186.2 31 H2N-GD

215

105

207

29.5

4

驱动器安装尺寸如图2-2及表2-2所示。

图2-2 H2N系列驱动器安装尺寸示意图

表2-2 H2N系列驱动器安装尺寸数据表

安装尺寸

型号 H2N-LD H2N-DD H2N-TD H2N-FD H2N-GD

A(mm) 60 60 65 75 88

B(mm) 152 160 175 189.3 203.5

2.2 安装环境

本系列驱动器产品使用的环境温度为 0℃~55℃。最佳环境温度范围为0℃~40℃,若环境

温度超过45℃以上时,请置于通风良好的场所。

如果本

产品装配在密闭空间内,请确认密闭空间的大小及通风条件必须让所有内部使用的电子装置没有过热的危险。除此之外,使用的条件还包括以下几点:

1、工作环境湿度:40%~80%以下(无结露) 2、使用环境无高温发热装置 3、使用环境无水滴、灰尘及油性灰尘 4、使用环境无腐蚀、易燃性的气体或液体

5

5、使用环境无漂浮性的尘埃及金属微粒 6、工作场所无强烈的电磁噪声干扰 7、固定安装位置振动小于0.5G

2.3 驱动器连接端子

表2-3

伺服驱动器各连接端子名称及作用

端子记号 名称 说明

R、S、T

主回路 连接三相交流电源。

电源输入端 (根据产品型号,选择适当的电压规格) r、t

控制回路 连接单相交流电源。

电源输入端

(根据产品型号,选择适当的电压规格)

连接至伺服电机(颜色与电机定义相关,此为默认)

端子记号

连接线颜色

U、V、W、

电机输出 U 棕 PE

连接端子

V 黑 W

PE 黄绿双色

PE 接地端子 连接至电源地线以及电机的地线 CN1 编码器信号端子 连接至电机的编码器,参见3.2节 CN2 控制信号端子 连接上位数字控制器,参见3.3节 CN3

通讯连接端子

连接个人电脑(PC或NOTEBOOK)

表2-4

伺服驱动器各端子配线规格

端子符号 端子名称 电缆规格 R、S、T 主电路电源 1.5~2.5mm2 r、t 控制电源 0.5~1 mm2 U、V、W

电机输出连接端子

1.5~2.5 mm2 PE 接地端子 1.5~2.5 mm2

CN1 编码器信号端子 ≥0.14 mm2 ,14芯双绞屏蔽线 CN2

控制信号端子

≥0.14 mm2 ,双绞屏蔽线

6

2.4 安装和配线时的注意事项

1、检查主电源R、S、T与控制电源r、t的电源规格和接线是否正确,按照适用的电压规格进行接线。

2、确认伺服电机输出U、V、W端子相序接线是否正确,是否与电机相应端子一一对应,如果接错,电机可能不转或者发生飞车。

3、由于伺服电机流过高频开关电流,因此漏电流相对较大,电机接地端子必须与伺服驱动器接地端子PE相连并良好接地,同时接地线要粗,成单点接地。

4、电源切断后,由于驱动器内部有大容量的电解电容,仍含有大量的电荷,请不要接触 R、S、T 及 U、V、W 这六条动力线。请等待10分钟以上,充电灯熄灭后,方可接触伺服驱动器或电机。

5、输入输出信号线和编码器信号线,请使用推荐的电缆或相似的屏蔽线,配线长度为:输入输出信号线小于3m,编码器信号线小于20m。接线时按最短距离连接,越短越好。如果要超过20米,请使用线径大一倍的信号线,以确保信号不会衰减太多

6、R、S、T 和 U、V、W 六条动力线不要与其它信号线靠近,尽可能间隔 30 厘米以上,请勿在同一管道中通过,亦不可扎在一起。

7、确认输出信号的继电器吸收用的二极管的方向连接正确,否则会造成故障,无法正常使用。

8、请安装非熔断型断路器(NFB),使驱动器故障时能及时切断外部电源。 9、长时间不使用,请切断电源。

10、旋转方向定义:面对电机轴伸,转动轴逆时针旋转为CCW方向,转动轴顺时针旋转为CW方向。一般称 CCW 为正方向,CW 为负方向。

图2-3

伺服电机旋转方向定义

7

第三章 信号接口及接线

信号端子包括CN1, CN2, CN3。其中CN3为通讯接口,暂为预留接口。 本章主要给出CN1, CN2接口的定义与含义,以及3种标准接线方式。

3.1 概述

1、CN1是编码器信号接口,用于接收伺服电机的位置信号。 2、H2N系列驱动器,只适配2500线的增量型光电编码器。

3、增量型编码器包括A、B、Z、U、V、W共6路信号,每路信号采用差分输出。信号输出形式为普通15线输出。

4、CN2为上位控制接口,用于接收上位控制系统的控制信号,以及输出上位控制系统所需的反馈信号。

5、上位控制系统的控制信号一般包括脉冲信号PULS+, PULS-, 方向信号SIGN+, SIGN-, 模拟速度指令输入信号AS+, AS-, 驱动使能信号SON等。

6、上位控制系统所需反馈信号一般包括A B Z差分反馈信号A+, A-, B+, B-, Z+, Z-, Z信号OC输出信号CZ, 伺服报警信号ALM+, ALM-等。

3.2 CN1接口

3.2.1 CN1外形

8

7

6

5

4

3

291

[1**********]0

CN1连接器(公)背面接线端

图3-1 CN1外形示意图

8

3.2.2 CN1定义

表3-1 CN1定义

端子号

标识

信号名称 1 A+ 编码器A信号

9 A- 2 B+ 编码器B信号

10 B- 3 Z+ 编码器Z信号

11 Z- 14 U+ 编码器U信号

6 U- 13 V+ 编码器V信号

5 V- 4 W+ 编码器W信号 12 W- 7 +5V 5V电源 8 GND 电源公共地 15

PE

屏蔽地线

3.3 CN2接口

3.3.1 CN2外形

9

8

7

6

5

4

3

2

1

[***********][**************]9

CN2连接器(公)背面接线端

图3-2 CN2外形示意图

9

3.3.2 CN2定义

表3-2 CN2定义

端子号 标识 信号名称 19 OA+ 编码器A相信号

10 OA- 11 OB+ 编码器B相信号

1 OB- 2 OZ+ 编码器Z相信号

12 OZ- 4 CZ 编码器Z相集电极开路输出

6 DGND 编码器公共地 16 COM+ 输入I/O口电源正极 14 SON

伺服使能

17 ZCLAMP/ 零速钳位/偏差清零/ CLE/SC1 内部速度选择1 8 SC2 内部速度选择2 7 ALRS 报警清除 23 DOCOM 输出I/O口公共地 21 ALM 伺服报警

22 BRK 机械机械制动器释放 20 COIN 定位完成 / 速度到达 13 AS+ 模拟速度/转矩指令输入 3 AS- 5,15 AGND 模拟地

26 PULS+ 指令脉冲PLUS输入

18 PULS- 24 SIGN+ 指令脉冲SIGN输入 25 SIGN- 9

PE

屏蔽地线

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3.4 输入输出接口类型

3.4.1 数字信号输入接口

数字信号输入接口电路一般由光电耦合器、开关、继电器以及集电极开路接法的三极管等元件组成,如下图所示。

伺服驱动器侧

图3-3

数字信号输入接口电路类型type1

1、直流电源DC12~24V,由用户提供,可供电电流最小为100mA 2、注意电源极性不可接错,否则将损坏驱动器。

3.4.2 数字信号输出接口

数字信号输出接口电路采用光电耦合器与继电器或光电耦合器连接,实现数字信号的隔离传送。

图3-4

数字信号输出接口电路类型type2

1、直流电源DC5~24V,由用户提供。注意电源极性,不可接反,否则将损坏伺服驱动器。 2、光耦输出为集电极开路形式,可通过最大电流为50mA,外部最大直流电压为25V。用户端负载必须满足这一电压电流限制条件,否则将损坏驱动器。

3、当使用继电器等电感性负载时,需在电感性元件两端并联续流二极管,注意二极管的极性;若极性反接,则会损坏驱动器。

11

3.4.3 脉冲指令输入接口

脉冲指令可使用集电极开路或者差分驱动两种输入方式,差分驱动方式不易受干扰,其最大输入脉冲为500kppr,集电极开路方式最大输入脉冲为200kppr。为了可靠的传递脉冲量信号,建议采用差分驱动方式。

1、差分驱动输入方式示意图

差分驱动方式下,上位机控制器信号输出驱动芯片选用采用 AM26LS31、MC3487 或类似的 RS422 线驱动器。

图3-5

脉冲信号输入接口类型(差分输入方式)type3

2、单端驱动输入方式示意图

图3-6

脉冲信号输入接口类型(单端输入方式)type3

采用单端驱动输入方式时,直流电源由用户提供;注意电源极性,不可接反,否则将损坏伺服驱动器

采用单端驱动输入方式,将降低动作频率;根据脉冲量输入电路,驱动电流在10~15mA,用户根据自身提供的直流电源电压,可确定所需电阻R的阻值。

12

3.4.4 模拟量输入接口

模拟量输入有差分输入和单端输入两种方式,差分输入方式可抑制共模干扰,建议采用差分输入方式。该系列驱动器具有模拟速度和模拟转矩两路模拟量指令输入,模拟电压范围为-10V~+10V,输入阻抗值约为10KΩ。模拟输入存在一定的零偏量,可通过调节参数进行补偿。

图3-7

模拟量输入接口类型(差分输入方式)type4

图3-8

模拟量输入接口类型(单端输入方式)type4

1、差分输入方式下,与上位控制器连接需要3根连接线。 2、单端输入方式下,与上位控制器连接需要2根连接线。 3、输入电压不可超出电压范围-10V~+10V,否则将损坏驱动器。

4、此接口为非绝缘、非隔离输入接口,建议采用屏蔽电缆连接,减小噪声干扰。

3.4.5 编码器信号输出接口

驱动器将电机编码器反馈的位置脉冲信号,经差分驱动器AM26LS31输出到上位控制器的输入引脚。用户端可采用两种形式接受编码器A、B、Z相信号。

上位控制器采用长线线接收器IC与驱动器相连接口电路图如下:

13

图3-9

编码器位置反馈输出信号接口(上位机采用长线接收器)type5

上位控制器可采用与AM26LS32等效IC做接收器,必须并联终端电阻,阻值范围220Ω~470Ω。

驱动器编码器的公共地线(GND)必须与上位机的信号地线相连。

上位控制器采用高速光耦接收编码器输出信号时,上位机输入端需串联限流电阻,阻值约为220Ω,具体接口电路图如图3-10示:

图3-10 编码器位置反馈输出信号接口(上位机采用高速光耦)type5

此接口为非绝缘、非隔离输出接口

14

3.4.6 编码器Z信号集电极开路输出接口

驱动器将编码器零位Z信号通过三极管集电极开路的接口形式输出到上位控制器。针对编码器零位信号Z脉冲,脉宽较窄,建议使用高速光耦接收。其具体接口电路图如图3-11示:

图3-11 编码器Z信号集电极开路输出type6

此接口为非绝缘、非隔离输出接口,其输出最大电流为50mA。

3.4.7 光电编码器信号输入接口

伺服驱动器采用与AM26LS32等效IC做编码器差分输入信号的接收器,其接口电路如图

3-12所示:

图3-12 编码器信号输入电路接口类型type7

此接口为非绝缘、非隔离输入接口。

3.5 标准接线方式

3.5.1 位置控制下标准接线图

15

3 PHASEAC220V

伺服使位置偏差清零内部速度选择高报警清除

伺服报机械制定位完成

DO公共端

位置指令 PULS位置指 SIGN

A

编码器B 信号输出ZZ信号开路输编码器信号接图3-13 位置控制下标准接线图

16

速度/转矩模拟量控制下标准接线图

3 PHASEAC220V

伺服使内部速度选择低内部速度选择高报警清除

伺服报机械制定位完成

DO公共端

速度/转矩模拟指(-10V~+10V)

A

编码器B 信号输出ZZ信号开路输编码器信号接图3-14 速度/转矩模拟量控制下标准接线图

17

3.5.2

第四章 面板显示和操作

本章用于说明H系列伺服驱动器的面板状态显示以及面板各项操作的方法。

4.1 驱动器面板说明

面板由6个LED数码管显示器和4个按键 组成,用来显示系统各种

状态和参数设置等。操作采用以主菜单逐层展开的分层操作方式。面板具体界面如图4-1及表4-1所示:

AC 220V

H2N-TD

图4-1 表4-1

符号 Power Run

名称 电源指示灯 运行指示灯 增加键

操作面板结构指示图 操作面板按键功能说明

功能

点亮时说明控制电源回路电容已充电

点亮时说明主电源回路电容已充电,驱动可正常工作 菜单前进或增加监控码、参数值和设定值。长按有重复效果,保持时间越长,重复速率越高。

菜单后退或减小监控码、参数值和设定值。长按有重复效果,保持时间越长,重复速率越高。 退出菜单或操作取消 进入菜单或操作确定

减小键 退出键 确定键

Enter

注:如果6个数码管的显示闪烁,表示发生报警。

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4.2 主菜单

第一层是主菜单,共有6种方式,用、改变方式,按键进入选定方式的第2层,执行具体的操作;按第2层退回第1层。

状态监视参数设置 参数管理辅助功能第1层(主菜单)

图4-2

第一层菜单方式选择操作框图

4.3 状态及参数监控模式(DP--)

在主菜单下选择状态监视方式“dp-”,并按进入监视方式。如下图所示,共有

19种监控及显示状态,用户用↑↓选择需要的监控的内容,再按键,可进入具体的监控和显示状态。

19

图4-3 监视方式操作框图

4.4 参数修改模式(PA--)

在第1层中选择“PA -” ,并按进入参数设置方式。按键对参数号进行加减,按进入修改参数值。按↑键可以修改参数值。参数值被修改时,最右边的LED数码管小数点点亮,按Enter确定修改数值有效,此时右边的LED数码管小数点熄灭,修改后的数值将立刻反映到控制中。按←回上层菜单。

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图4-4

参数设置操作框图

4.5 参数管理模式(EE--)

在第1层中选择“EE - ”并按Enter键进入参数管理方式。选择操作模式,按,并保持3秒以上,显示器显示“FInISh” 表示操作成功,

若显示“Error”,则表示操作失败。按键返回。

图4-5

参数管理操作框图

•EE-set 参数写入,表示将参数表中的参数写入EEPROM的参数区,不受断电影

响,永久保存。

•EE-rd 参数读取,将EEPROM的参数区的数据读到参数表中。当用户对修改后

的参数不满意或参数被调乱时,执行该操作,可恢复成刚上电的参数。

•EE-def 恢复缺省值,表示将所有参数的缺省值(出厂值)读到参数表中,并写入

21

到EEPROM的参数区中,下次上电将使用缺省参数。当用户将参数调乱,无法正常工作时,可进行该操作。要注意的是,在恢复缺省参数后,应该修改电机证型号代码参数(参数PA1)以匹配正在使用的电机。

4.6 速度试运行模式(SR--)

在第1层中选择Sr - ,按进入速度试运行模式。该模式下提示符为S,数值单位是r/min,系统处于速度试运行控制方式。速度指令由按键提供,用、可以改变

速度指令,电机按给定的速度运行。

图4-6

速度试运行操作框图

4.7 点动运行模式(JR--)

在第1层中选择Jr - ,按Enter键进入JOG运行方式,即点动方式。JOG运行提示符为J ,数值单位是r/min,系统处于点动控制方式。J0G速度由参数PA21设置。按↑并保持,电机按JOG速度运行,松开按键,电机停转,保持零速;按键并保持,电机

按负的JOG速度运行,松开按键,电机停转,保持零速。

图4.7

JOG运行操作框图

22

4.8 模拟量自动调零(AU)

使用该操作后,驱动器自动检测速度模拟量零偏(或转矩模拟量零偏),将零偏值写入PA45(或者PA39),并保存到EEPROM中。在第1层中选择“AU-”,并按键进入

自动调零操作方式。

图4-8

模拟量自动调零操作框图

23

第五章 运行

5.1 空载检测调试

空载调试的主要目的是为了避免驱动器与伺服电机工作不正常,导致对伺服驱动器或者机械部件造成伤害。特别指出,需将电机轴心上的联轴器及相关的配件拆除,避免伺服电机运转时轴心上未拆除或未连接好的配件飞脱,造成人员伤害或损坏设备。

在电机空载调试前(未供电),请仔细检查以下事项: 1、驱动器的外观是否存在明显损毁的情况

2、各类配线是否正确,尤其是R、S、T的接线以及U、V、W、PE端子是否与电机一一对应,各接线端子连接处是否绝缘良好。

3、驱动器内部是否存在异物,如导电性、可燃性物体。

4、确认电磁制动器能否正常工作,即立即停止运行及电源切断回路是否正常。 5、确认伺服驱动器和电机外加电压是否正确。

6、确认电缆是否与机件接触,避免运行时发生磨耗或存在拉扯现象。 7、确认伺服电机和驱动器已可靠接地。

在空载运行调试时,请仔细检查以下事项: 1、电源指示灯与LED显示是否有异常。

2、确认各项参数设定是否正确,避免因系统的机械特性不同产生误动作,请不要对参数进行极端的设定。

3、参数设定时,请确定伺服系统处于未运转(停机)的工况下,否则容易导致故障发生。 4、伺服电机是否存在振动现象或运转声音过大。

5、确认继电器动作时,存在接触的声音或其他继电器动作的声音,若无,请与厂商联系。

5.1.1 驱动器上电

接通控制电源(主电源暂不接通),LED显示器点亮。若有报警出现,请检查接线。 再接通主电源,Run指示灯点亮。若Run指示灯不亮,或者出现报警,请检查接线,或更换驱动器。

24

5.1.2 空载点动试运行

为了安全起见,点动JOG运行速度设定在低速100转以下。点动速度设定参数为PA-21,JOG运行以此参数做为运转速度。 1. 参数设置

表5-1

参数 PA04 PA20 PA21 PA40 PA41 PA53

名称 控制方式 驱动禁止 点动运行速度 加速时间常数 减速时间常数 SON使能控制

JOG试运行模式参数设定表 设定值 4 1 100 适当 适当 1

缺省值 0 1 120 0 0 0

设定说明

设定为点动JOG控制方式 忽略CW和CCW驱动禁止 设定JOG运转速度 减小加速冲击 减小减速冲击

在无外加使能的情况下,强制使能

2. 运行

设置参数后(PA53=1),伺服驱动器使能,指示灯Run点亮,此时驱动器和伺服电机处于零速运行状态。

进入主菜单第一层,选择点动运行“Jr”,按Enter键进入JOG运行控制菜单。LED显示界面如下所示:

进入JOG控制菜单后,按下减小键并保持,电机按点动速度反转运行(CW方向),松开按键,电机停转,并保持零速;按下增加键并保持,电机按点动速度正转运行(CCW方向),松开按键,电机停转,保持零速。

J 0.0 (r/min)

25

图5-1

空载点动模式示意图

5.1.3 空载试运行调试

请确认伺服驱动器和电机基座已紧固安全,防止电机高速试运行时产生反作用力造成危害。 1. 参数设定

表5-2

参数 PA04 PA20 PA53 2. 运行

设置参数后(PA53=1),伺服驱动器使能,指示灯Power,Run点亮,此时驱动器和伺服电机处于零速运行状态。

进入主菜单第一层,选择点动运行“Sr”,按Enter键进入速度试运行方式下的速度控制菜单,其速度指令由小键盘提供,最小给定速度为0.1r/min。LED显示界面如下所示:

S 0.0 (r/min)

名称 控制方式 驱动禁止 SON使能控速度调试试运行模式下所需参数设定表 设定值 3 1 1

缺省值 0 1 0

设定说明

试运行控制方式,速度指令来源于键盘 忽略CW和CCW驱动禁止 在无外加使能的情况下,强制使能

调试人员可通过上升或者下降键增加或者减小速度指令,电机按键盘输入速度指令进行运行。正指令表示电机正转(CCW方向),负指令表示电机反转(CW)方向。

26

图5-2

空载试运行模式示意图

5.2 位置控制

位置控制模式主要被应用于精密定位的场合。在进行位置定位调试前,请确认以下事项: 1、请确认伺服驱动器和上位控制器接线正确可靠。

2、请确认伺服驱动器和电机基座已紧固安全,防止电机运转速度发生变化时产生的反作用力造成危害。

5.2.1 简单位置定位系统

一个简单的位置定位系统只需一组驱动器使能和驱动禁止输入信号,两组位置脉冲指令输入信号,一组伺服驱动器准备好和伺服报警输出信号,就可以构成。

其简单的接线图如图5-3所示。

27

3P AC

DC 12~24V伺服使能

伺服报位置指令PULS

位置指令SIGN

图5-3

简单位置定位系统接线图

注:详细的位置控制下标准接线图请参见章节3.5.1

28

5.2.2 位置控制相关的参数

表5-3

参数 PA04 PA09 PA10 PA11 PA12 PA13 PA14 PA15 PA16 PA17 PA18 PA19 PA20 PA53

1. 脉冲指令输入方式

上位控制器采用脉冲指令通过驱动器来控制电机的运转与定位,一般的上位系统输出的脉冲有3种方式:符号+脉冲方式;双脉冲方式;正交脉冲方式。

H2N系列驱动器支持这3种脉冲方式输入,由参数PA14来选择相应的脉冲指令输入形式,其具体输入形式详见表5-4,其中箭头表示计数沿。PA15可用于更改脉冲计数方向。

位置脉冲由CN2的PULSE+(26)、PULSE-(18)和SIGN+(24)、SIGN-(25)端子输入。接口形式及定义请参见3.3.2章节。

29

位置控制模式相关参数及其设定值

参数范围

0 0~1000 0~100 1~1000 1~32767 1~32767 0~2 0~1 0~30000 0~30000 0~1 0~30000 0~1 0~1

缺省值 0 50 0 0 1 1 0 0 20 400 0 0 0 0

单位 Hz % ms 100脉冲 0.1mS

适用 P P P P P P P P P P P P P ALL

名称

控制方式 位置比例增益 位置前馈增益 位置前馈滤波时间常数 指令脉冲电子齿轮分子 指令脉冲电子齿轮分母 指令脉冲输入方式 位置指令脉冲取反 定位完成范围 位置超差检测范围 位置超差错误无效控制位 位置指令平滑滤波器 驱动禁止 SON使能控制

表5-4 系统位置脉冲指令输入方式及相应波形

2. 位置指令平滑滤波器

平滑滤波器可提供对运动命令脉冲的平滑化处理。当上位控制器无加减速功能、电子齿轮

比设定较大、系统负载惯量较大或者指令频率较小时,可设置参数PA19,对指令脉冲进行平滑滤波,使得脉冲频率变化

更加平滑稳定,位置指令不会丢失,但会存在指令延迟现象。PA19设置为零时,表示该滤波器不起作用。参数值表示频率由0上升至63%的位置指令频率的时间。其滤波前后的频率变化演示如图5-4所示:

图5-4

30

滤波前后位置脉冲信号频率变化示意图

5.2.3 输入电子齿轮比

上位机控制器其指令脉冲的给定未能考虑到传动系统的传动比或电机编码器形式等几种控制信号参数的比例。通过对电子齿轮比的设置,我们可以实现上位控制器输出的单位控制脉冲命令与传动装置移动距离的比例对应关系。

上位机与驱动器满足如下的匹配关系:

PA12/PA13 *上位机系统中1mm对应的脉冲数P = 丝杆转一圈所需要的脉冲数F2 / 丝杆螺距S,即PA12/PA13 *P = F2/S,由此可得:

PA12/PA13=F2/(P*S)

对于H系列的伺服驱动器,所用编码器是2500ppr,经程序4倍频,则电机转一圈对应的脉冲数为F1=4*2500=10000。

1、 伺服电机与丝杆直接相连(电机转1圈,丝杆转1圈)

a. 若数控系统里编程是10mm发10000个脉冲,则P=10000/10=1000; b. 电机转一圈,丝杆转一圈。丝杆转一圈所需脉冲数F2=F1=10000; c. 丝杆螺距为6mm,S=6;

则PA12/PA13= F2/(P*S)=10000/(1000*6)=5/3。 可设置PA12=5,PA13=3。

2、 伺服电机与丝杆之间有减速箱(例如电机转5圈,丝杆转3圈)

a. 若数控系统里编程是10mm发10000个脉冲,则P=1000;

b. 电机转5圈,丝杆转3圈。丝杆转一圈所需脉冲数F2=F1*5/3==50000/3; c. 丝杆螺距为6mm,S=6;

则PA12/PA13= F2/(P*S)=50000/3/(1000*6)=25/9。 可设置PA12=25,PA13=9。

注:H系列伺服驱动器提供两组动态电子齿轮比,可进行在线切换,当参数PA51设置为1时,CN2控制信号输入端子的15脚复用为动态电子齿轮切换控制开关。当CN2-15引脚OFF时,系统选用的电子齿轮比为PA12/PA13。当CN2-15引脚ON时,系统选用的电子齿轮为PA52/PA13。电子齿轮的分母都是一样的。

31

5.2.4 位置控制增益设定

因为位置控制回路的内回路包含速度回路,因此在设定位置控制单元时,请使用者以手动操作的方式先将速度控制单元的参数设定完成。

表5-5

参数 PA-09

名称 位置比例增益

位置控制增益参数及其设定值

参数的意义

增加此值可以提高位置回路的响应频率

降低相位落后误差,提高响应速度

加减速更平滑,减小位置响应超调量

参数范围 0~1000

缺省值 50

PA-10 位置前馈增益 0~100 0

PA-11 前馈平滑滤波器 0~1000 0

受到速度回路响应频宽的限制,位置回路的频宽不可超过速度回路,建议fp ≤ fv/4。 其中fv为速度响应频宽(Hz),fp为位置响应频宽(Hz)。

图5-5

位置控制单元结构示意图

位置比例增益值加大,可提高系统的刚性,提升位置应答性并缩小位置控制的误差;但增益值设置过大,导致系统响应相位边界过小时,电机转子会来回转动震荡,此时,需减小比例增益值。

当负载扭矩过大时,过小的增益值将无法满足位置追踪的误差要求,此时可改变前馈增益PA-10,可有效降低位置动态追踪误差。

32

5.3 系统增益调试

伺服驱动器系统包括三个控制回路,分别是最外层的位置控制环、中间的速度控制环以及最内层的电流控制环,其具体的架构框如图5-6所示:

图5-6

伺服驱动器闭环控制系统架构框图

内层的控制环的频宽一定要比外层的高,否则系统将不稳定,造成电机振动,转轴来回摆动,有较大的噪声且响应性能较差。

因此,三个环路的频宽大小一定要选择正确,一般情况下,电流环的响应频宽最大,位置环的频宽最小。

电流环频宽为系统内部设定,用户无法改变。因此,在参数设定时,使用者对速度环频宽和位置环频宽的选择一定要合理。否则将出现内外环频宽不匹配的情况。

5.3.1 增益调整的一般步骤

由于伺服电机所带的负载的惯量、刚性以及阻尼等根据应用条件的不同会发生较大的变化,系统默认的参数将不能取得最佳的响应。因此,必须根据系统的机械刚性和应用场合来对伺服驱动器的速度和位置响应频宽进行设置。

对于一个稳定的系统而言,如果更改其中一个参数的设置,则其他相关的参数也应该做出

进一步的调整,以达到最佳效果,切勿仅对某一参数进行较大的更改。我们一般遵循以下操作规则。

33

表5-6

1 2 3

驱动器闭环参数设置的基本规则

提高响应速度 加大速度环比例增益 减小速度环积分时间常数 加大位置环比例增益

抑制振动和超调 降低位置环比例增益 增大速度环积分时间常数

降低速度环增益

5.3.2 速度环比例增益调整

1、将速度积分时间常数设定为较大值。

2、在电机不产生振动和噪声的情况下加大速度比例增益,若发生振动,可适当减小。 3、在电机不产生振动和噪声的情况下减小速度积分时间常数,若发生振动,可适当加大。 4、若机械系统发生共振,无法得到系统的响应特性,可通过调整转矩低通滤波常数抑制共振之后,重复上述步骤,以得到较好的速度和位置响应特性。

5.3.3 位置环比例增益调整

1、将速度积分时间常数设定为较大值。

2、在电机不产生振动和噪声的情况下加大速度比例增益,若发生振动,可适当减小。 3、在电机不产生振动和噪声的情况下减小速度积分时间常数,若发生振动,可适当加大。 4、在电机不产生振动和噪声的情况下加大位置比例增益,若发生振动,可适当减小。 5、若需要更短的定位时间和更小的定位误差,可适当调整位置前馈增益和位置前馈滤波时间常数。

6、若机械系统发生共振,无法得到系统的响应特性,可通过调整转矩低通滤波常数抑制共振之后,重复上述步骤,以得到较好的速度和位置响应特性。

34

5.4 电磁制动器

5.4.1 电磁制动器的作用

电磁制动器用于锁定与电机相连的垂直或倾斜的工作台,防止掉电后工作台跌落。 制动器只用于保持工作台,不可用于减速。

5.4.2 电磁制动相关的参数

表5-7

参数

电磁制动器使用的基本参数及其设定值

参数范围 0~200 0~200 0~3000

缺省值 0 50 100

单位 10ms 10ms r/min

适用

ALL ALL ALL

名称

PA47 电机静止时电磁制动器动作延时时间 PA48 电机运转时电磁制动器动作延时时间 PA49 电机运转时电磁继电器动作速度

5.4.3 电磁制动器的使用

电磁制动器与驱动器的连接如图5-7所示:

图5-7

电机的制动器与伺服驱动器间的接线图

驱动器制动信号BRK连接继电器线圈,继电器触点与电磁制动器电源相连。制动器电源由用户提供,并需要较大的容量,确保电磁制动器能可靠动作。建议安装浪涌吸收器来抑制继电器通断动作产生的浪涌电压,或者采用二极管作为浪涌吸收器,但会造成部分制动延时。

35

电磁制动器控制时序如图5-8所示:

图5-8

BRK输出时间的说明:

1、伺服使能信号SON OFF后,经过参数PA48设定的时间且电机转速高于参数PA49的设定值时,BRK输出OFF。

2、伺服使能信号SON OFF后,尚未到达参数PA48设定的时间但电机的转速已经低于PA49参数的设定值时,BRK输出OFF。

电磁的制动器控制及其动作时序图

5.5 工作时序

5.5.1 电源接通时序

1、控制电源需先于或者同时与主电源接通。

2、主回路电源接通后,大约延时1.2秒,伺服准备好信号(SRDY)ON,此时驱动器可接收来自上位控制器的伺服使能信号(SON)。驱动器检测到SON信号有效后,功率电路开启,电机处于可运行状态。若驱动器检测到的SON信号无效或者有报警,则功率电路关闭,电机处于自由状态。

3、尽量避免系统电源频繁接通关断。

36

图5-9

伺服驱动器上电动作时序图

注:上位控制器的伺服使能信号SON虽然很早到来,但是驱动器并未接收,直到驱动器发出伺服准备好SRDY信号5ms之后,驱动器才接收伺服使能信号SON。

5.5.2 伺服使能动作时序

1、电机静止时伺服使能ON/OFF的动作时序

电机静止时,伺服使能OFF,这时电机继续通电以保持位置,制动器从释放到制动,稳定

一段时间(PA47)之后,撤除电机供电。

图5-10 伺服驱动器静止使能时序图

37

2、电机运转时伺服使能ON/OFF的动作时序

电机运转时,伺服使能OFF,这时电机电流切断,制动器继续呈释放状态,延时一段时间

后,制动器刹车制动。这是为了当电机由高速旋转状态减速为低速后,再使用电磁制动器进行刹车,以免损坏制动器。具体延时时间是参数PA48或电机速度减速到参数PA49的速度所需时间,两者中取较小值。

图5-11 伺服驱动器运转中停机时序图

5.5.3 伺服使能报警时序

1、电机静止时伺服报警的动作时序,如图5-12所示。

图5-12 伺服驱动器静止状态下报警时序图

38

2、电机运转时伺服报警的动作时序,如图5-13所示。

图5-13 伺服驱动器运动状态下报警时序图

5.6 启动停止特性

驱动器的启停特性由负载惯量及启动、停止频率决定,同时也受到驱动器和电机双方面的影响。除了需要正确设置PA34号参数以外,还需要注意以下事项。

5.6.1 负载惯量与启停频率

当伺服驱动器用于启动和停止频率较高的场合时,请事先确认是否在频率的允许范围内。频率范围由电机的种类、负载惯量、电机转速等多方面的因素共同决定。在一定的负载惯量下,可允许的启停频率和加减速时间如表5-8所示:

表5-8

负载惯量倍数

J≤3 J≤5 J>5

电机启停频率与负载惯量比间的关系

允许的启停频率和加减速时间

f>100次/分钟;加减速时间60mS或者更少 60

f≤60次/分钟;加减速时间150mS以上

上表仅给出了一般情况下的启停频率及加减速时间,具体应用时将根据不同型号的电机、负载条件及运行时间而有所改变,请参考相关电机的使用说明书。

39

5.6.2 调整方法

当负载惯量是电机转子惯量的5倍及以上时,电机可能会经常发生加速时速度跟随性能差甚至速度超差的错误,减速时电路过压或制动异常等问题。

若发生上述情况,可采用以下方法进行处理。 1、设置合适的负载惯量比参数PA34 2、减小内部转矩限制值(PA36、PA38)

3、适当增加加减速时间常数以及S型加减速时间常数 4、加大系统侧的加减速时间常数 5、采用更大转动惯量的电机。

40

第六章 参数

6.1 参数一览表

下表的出厂值以H2N-TD为例,带“*”标志的参数在其它型号中可能不一样。其中,适用方

式一项表示可适用的控制方式:P为位置控制,S为速度控制,T为转矩控制,ALL为速度、位置和转矩控制都适用。

表6.1

序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

用户参数一览表

参数范围 1-1000 20~200 0~99999 0~19 0~5 1~1000 1~1000 1~1000 1~1000 1~1000 0~100 0~1000 1~3000 1~3000 0~2 0~1 0~30000 0~30000 0~1 0~1000 0~1 -3600~3600 0~5 -3600~3600

出厂值 315 53* 0 0 170* 30* 10 10 50* 0 20 1 1 1 0 20 400 0 0 1 120 167 0 0

Hz ms 0.1ms 0.1ms Hz % 0.1ms 脉冲 ×100脉冲 0.1mS r/min r/min

41

名称

密码 电机型号代码 软件版本(只读) 初始显示状态 控制方式选择 速度比例增益 速度积分时间常数 转矩滤波器 速度检测滤波器 位置比例增益 位置前馈增益

位置前馈滤波器滤波时间常数

位置指令脉冲分频分子 位置指令脉冲分频分母 位置指令脉冲输入方式 位置指令脉冲方向取反 定位完成范围 位置超差检测范围 位置超差错误无效 位置指令平滑滤波器 驱动禁止输入无效 JOG运行速度 保留

内外速度指令选择 内部速度1

适用方式 ALL ALL ALL ALL ALL P,S P,S ALL ALL P P P P P P P P P P P ALL S S S

单位

3.85.19*

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

内部速度2 内部速度3 内部速度4 到达速度

模拟量转矩指令输入增益

模拟量转矩指令输入方向取反

模拟量转矩指令零偏补偿

转矩模式下最高转速限制 保留 负载惯量比 电机最高转速限制 内部转矩限制 保留

速度试运行、JOG运行转矩限制

速度模式下电机最低速度限制 加速时间常数 减速时间常数 S型加减速时间常数 模拟速度指令增益 模拟速度指令方向取反 模拟速度指令零偏补偿 模拟速度指令滤波器 电机停止时机械制动器动作设定

电机运转时机械制动器动作设定

电机运转时机械制动器动作速度

电压采样通道增益调整 电流采样通道增益调整 保留

S S S S T T T T ALL ALL ALL S, T S S S S S S S S ALL ALL ALL ALL ALL

-3600~3600 -3600~3600 -3600~3600 0~3600 10~100 0~1 -2000~2000 0~3600 0~1000 0~3600 5~600 5~300 0~1000 1~100 1~100 1~10 10~3000 0~1 -2000~2000 1~1000 0~300 0~300 0~3600 10~3000 10~3000

100 300 -100 500 50 0 0 1000 167 10 3000 400 167 200 3 0 0 0 300 0 0 3 0 50 100 511* 378* 167

r/min r/min r/min r/min 0.1V/100

% r/min % r/min % % r/min mS mS mS (r/min)/V mS ×10mS ×10mS r/min

42

53 54 55* 56 57* 58* 59* 60 61 62 63 64 65 66

SON强制使能位 位置编码器信号输出分频系数

输出口有效电平自定义 DO1功能自定义(ALM) DO2功能自定义(COIN) DO3功能自定义(BRK) 保留

输入端子去抖动时间常数

输入口有效电平自定义 DI1功能自定义(SON) DI2功能自定义(CLE) DI3功能自定义(SC2) DI4功能自定义(ALRS)

ALL 0~1 0~1 0~1 000~111 1~6 1~6 1~6 0~100 0000~1111 1~6 1~6 1~6 1~6

1 1 0 000 1 2 3 167 2 0000 1 2 3 4

Z信号输出脉冲宽度选择 ALL

ALL ALL ALL ALL ALL ALL ALL ALL ALL ALL ALL

43


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