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闭环步进电机驱动器如何安装调试?

2023-11-14 14:36:34

SV60新一代数字式步进伺服驱动器,采用先进的矢量型闭环控制技术,彻底克服传统开环步进电机丢步的问题,并且显著提高步进电机的快速响应性能、高速性能、降低电机的发热程度和减小电机的振动,进一步的提升设备的工作速度和精度,降低设备的能耗。此外,在电机出现连续过载时,驱动器会输出报警信号,具有与交流伺服系统同样的可靠性。适配的电机安装尺寸与传统的5760系列步进电机完全兼容,传统开环步进驱动方案可以做到无缝升级,相对于交流伺服系统具有极高的成本优势。

本驱动器适合于各种中小型自动化设备和仪器,例如:自动锁螺丝机、线束加工机、自动打孔机、高速绘图仪、激光切割机以及一些自动化装配设备等。在要求噪音小、运行平稳、高速度响应的设备中应用效果特佳。

技术特点

采用32位电机专用控制芯片

采用先进的矢量型闭环控制技术,电机运行更平稳、精度更高;

内置两组算法:全闭环算法和功角算法,可满足不同的应用需求;

精确的位置及速度控制,满足苛刻的应用要求;

根据负载情况采用变流控制技术,降低电机发热;

具有高动态响应能力,缩短电机加减速时间;

通过串口外接调试盒或者PC软件设置系统参数,操作方便简单;

静态电流和动态电流可以任意设置(06A范围内);

可适配驱动5760系列混合式闭环步进电机;

光电隔离信号输入/输出,脉冲响应频率最高可达200KHz

提供15档通用细分选择,最大200细分(40000脉冲/转);

提供与各种脉冲源相匹配的电子齿轮(任意细分值);

具有过流、过热、过压和跟踪误差超差等保护;

二、电气、机械和环境指标 

2.1 电气指标

 

   

最小值

典型值

最大值

单位

连续输出电流

0

-

6.0

A

输入电源电压(直流)

+24

-

+80

Vdc

逻辑输入电流

7

10

20

mA

脉冲频率

0

-

200

kHz

绝缘电阻

500



提供编码器电流



50

mA

 

2.2 使用环境及参数

 

冷却方式

散热片自然散热(如果环境温度过高,请外接散热风扇散热)

 

使用环境

使用场合

尽量避免粉尘、油雾及腐蚀性气体

温度

-1050

湿度

4090%RH

震动

5.9 m/s2 Max

保存温度

-20+80

   

260

 

 

 

 

 

2.3 机械安装尺寸图(单位mm

 

注意:保持驱动器的良好散热

1) 驱动器的可靠工作温度通常在60以内,电机工作温度为80以内;

2) 安装驱动器时请尽量采用直立侧面安装,远离热源。必要时在安装驱动

器的电气柜上安装散热通风风扇,使电气柜里外空气对流,保证驱动器在可靠

工作温度范围内工作。

 

三、驱动器端口与接线介绍

3.1 端口定义、引线颜色说明

A、电机和电源输入端口

端子号

 

 

引线颜色说明

1

A

A相电机绕组+

白色

2

A

A相电机绕组-

绿色

3

B

B相电机绕组+

蓝色

4

B

B相电机绕组-

黑色

5

GND

电源输入

DC2480V

6

+Vdc

电源输入

注意:电机线相位间不能互换

B、编码器信号输入端口

端子号

 

 

引线颜色说明

1

EB

电机编码器B相正输入

黄色

2

EB

电机编码器B相负输入

绿色

3

EA

电机编码器A相正输入

黑色

4

EA

电机编码器A相负输入

蓝色

5

VCC

编码器电源+5V输入

红色

6

EGND

编码器电源地

白色

C、控制信号端口

端子号

 

 

 

1

PUL

脉冲正输入

信号源+524V皆可驱动

2

PUL

脉冲负输入

3

DIR

方向正输入

信号源+524V皆可驱动

4

DIR

方向负输入

5

ENA

电机使能正输入

该信号有效时电机处于自由状态,不锁机

6

ENA

电机使能负输入

7

ALM

报警信号正输出

驱动器故障保护后输出信号给上位机

8

ALM

报警信号负输出

DTTL电平串口通讯接口

驱动器采用TTL电平的串口通讯接口,调试盒直接连接。驱动器与PC连接采用专用调试软件,波特率为9600硬件采用专用的USBTTL电平串口模块,采用PH2.0-4P端子,接线定义如下:

图示

引脚

 

 

说明

 

1

GND

GND信号地

0V

2

RxD

RX数据接收


3

TxD

TX 数据发送


4

+3.3V

3.3V电源正端

调试盒供电,接PC调试时不接

注:PC连接时,4脚供电不需要连接,确保PC机采用隔离电源供电,以

免损坏PC机。推荐使用笔记本电脑连接。

E、状态指示

绿色 LED 为电源指示灯,当驱动器接通电源时,该 LED 常亮。红色 LED 为故障指示灯,当出现故障时,该指示灯以周期性循环闪烁。红色 LED 在 一个固定间隔时间后闪烁次数代表不同的故障信息,具体关系如下表所示:

闪烁次数

报警名称

报警内容

1

过电流

电机电流过大(驱动器内部短路或者电机线短路)

2

超速

电机速度超过最大限制值(最大3000/分钟)

3

位置超差

位置偏差计数器的数值超过设定值

4

驱动器过热

驱动器温度超过设定值(最高80°

5

直流过压

主电路输入电压超过设定值

6

EPROM错误

EPROM读写时错误

7

编码器故障

编码器接线错误

8

电机连接故障

电机接线错误或电机有断线

注:当出现故障时,请根据故障代码做相应的处理, ENA信号有效,驱动器将清除所有故障;驱动器重新上电也能清除故障报警。

 

3.2 控制信号接口电路图

 

3.3 输入信号波形时序图

 

四、拨码开关设定

驱动器采用十位拨码开关提供细分精度设置、电机运行方向设置、电

机类型选择、驱动器控制模式选择、报警时状态输出选择及滤波时间选择,调整拨码开关设置,需要重新上电才起作用。详细说明如下:

细分设置

方向设置

脉冲模式

运行模式

报警状态

滤波时间

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

4.1细分设定

驱动器提供15种常规细分(兼容开环驱动器的细分)和一组任意细分(电子齿轮),细分表如下:

SW1

SW2

SW3

SW4

Pulse/rev

ON

ON

ON

ON

Gear Ratio电子齿轮比

OFF

ON

ON

ON

400

ON

OFF

ON

ON

800

OFF

OFF

ON

ON

1600

ON

ON

OFF

ON

3200

OFF

ON

OFF

ON

6400

ON

OFF

OFF

ON

12800

OFF

OFF

OFF

ON

25600

ON

ON

ON

OFF

1000

OFF

ON

ON

OFF

2000

ON

OFF

ON

OFF

4000

OFF

OFF

ON

OFF

5000

ON

ON

OFF

OFF

8000

OFF

ON

OFF

OFF

10000

ON

OFF

OFF

OFF

20000

OFF

OFF

OFF

OFF

40000

注:当细分拨码开关设定在电子此轮比档位时,驱动器细分将采用电子齿轮,电子齿轮的数值设定需用专用手编控制盒来或者PC软件来进行设定。

4.2功能选择

拨码

SW5

SW6

SW7

SW8

功能

运行方向

脉冲模式

运行模式选择

报警时状态

OFF

正向(CW

脉冲+方向(PUL+DIR

功角模式

低阻抗

ON

反向(CCW

双脉冲(CW/CCW

全闭环模式

高阻抗

4.3速度滤波时间设定

滤波时间

SW9

SW10

4ms

ON

ON

12ms

OFF

ON

32ms

ON

OFF

Default

OFF

OFF

五、驱动器参数设置

驱动器的参数设置必须通过调试盒或者PC机采用专用调试软件,通过特定USBTTL电平串口通讯模块,来完成参数设置。驱动器出厂默认为配套电机最佳参数,客户一般不需要修改。当参数类型与拨码设定冲突时,以拨码开关设置为准,对应参数项修改无效。具体可调整参数及功能见下表:

5.1.1 参数功能表

参数

名称

参数范围

说明

P000

控制参数

设定特定值将对应特定功能,详见5.2.1 P000设置说明

P001

细分选择

SEt 2256

*只能查看,以拨码设置为准

P002

电机运行方向选择

01

*只能查看,以拨码设置为准

P003

电机类型选择

5742


P004

位置超差限定值

19999

系统默认4000

P005

锁机电流百分比

0100%

系统默认50

P006

电子齿轮分频分子


该值不能设为0,默认为1

P007

电子齿轮分频分母


该值不能设为0,默认为1

P020

输入脉冲数低4

用于显示外部输入脉冲累计总数,分开查看高低八位。

P021

输入脉冲数高4

P100

运行电流百分比

10120%

*

P101

电流环比例系数

11000

出厂设置,禁止修改

P102

电流环积分系数

11000

出厂设置,禁止修改

P103

电流环阻尼系数

11000

出厂设置,禁止修改

P104

速度环比例系数

11000

*

P105

速度环积分系数

11000

*

P106

位置环比例系数

11000

*

P107

速度环前馈系数

1100

*

P108

驱动器内部使能

01

*

P109

速度环阻尼系数

1100

*

P110

输入输出电平设置

对应位0/1

详见5.2.2 P110设置

P111

定位精度

150

默认为1,定位误差为±1脉冲

P112

共振系数

112

默认值为6

P200

运行模式选择

012

详见5.3驱动器模式说明

P201

速度设定

默认60

速度模式下,转速设置,转/

P202

加减速时间

100ms

速度模式,加减速时间,ms

P203

刹车延时释放

默认0

详见5.2.3 P203设置

P204

报警后控制模式

012

详见5.2.4 P204设置

注意:驱动器出厂默认的电流环参数,速度环参数,位置环参数为配套电机最佳参数,客户一般不需要修改。如客户应用环境特殊可以在专业人员指导下修改带 * 参数,以达到最佳使用效果。部分参数修改说明如下表:

 

参数

参数名

参数说明

P004

位置超差限定值

编码器反馈数值,默认4000。超过9000则为(X-9000)*1000+9000。设置为0时,系统不做位置超差检测,在异常时会存在失控风险。

P104

速度环比例系数

设定值越大,增益越高,刚性度越大。

P105

速度环积分系数

设定值越小,积分速度越快,系统抵抗偏差越强,刚性度越大,太小容易产生超调。

P106

位置环比例系数

设定值越小,增益越高,刚性度越大,位置跟踪越快。但数值太小可能会引起电机振荡或超调。

P107

速度环前馈系数

设定值越大,跟踪相应外面速度越快,刚性度越大,最大值为100

P111

定位精度

默认为1,定位误差为±1脉冲。数值越大,定

位误差越大;负载过重时数值大,可以抑制共振。

P112

共振系数

默认值为6。相同刚性下,数值越小定位时间越

短,更容易发生共振;数值越大定位时间越长,不容易发生共振。特殊应用可以适当修改。

注意:

1、 驱动器细分只能通过拨码开关设置,当设置为电子齿轮比时,请参考电子

齿轮比设置方法

2、 闭环驱动系统不能简单的以更换电机线来改变电机的运转方向,如果电机

运行方向与给定方向不一致时,通过SW5进行换向设置

3、 部分参数更改以后需要重新上电才能生效(P001~P007,P100,P110~P204)

SW7切换运行模式,需重新上电,才能更改参数,否则参数会出现混乱。

4、 拨码开关设置为电子齿轮比时,驱动器细分采用电子齿轮变量来定义。通

过电子齿轮可以定义输入到驱动器的单位脉冲命令,使传动装置移动任意距离。上位控制器所产生的脉冲命令不需要考虑传动系统的齿轮比、减速比或是电机编码器线数。可以很方便的与各种脉冲源相匹配,以达到理想的控制分辨率(角度/脉冲)。计算方法如下:

 

计算公式:P×G=N×C×4

          P:输入指令的脉冲数

  G:电子齿轮比:

                 G

          N:电机旋转圈数

          C:光电编码器线数/转,本系统C1000

例如:当上位控制器输出指令脉冲为6000,电机旋转1

          G=

则参数P006设为2P007设为3,上面的结果通过数学约分计算得来,尽量取最小公约数。其中电子齿轮比推荐范围为:

                        ≤G≤20

5.2参数设置

5.2.1 P000参数说明

当用调试盒设置参数时,通过P000设定特定值将对应特定功能,驱动器上电参数默认为“0000”,下表列出设定特定数值对应的功能。

P000参数设定值

功能说明

“1111”

驱动器恢复出厂默认参数

“0100”

软件开启驱动器风扇

“0101”

显示电机实时速度(驱动器上电默认)

“0102”

实时显示驱动器内部直流母线电压

“0103”

实时显示驱动器内部温度值

“0104”

实时显示位置误差

“0105”

查询驱动器生产日期

“0106”

查看驱动器历史故障,1号为最新故障

“0200”

驱动器进入自测模式

5.2.2 P110参数说明

P110为输入输出IO口电平设置,参数值默认为“0000”说明如下:

最高位

ENA使能电平

0:外部低电平使能;1:外部高电平使能

次高位

PUL电平选择

SW6: OFF

0:脉冲+方向模式,下降沿触发;

1:脉冲+方向模式,上升沿触发;

SW6: ON

2:双脉冲模式,下降沿触发;

3:双脉冲模式,上升沿触发。

次低位

Pend到位电平

0:运行高阻,到位低阻1:运行低阻,到位高阻

最低位

ALM故障电平

SW8拨码开关设置 

5.2.3 P203参数说明

当电机接有刹车时,刹车信号由ALM报警输出引脚来控制。P203控制刹车释放延时间,单位ms

参数

参数值

参数说明

P203

0

ALM引脚仅定义为报警输出(不接刹车)

200

ALM引脚接刹车信号,驱动器PWM输出正常以后,释放刹车。延时设定数值,再响应外部脉冲及编码器反馈。(200代表:200Ms

带抱闸电机接线方法:

由于抱闸线圈动作时会产生比较大的浪涌电流,如果将抱闸线圈直接接入驱动器的输出口,会导致驱动器输出口光耦损坏,所以必须使用继电器作为中继控制。由于抱闸线圈和继电器线圈均是感性负载,建议加上续流二极管,二极管型号可选用普通整流二极管(如:IN4007)另外,二极管极性切不可接反。

建议客户使用固态继电器,就无需加续流二极管,固态继电器优点:响应速度快,无需加二极管,通断不会发出声音。接抱闸需要注意下面两个操作:

 

ASW8拨码开关拨到ON的位置

BP203 设置为200

继电器接线参考下图

 

5.2.4 P204参数说明

P204驱动器报警后控制模式设置,默认值为0,说明如下:

参数

参数值

参数说明

P204

0

默认值,报警以后, 驱动器关闭PWM输出,不对电机进行控制。

1

驱动器报警以后,以恒定电流输出PWM控制电机,3S以后电流开始逐步减小,停止PWM输出。防止报警时,工件由于惯性撞击设备的风险。

2

驱动器报警以后,以恒定电流输出PWM控制电机,3S以后,系统清除故障,重启。清除2次以后,仍有故障将不再重启。

注:过流报警时候,设定任何值都不再有PWM输出。

P204设置为1时,系统出现非01报警,驱动器不立即释放电机,可以防止工件由于惯性撞击风险。

5.3 驱动器模式设置

P200参数,驱动器可设定三个运行模式,如下图:

参数

参数值

参数说明

P200

0

全闭环模式(位置模式)SW7拨到ON的位置

1

速度模式SW7拨到ON的位置,同时设置为1

2

功角闭环模式(位置模式)SW7拨到OFF的位置

参数设置完以后,驱动器需要重新上电,设置才生效。

5.3.1全闭环模式

SW7拨到ON的位置该模式带电流环,速度环,位置环控制。参数说明参照5.1.1参数说明。

5.3.2速度模式

SW7拨到ON的位置,P200同时设置为“1”时,驱动器运行于速度模式。P201P202 在速度模式下有效。P201设定电机的转速,转/分钟。P202设定加、减速时间,单位ms。控制方式如下表所示:

脉冲/PUL

方向/DIR

内容

0

0

电机停止运行

0

1

电机根据P201设定的速度 运行,正反转通过PUL/DIR来进行更改(P002可以更改方向)

1

0

1

1

电机停止运行

速度模式下接线示意图如下:

 

 

5.3.3功角闭环模式

SW7拨到OFF的位置,驱动器运行于功角闭环模式。该模式如下参数有差异。

 

参数

参数名

参数说明

P104

速度环比例系数

默认为10,数值越大,位置环响应速度慢,刚

性越弱。

P105

速度环积分系数

模式2时,该参数未使用。

P106

位置环比例系数

默认为25,数值越大,位置环响应速度慢,刚

性越弱。

P107

速度环前馈系数

模式2时,该参数未使用。

 

模式0、模式2P104 P105P106P107 使用相同的参数标号,参数分开存储,模式切换时互相不受影响。恢复默认参数时,两种模式参数都会被恢复出厂值

SW9SW10可以设定几档驱动器刚性,只有在SW9SW10全拨到OFF位置才能通过软件或者调试盒设置驱动器任意刚性参数

 

*注意:切换模式后,驱动器需立即上电,驱动重新上电后才能更改参数。

 

 、产品保修条款

1、一年保修期

本公司为产品提供自发货日起一年的质保,在保修期内本公司为用户提供免费维修服务。

2、不属保修之列

不恰当的接线,如将电源线接到电机线端口上和带电拔插

未经许可擅自更改内部器件

超出电气和环境要求使用

环境散热太差


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