伺服驅(qū)動(dòng)器主回路設(shè)計(jì)案例

1、案例庫(kù)/單元二/工程設(shè)計(jì)五、普及型CNC電路設(shè)計(jì)案例7221-5安川伺服和變頻器是普及型 CNC機(jī)床最常用的伺服和主軸驅(qū)動(dòng)器，本案例提供了國(guó)產(chǎn) 普及型CNC配套安川伺服和變頻器的電路設(shè)計(jì)實(shí)例。一、伺服驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)案例【例1】某設(shè)備配套有安川 工V系列SGDV-120A01A驅(qū)動(dòng)器，利用主接觸器控制主電 源通斷的驅(qū)動(dòng)器主回路，及斷路器、主接觸器的選擇方法如下。根據(jù)要求設(shè)計(jì)的線路如圖1所示。線路中的驅(qū)動(dòng)器控制電源可在斷路器合上后直接加入，主接觸器需要在驅(qū)動(dòng)器無故障觸點(diǎn)ALM+/ALM-接通時(shí)，通過按鈕 S-ON啟動(dòng)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)器型號(hào)，可查得AC220Vb主接觸器控制SGDV-120A01A驅(qū)動(dòng)器的輸

2、入容量為 2.3kVA，斷路器的額定電流可計(jì)算如下:S|e=(1.5 2) e =9.9613.28(A)<3 u e根據(jù)斷路器額定電流系列，可選擇10A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，如 DZ47-63/3P-10A等。主接觸器的額定電流與斷路器相同，可選擇12A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，如 CJX1-12/22等?！纠? 某3軸經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銃床使用了2臺(tái)SGDV-120A01A、1臺(tái)SGDV-180A01A 驅(qū) 動(dòng)器，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器需要同時(shí)通斷時(shí)，其驅(qū)動(dòng)器主回路設(shè)計(jì)如下。根據(jù)要求，當(dāng)多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的輸入電源需要通過同一主接觸器控制通斷時(shí)，必須將各驅(qū)動(dòng)器的故障輸出觸點(diǎn)串聯(lián)后控制主接觸器，設(shè)計(jì)的線路如圖2所示，主接觸器的控制回路同案例1

3、。圖2例2的主回路設(shè)計(jì)圖2線路中，第1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的ALM-端連接繼電器控制電源的 0V端、ALM+端與第2 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的ALM-端連接；第2臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的ALM+端連接第3臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的ALM-端；第3臺(tái) 驅(qū)動(dòng)器的ALM+端連接故障檢測(cè)中間繼電器的線圈。 線路只有在三臺(tái)驅(qū)動(dòng)器都無故障故障 觸點(diǎn)輸出接通的情況下， KA1才能接通?！纠?】使用外部制動(dòng)電阻的安川 工V系列驅(qū)動(dòng)器的主回路。使用外部制動(dòng)電阻的安川 工V系列驅(qū)動(dòng)器如圖3所示。為了能夠在制動(dòng)電阻過熱時(shí)切斷 驅(qū)動(dòng)器主電源，制動(dòng)電阻的過熱觸點(diǎn)正常時(shí)閉合作為主接觸器接通的條件串聯(lián)在線路中， 過熱觸點(diǎn)一旦斷開便可切斷驅(qū)動(dòng)器的主電源?！纠?】工V系列驅(qū)動(dòng)器與接

4、近開關(guān)連接的輸入電路，及接近開關(guān)的類型選擇與輸出驅(qū)動(dòng)電流的計(jì)算。接近開關(guān)有NPN集電極開路輸出與 PNP集電極開路輸出兩類，工V系列驅(qū)動(dòng)器DI采用的是匯點(diǎn)輸入連接，為了使得接近開關(guān)發(fā)信時(shí)在驅(qū)動(dòng)器得到“1信號(hào)輸入，應(yīng)優(yōu)先選擇NPN集電極開路輸出開關(guān)。根據(jù)?V系列驅(qū)動(dòng)器的DI接口電路原理，可以直接選擇NPN集電極開路輸出的接近開 關(guān)，其連接電路如圖 4所示，接近開關(guān)電源由外部提供。外部電源I_+24V0VL24VIN+5VSInNPN接近開關(guān)圖4驅(qū)動(dòng)器與接近開關(guān)的連接內(nèi)部信號(hào)NPN集電極開路輸出開關(guān)發(fā)信時(shí), 路原理，由于光耦正向?qū)〞r(shí)的壓降為 左右，故開關(guān)發(fā)信時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流為：輸出與0V間的電阻接近

5、為“0，根據(jù)圖1的接口電0.5V左右，接近開關(guān)發(fā)信時(shí)CE極間的壓降為0.3V24 - (0.5 0.3)-3.3:7( mA)因此，可選擇DC24V/20mA 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、NPN集電極開路輸出接近開關(guān)。二、變頻器電路設(shè)計(jì)案例圖1是工程用數(shù)控車床的安川變頻器主軸控制電路圖。有關(guān)工程圖的根本說明、電路識(shí)讀的根本考前須知、明細(xì)表要求及機(jī)床主回路、強(qiáng)電控制回路、X/Z軸驅(qū)動(dòng)回路的說明等均可參照案例7221，電路說明如下。1.主回路 為了便于閱讀，簡(jiǎn)單機(jī)床的工圖允許將與主軸變頻器相關(guān)的主回路與控制回路集中 于一頁(yè)進(jìn)行表示。 CIMR-G7變頻器的控制電源已在內(nèi)部與主電源進(jìn)線連接，變頻器不使用制動(dòng)電阻、制動(dòng)

6、單元等配套附件， 故主電源不需要使用主接觸器控制，它可以在機(jī)床主電源接通后直接參加。 CIMR-G7變頻器本身已具有電子過流保護(hù)功能，故主軸電機(jī)不再需要安裝過載保護(hù)的斷路器。圖1數(shù)控車床主軸控制案例2. 控制回路 圖1中，CIMR-G7變頻器的正反轉(zhuǎn)與啟動(dòng)/停止使用出廠默認(rèn)的 2線制控制，正反轉(zhuǎn) 控制信號(hào)來自 CNC 的輸出。 CIMR-G7的正反轉(zhuǎn)信號(hào)串聯(lián)有機(jī)床啟動(dòng)接觸器KM10 X/Z軸驅(qū)動(dòng)主回路 ON的常開觸點(diǎn)，如果 X/Z 軸伺服驅(qū)動(dòng)未啟動(dòng)或出現(xiàn)機(jī)床超程、急停的故障，可以立即停止主軸。 變頻器的 DI 信號(hào)采用了出廠默認(rèn)的使用變頻器內(nèi)部電源的匯點(diǎn)輸入連接方式，變頻 器的 DI 信號(hào)選擇

7、端 CN5 應(yīng)按照要求設(shè)定。 由于本機(jī)床的主軸控制無特殊要求， 變頻器不需要連接其他 DI 信號(hào)， DI 功能定義可 以直接使用出廠默認(rèn)設(shè)定。 由于變頻器電源在機(jī)床主電源接通后便可參加， 因此，變頻器的報(bào)警輸出 DO 信號(hào)可 作為驅(qū)動(dòng)器主電源接通的互鎖條件，通過中間繼電器 KA20 的轉(zhuǎn)換，串聯(lián)到驅(qū)動(dòng)器主接觸器 控制電路中，主軸變頻器故障時(shí)禁止驅(qū)動(dòng)器主電源參加。 變頻器的頻率給定信號(hào)主速輸入來自 CNCKND100T 的主軸模擬量輸出，其 輸出頻率直接由 CNC加工程序中的S代碼指令進(jìn)行控制。AI信號(hào)同樣可以直接使用變頻器 出廠默認(rèn)的功能設(shè)定。3. S模擬量輸出 KND100T經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的

8、 S模擬量輸出為DC010V,可以直接與CIMR-G5的速 度給定 A1/AC 端連接。 KND100T的S模擬量輸出為單極性信號(hào)， 連接時(shí)必須將DC010V輸出端XS55-5 連接至變頻器的 A1 端、參考 0V 輸出端 XS55-2/3/4 連接至變頻器的 AC 端。 應(yīng)通過CNC的S模擬量輸出參數(shù)設(shè)定，保證最高主軸轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的 S模擬量輸出為DC10V 。 應(yīng)通過變頻器的偏移與增益調(diào)整， 保證在 DC10V 頻率給定輸入時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與要求 一致；在DC0V輸入編程轉(zhuǎn)速 S0時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速接近 0轉(zhuǎn)。 頻率給定連接線應(yīng)使用雙絞、屏蔽電纜。4. 轉(zhuǎn)向信號(hào) KND100T 的主軸轉(zhuǎn)向由程序指令 M03、M04 或操作面板上的主軸正反轉(zhuǎn)按鈕進(jìn)行控制，其轉(zhuǎn)向統(tǒng)一由 CNC的DO信號(hào)M03/M04 X57-15/3 輸出。 KND100T的M03/M04輸出為保持型電平信號(hào)，與CIMR-G5的2線制控制要求一致， 故可以直接通過中間繼電器 KA10、KA11 轉(zhuǎn)換為變頻器的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)。 主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以直接通過交換電機(jī)相序、改變 CNC 參數(shù)等方式調(diào)整至要