DY3E系列三相混合式步進電機驅(qū)動器使用手冊(EV1.3)

...wd......wd......wd...在本使用手冊中，我們將盡力表達各種與該驅(qū)動器操作相關(guān)的事項。限于篇幅限制及產(chǎn)品具體使用等原因，不可能對驅(qū)動器中所有不必做和/或不能做的操作進展詳細的表達。因此，本使用手冊中沒有特別指明的事項均視為“不可能〞或“不允許〞進展的操作。本使用手冊的版權(quán)，歸廣州數(shù)控設(shè)備所有，任何單位與個人進展出版或復印均屬于非法行為，廣州數(shù)控設(shè)備將保存追究其法律責任的權(quán)利。公司簡介廣州數(shù)控〔GSK〕——廣州數(shù)控設(shè)備，目前中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)銷量最大的企業(yè)，中國南方的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，國家863《中檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)》重點工程承當企業(yè)，廣東省20家重點裝備制造企業(yè)之一。十幾年來致力于專業(yè)研發(fā)、設(shè)計及制造機床數(shù)控系統(tǒng)〔數(shù)控裝置、驅(qū)動單元與伺服電機〕等產(chǎn)品，推進數(shù)控機床普及化，開展數(shù)控機床貿(mào)易，現(xiàn)已開展成為一家集科、教、工、貿(mào)于一體的大型高新技術(shù)企業(yè)。公司現(xiàn)有員工1400多名，其中博士4名、碩士研究生50多名，工程技術(shù)人員500多名，其中高級職稱50多名。GSK系列產(chǎn)品以高的性能價格比暢銷全國，遠銷東南亞。2000年至2006年，市場占有率連續(xù)七年全國第一，產(chǎn)品產(chǎn)銷量連續(xù)七年居國內(nèi)同行業(yè)首位，為全國最大的機床數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)基地。公司主要產(chǎn)品有：GSK系列車床、銑床、加工中心數(shù)控系統(tǒng)，DA98、DA98A、DA98B、DA98D系列全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動單元，DY3E系列混合式步進電機驅(qū)動器，DS3系列雙軸混合式步進電機驅(qū)動器，DF3系列反響式步進電機驅(qū)動器，GSKSJT系列交流伺服電動機，CT-L數(shù)控滑臺等數(shù)控設(shè)備與裝置。產(chǎn)品全面貫徹現(xiàn)行的國家標準〔國際標準〕、行業(yè)標準以及作為完善補充的企業(yè)標準〔或企業(yè)內(nèi)控標準〕，廣州數(shù)控設(shè)備擁有雄厚的技術(shù)開發(fā)力量及完善的生產(chǎn)及質(zhì)量保障體系，以穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品質(zhì)量滿足廣闊用戶的需求。公司健全完善的服務(wù)機制與在國內(nèi)多個省市及國外設(shè)立的十幾個服務(wù)辦事處，可保證在24～48小時內(nèi)提供快捷便利的技術(shù)支持和服務(wù)?！皟?yōu)異的產(chǎn)品、卓越的服務(wù)〞成就了廣州數(shù)控輝煌的今天，廣數(shù)人以“打造百年企業(yè)、鑄就金質(zhì)品牌〞作為企業(yè)的經(jīng)營理念，為打造中國南方的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地、推動民族數(shù)控產(chǎn)業(yè)而不懈努力。現(xiàn)場技術(shù)支持服務(wù)如果您遇到通過不能解決的問題，您可以獲得現(xiàn)場支持的服務(wù)，廣州數(shù)控設(shè)備將授權(quán)技術(shù)支持工程師到現(xiàn)場幫您解決技術(shù)問題。前言尊敬的客戶：對您惠顧選用廣州數(shù)控設(shè)備〔GSK〕的DY3E系列三相混合式步進電機驅(qū)動器,我們深感榮幸!使用手冊提供了使用該驅(qū)動器的有關(guān)內(nèi)容及本卷須知。操作不當可能引起意外事故。在使用該驅(qū)動器以前，請務(wù)必仔細閱讀本手冊！本使用手冊適用于DY3(EV1.3)版本。請詳細閱讀本使用手冊后，再進展安裝連接。所有規(guī)格和設(shè)計如有變化，公司恕不另行通知。誠摯的感謝——您在使用廣州數(shù)控設(shè)備的產(chǎn)品時，對我們的友好支持。目錄TOC\o"1-2"\h\z安全警告與說明11型號說明22性能簡介33技術(shù)參數(shù)44工作原理55安裝說明66驅(qū)動器外形圖77接口及拔碼開關(guān)說明88DY3E驅(qū)動器接口原理圖109三相混合式步進電機參數(shù)表1110DY3E與系統(tǒng)的連接12安全警告與說明!!安裝驅(qū)動器應(yīng)安裝在通風良好、防護完善的電柜內(nèi)。為保證驅(qū)動器散熱條件，請按<圖1>推薦的空間間距安裝！接線電機線和電源線有較大電流通過，接線時一定要連接結(jié)實，將端子壓緊。驅(qū)動器和步進電機保護接地必須可靠！通電不得帶電插拔電機插頭，由此將引起嚴重的后果。應(yīng)當安裝過流保護器，用來保護電源線，過電流時切斷電路。電源開關(guān)應(yīng)使用通斷可靠的空氣開關(guān)，不要使用普通的刀閘開關(guān)。在確認沒有導電異物落入驅(qū)動器內(nèi)以及接線正確、連接可靠后，方能通電運行！1型號說明輸出相電流〔有效值〕：11=1輸出相電流〔有效值〕：11=1.1A，13=1.3A，24=2.4A，28=增強型系列號三相電機混合式步進電機產(chǎn)品標志：電機驅(qū)動器2性能簡介三相混合式步進電機采用稀土永磁材料制造，與反響式步進電機相比具有電磁損耗小、轉(zhuǎn)換效率高、動態(tài)特性好等優(yōu)點。三相混合式步進電機運行時相對平穩(wěn)、噪聲小、輸出力矩大且不易失步。三相混合式步進電機在正弦波電流的驅(qū)動下，極大的改善了步進電機的震蕩和噪聲，是目前步進電機的一種高檔品種。廣州數(shù)控設(shè)備研制的DY3E系列三相混合式步進電機驅(qū)動器，具有以下特點：技術(shù)新應(yīng)用微電子技術(shù)，將新一代高速單片機嵌入驅(qū)動器內(nèi)，使控制性能提高，電路簡化；采用交流伺服的控制原理，具有交流伺服運行特性，三相正弦電流驅(qū)動輸出；驅(qū)動器內(nèi)低壓直流電源應(yīng)用開關(guān)電源技術(shù)，使電源電路體積小，穩(wěn)定可靠微步距運用矢量細分技術(shù)，可控制步進電機轉(zhuǎn)過的最小角度為電機步距角的1/20〔0.03°〕。微步距控制可使步進電機低速運行平穩(wěn)，其運行效果接近交流伺服。微步距驅(qū)動器與μm〔0.001mm〕級CNC控制器配套,可實現(xiàn)μ高轉(zhuǎn)矩步進電機輸出轉(zhuǎn)矩與注入電流成正比，高速運轉(zhuǎn)時注入電流大小與驅(qū)動器功放級使用的電壓成正比，目前大局部步進電機驅(qū)動器功放級。由于技術(shù)限制，所使用的電壓在DC150伏以下，而DY3E步進電機驅(qū)動器功放級的電壓到達DC310V，因而驅(qū)動步進電機高速運轉(zhuǎn)時仍然有高轉(zhuǎn)矩輸出。高可靠性控制局部集成度高、功放級采用三菱公司的新型智能模塊，整機構(gòu)造緊湊、電路簡練、接插件少、機外風冷散熱設(shè)計可減少粉塵侵入機內(nèi)，設(shè)有超溫、過壓、欠壓、保護、報警信號輸出。3技術(shù)參數(shù)輸入電源AC220V-15%~+10%50Hz/60Hz3A〔Max〕輸出相電流相電流有效值不大于4.5A適配電機三相混合式步進電機〔步距角0.6°〕工作環(huán)境0℃~45無腐蝕性、易燃、易爆、導電性氣體、液體和粉塵。存放環(huán)境-20℃~驅(qū)動方式SPWM〔正弦脈寬調(diào)制〕恒流斬波，三相正弦波電流輸出。步距角可由用戶設(shè)定：0.030°、0.036°、0.045°、0.060°、0.072°、0.075°、0.090°、0.120°、0.144°、0.900°、0.300°、0.360°、0.450°、0.600°、0.720°、0.750°對應(yīng)電機每轉(zhuǎn)脈沖12000、10000、8000、6000、5000、4800、4000、3000、2500、400、1200、1000、800、600、500、480步距角設(shè)定方式DIP開關(guān)〔SW1、SW2、SW3、SW5〕設(shè)定；輸入信號CP/〔脈沖〕；DIR/〔方向〕；EN/〔使能〕；輸入電平5V、5mA~10mA，12V時串入1K電阻，24V時串入2.2K電阻。輸入回路有電流時輸入有效。位置脈沖輸入方式單脈沖方式：CP〔脈沖〕+DIR〔方向〕脈沖寬度≥2μs；脈沖頻率：(步距角<0.300°)≤200kHz；(步距角≥0.300°)≤20kHz；換向時，DIR〔方向〕信號超前CP〔脈沖〕信號≥10μs。輸出信號RDY1/RDY2〔準備好〕：無報警有使能時接通，負載30V、0.5A〔Max〕。掉電相位記憶驅(qū)動斷電后自動記憶當前相位；自動減電流鎖定當輸入脈沖停頓3秒鐘后，鎖定電流自動減半；保護功能超溫、制動異常、欠壓、超壓、IPM模塊異常。狀態(tài)指示綠色LEDRDY：正常指示，無故障有使能時亮；A、B、C：脈沖指示黃色LEDALM：制動異常、欠壓、超壓、超溫、IPM模塊異常時閃亮。外形尺寸244mm×163mm×重量2.7k4先進的步進電機控制原理廣州數(shù)控設(shè)備將交流伺服控制原理應(yīng)用到三相混合式步進電機驅(qū)動器中，輸入的AC220V經(jīng)整流后變?yōu)镈C310V，再經(jīng)脈寬調(diào)制變?yōu)槿?10V階梯式正弦波形電流，它們按固定時序分別流過三路繞組，其每個階梯對應(yīng)電機轉(zhuǎn)動一步。通過改變驅(qū)動器輸出正弦電流的頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，而每轉(zhuǎn)輸出的階梯數(shù)確定了每步轉(zhuǎn)過的角度。按目前的電子技術(shù)，正弦電流的階梯數(shù)可以分得很多，理論上電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)可以很高，這就是細分技術(shù)，但經(jīng)過理論分析及大量的實驗證明：如果細分數(shù)超過10，電機帶負載后，就會產(chǎn)生跳步和失步現(xiàn)象。所以細分數(shù)超過10沒有實際意義。目前僅僅三相正弦電流細分技術(shù)能保證細分后電機輸出扭矩不下降，而且每一步都能準確定位。當電機三相繞組通入正弦波電流〔三相電流相位差為120°〕時，該電流在電機的氣隙中產(chǎn)生一個空間幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁勢，該空間磁勢的大小和方向與各相的電流的順序和大小有關(guān)，并且要求驅(qū)動器在電機繞組中的電流為雙向的分級變化的階梯波〔當分級數(shù)無限增加時，電流波將形成正弦波〕，各相電流之間的相位差為120°。電機磁性轉(zhuǎn)子跟蹤定子空間磁勢面移動形成電機旋轉(zhuǎn)，當空間磁勢定位于某點時，轉(zhuǎn)子也定位于該點，實現(xiàn)了準確定位。電機相電流波形和電機步距角的關(guān)系如以下列圖所示：當某一相電流變化一個完整周期時〔其它相電流也各自變化一個完整的周期，只是相角不同而己〕，步進電機轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過一個齒距，對應(yīng)的機械角為360°/Z2(Z2為電機轉(zhuǎn)子齒數(shù)).假設(shè)相電流在一個周期內(nèi)分成N個臺階電流值,轉(zhuǎn)子在每一個臺階電流處于不同的定位點,因此,步進電機的步距角為:а=360°/(NZ2)，或電機每轉(zhuǎn)步數(shù)為：S=N×Z2。如果每一個正弦周期由20個電流臺階N組成，由于電機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z2為50個，則電機的步距角а=360°/(NZ2)=360°/〔20×50〕=0.36°,電機每一轉(zhuǎn)需脈沖個數(shù)為:S=N×Z2=20×50=1000。5安裝說明驅(qū)動器外型及安裝尺寸見圖1。安裝步驟：a)開箱檢查DY3E驅(qū)動器為單臺〔軸〕包裝，開箱后請按裝箱單核對驅(qū)動型號、編號、說明書、合格證附件等，如發(fā)現(xiàn)與裝箱單不符請及時和我廠聯(lián)系。檢查驅(qū)動器有無機箱變型，部件破損等異常情況，如有異常，請確認不影響使用后再安裝，或與我公司聯(lián)系。b)安裝DY3E驅(qū)動器應(yīng)安裝在通風良好，防護完善的電柜內(nèi)，為保證驅(qū)動器散熱條件，請按〈圖1〉中推薦的空間間距安裝。c)接線按照下述接口說明，接齊信號線、電機線、電源線。電機線和電源線流過電流較大，接線時一定要接牢，且電機線和電源線應(yīng)大于1mm2由于驅(qū)動器工作于高頻斬波方式，步進電時機存在感應(yīng)電壓和泄漏電流，建議驅(qū)動器的電源通過隔離變壓器提供，并保證驅(qū)動器和步進電機妥善接地，以確保使用安全。電源開關(guān)應(yīng)選用空氣開關(guān)、漏電保護開關(guān)或接觸器，保證快速、可靠地通斷。6驅(qū)動器外形圖圖17接口及拔碼開關(guān)說明1〕信號接口信號接線見下表引腳端子名信號說明1CP+脈沖信號〔正端〕輸入9CP-脈沖信號〔負端〕輸入2DIR+方向電平信號〔正端〕輸入10DIR-方向電平信號〔負端〕輸入3EN+使能信號〔正端〕輸入11EN-使能信號〔負端〕輸入6RDY1準備好信號14RDY2準備好信號注：DY3E工作正常時6和14腳內(nèi)部接通；報警時6和14腳斷開。2〕電機接口和電源接口電源輸入交流220V，并從L、N端并聯(lián)到r、t端。步進電機內(nèi)部線圈接成星型，電機的三個引出線可任意接至U、V、W。假設(shè)發(fā)現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)方向錯誤應(yīng)先關(guān)掉電源，再任意調(diào)換2個電機線的接頭位置。3〕狀態(tài)指示燈黃色報警燈ALM，ALM亮時驅(qū)動器報警。4個綠燈：RDY驅(qū)動器為準備好指示燈，此燈亮時表示工作正常；A、B、C六個燈表示脈沖輸入狀態(tài)，開機初始狀態(tài)為兩個軸前一次掉電前的狀態(tài)。A、B、C共有8種狀態(tài)指示，使用時，可根據(jù)未加工前在程序零點時與加工后回程序零點后A、B、C的狀態(tài)是否一樣，來判斷加工過程是否失步。4〕拔碼開關(guān)在狀態(tài)指示燈下有SW1～SW6六個撥碼開關(guān)。SW1、SW2、SW3、SW5四個撥碼開關(guān)為步距角設(shè)置開關(guān)，共可設(shè)置16種不同步距角。如表一開關(guān)位置與步距角對照表所示。SW4和SW6兩個開關(guān)作為輸出驅(qū)動器電流粗調(diào)功能開關(guān)。表二為撥碼開關(guān)位置與輸出電流對照表表1開關(guān)位置SW1SW2SW3SW5步距角〔°〕表2開關(guān)位置SW4SW6電流值滿電流滿電流×0.8滿電流×0.6滿電流×0.4注1：撥碼開關(guān)朝右為OFF〔關(guān)〕，朝左為ON〔開〕。注2：滿電流即為驅(qū)動器標識電流值。8DY3E驅(qū)動器接口原理圖注1：輸入信號電平為5V時的接法。信號電平大于5V時，需串連限流電阻，使輸入電流為4~10mA；注2：驅(qū)動器端必須與機床電器柜地相連。注3：應(yīng)選擇適宜的非熔絲斷路器配套驅(qū)動器。型號相數(shù)保持轉(zhuǎn)矩步距角°靜態(tài)相電流空載運行頻率空載起動頻率相電感轉(zhuǎn)動慣量Kgcm2使用電壓范圍VKC重量Kg90BYG350A32Nm0.61.0A30000Hz1600Hz28mH1.580～325V390BYG350B34Nm0.61.1A30000Hz1600Hz38mH3.080～325V490BYG350C36Nm0.61.3A30000Hz1600Hz43mH4.580～325V5110BYG350A38Nm0.62.4A30000Hz1600Hz20mH8.480～325V7110BYG350B312Nm0.62.8A30000Hz1600Hz30mH12.680～325V10110BYG350C316Nm0.63.0A30000Hz1600Hz35mH16.880～325V129三相混合式步進電機參數(shù)表注：空載運行頻率和空載起動頻率的運行步距角為0.6°。型號步距角°運行矩頻特性(Nm/Hz)90BYG350A0.62.03001.95001.810001.820001.740001.760001.680001.2100001.11200090BYG350B0.64.03003.75003.710003.620003.540002.760001.980001.6100001.41200090BYG350C0.66.03005.55005.410005.420004.340002.760002.280001.6100001.512000110BYG350A0.68.43008.45008.410008.320008.140007.060005.180004.5100004.012000110BYG350B0.611.730011.750011.7100011.6200010.640007.660005.780005.1100004.212000110BYG350C0.615.930015.950015.9100015.8200013.04000