伺服驅(qū)動器主回路設(shè)計案例

1、案例庫/單元二/工程設(shè)計五、普及型CNC電路設(shè)計案例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)動器，本案例提供了國產(chǎn) 普及型CNC配套安川伺服和變頻器的電路設(shè)計實例。一、伺服驅(qū)動電路設(shè)計案例【例1】某設(shè)備配套有安川 工V系列SGDV-120A01A驅(qū)動器，利用主接觸器控制主電 源通斷的驅(qū)動器主回路，及斷路器、主接觸器的選擇方法如下。根據(jù)要求設(shè)計的線路如圖1所示。線路中的驅(qū)動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)動器無故障觸點ALM+/ALM-接通時，通過按鈕 S-ON啟動。根據(jù)驅(qū)動器型號，可查得AC220Vb主接觸器控制SGDV-120A01A驅(qū)動器的輸

2、入容量為 2.3kVA，斷路器的額定電流可計算如下: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SGDV-120A01A、1臺SGDV-180A01A 驅(qū) 動器，當(dāng)驅(qū)動器需要同時通斷時，其驅(qū)動器主回路設(shè)計如下。根據(jù)要求，當(dāng)多臺驅(qū)動器的輸入電源需要通過同一主接觸器控制通斷時，必須將各驅(qū)動器的故障輸出觸點串聯(lián)后控制主接觸器，設(shè)計的線路如圖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)計圖2線路中，第1臺驅(qū)動器的ALM-端連接繼電器控制電源的 0V端、ALM+端與第2 臺驅(qū)動器的ALM-端連接；第2臺驅(qū)動器的ALM+端連接第3臺驅(qū)動器的ALM-端；第3臺 驅(qū)動器的ALM+端連接故障檢測中間繼電器的線圈。 線路只有在三臺驅(qū)動器都無故障故障 觸點輸出接通的情況下， KA1才能接通?！纠?】使用外部制動電阻的安川 工V系列驅(qū)動器的主回路。使用外部制動電阻的安川 工V系列驅(qū)動器如圖3所示。為了能夠在制動電阻過熱時切斷 驅(qū)動器主電源，制動電阻的過熱觸點正常時閉合作為主接觸器接通的條件串聯(lián)在線路中， 過熱觸點一旦斷開便可切斷驅(qū)動器的主電源。【例4】工V系列驅(qū)動器與接

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)動電流的計算。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)動器DI采用的是匯點輸入連接，為了使得接近開關(guān)發(fā)信時在驅(qū)動器得到“1信號輸入，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)動器與接近開關(guān)的連接內(nèi)部信號NPN集電極開路輸出開關(guān)發(fā)信時, 路原理，由于光耦正向?qū)〞r的壓降為 左右，故開關(guān)發(fā)信時的驅(qū)動電流為：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，變頻器不使用制動電阻、制動

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/停止使用出廠默認(rèn)的 2線制控制，正反轉(zhuǎn) 控制信號來自 CNC 的輸出。 CIMR-G7的正反轉(zhuǎn)信號串聯(lián)有機(jī)床啟動接觸器KM10 X/Z軸驅(qū)動主回路 ON的常開觸點，如果 X/Z 軸伺服驅(qū)動未啟動或出現(xiàn)機(jī)床超程、急停的故障，可以立即停止主軸。 變頻器的 DI 信號采用了出廠默認(rèn)的使用變頻器內(nèi)部電源的匯點輸入連接方式，變頻 器的 DI 信號選擇

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， 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，變頻器的報警輸出 DO 信號可 作為驅(qū)動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)動器主接觸器 控制電路中，主軸變頻器故障時禁止驅(qū)動器主電源參加。 變頻器的頻率給定信號主速輸入來自 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， 連接時必須將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 頻率給定輸入時的主軸轉(zhuǎn)速與要求 一致；在DC0V輸入編程轉(zhuǎn)速 S0時，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 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M03/M04 X57-15/3 輸出。 KND100T的M03/M04輸出為保持型電平信號，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。 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