DY3E系列三相混合式步进电机驱动器使用手册(EV1.3)

...wd......wd......wd...在本使用手册中，我们将尽力表达各种与该驱动器操作相关的事项。限于篇幅限制及产品具体使用等原因，不可能对驱动器中所有不必做和/或不能做的操作进展详细的表达。因此，本使用手册中没有特别指明的事项均视为“不可能〞或“不允许〞进展的操作。本使用手册的版权，归广州数控设备所有，任何单位与个人进展出版或复印均属于非法行为，广州数控设备将保存追究其法律责任的权利。公司简介广州数控〔GSK〕——广州数控设备，目前中国数控系统产销量最大的企业，中国南方的数控产业基地，国家863《中档数控系统产业化支撑技术》重点工程承当企业，广东省20家重点装备制造企业之一。十几年来致力于专业研发、设计及制造机床数控系统〔数控装置、驱动单元与伺服电机〕等产品，推进数控机床普及化，开展数控机床贸易，现已开展成为一家集科、教、工、贸于一体的大型高新技术企业。公司现有员工1400多名，其中博士4名、硕士研究生50多名，工程技术人员500多名，其中高级职称50多名。GSK系列产品以高的性能价格比畅销全国，远销东南亚。2000年至2006年，市场占有率连续七年全国第一，产品产销量连续七年居国内同行业首位，为全国最大的机床数控系统生产基地。公司主要产品有：GSK系列车床、铣床、加工中心数控系统，DA98、DA98A、DA98B、DA98D系列全数字式交流伺服驱动单元，DY3E系列混合式步进电机驱动器，DS3系列双轴混合式步进电机驱动器，DF3系列反响式步进电机驱动器，GSKSJT系列交流伺服电动机，CT-L数控滑台等数控设备与装置。产品全面贯彻现行的国家标准〔国际标准〕、行业标准以及作为完善补充的企业标准〔或企业内控标准〕，广州数控设备拥有雄厚的技术开发力量及完善的生产及质量保障体系，以稳定可靠的产品质量满足广阔用户的需求。公司健全完善的服务机制与在国内多个省市及国外设立的十几个服务办事处，可保证在24～48小时内提供快捷便利的技术支持和服务。“优异的产品、卓越的服务〞成就了广州数控辉煌的今天，广数人以“打造百年企业、铸就金质品牌〞作为企业的经营理念，为打造中国南方的数控产业基地、推动民族数控产业而不懈努力。现场技术支持服务如果您遇到通过不能解决的问题，您可以获得现场支持的服务，广州数控设备将授权技术支持工程师到现场帮您解决技术问题。前言尊敬的客户：对您惠顾选用广州数控设备〔GSK〕的DY3E系列三相混合式步进电机驱动器,我们深感荣幸!使用手册提供了使用该驱动器的有关内容及本卷须知。操作不当可能引起意外事故。在使用该驱动器以前，请务必仔细阅读本手册！本使用手册适用于DY3(EV1.3)版本。请详细阅读本使用手册后，再进展安装连接。所有规格和设计如有变化，公司恕不另行通知。诚挚的感谢——您在使用广州数控设备的产品时，对我们的友好支持。目录TOC\o"1-2"\h\z安全警告与说明11型号说明22性能简介33技术参数44工作原理55安装说明66驱动器外形图77接口及拔码开关说明88DY3E驱动器接口原理图109三相混合式步进电机参数表1110DY3E与系统的连接12安全警告与说明!!安装驱动器应安装在通风良好、防护完善的电柜内。为保证驱动器散热条件，请按<图1>推荐的空间间距安装！接线电机线和电源线有较大电流通过，接线时一定要连接结实，将端子压紧。驱动器和步进电机保护接地必须可靠！通电不得带电插拔电机插头，由此将引起严重的后果。应当安装过流保护器，用来保护电源线，过电流时切断电路。电源开关应使用通断可靠的空气开关，不要使用普通的刀闸开关。在确认没有导电异物落入驱动器内以及接线正确、连接可靠后，方能通电运行！1型号说明输出相电流〔有效值〕：11=1输出相电流〔有效值〕：11=1.1A，13=1.3A，24=2.4A，28=增强型系列号三相电机混合式步进电机产品标志：电机驱动器2性能简介三相混合式步进电机采用稀土永磁材料制造，与反响式步进电机相比具有电磁损耗小、转换效率高、动态特性好等优点。三相混合式步进电机运行时相对平稳、噪声小、输出力矩大且不易失步。三相混合式步进电机在正弦波电流的驱动下，极大的改善了步进电机的震荡和噪声，是目前步进电机的一种高档品种。广州数控设备研制的DY3E系列三相混合式步进电机驱动器，具有以下特点：技术新应用微电子技术，将新一代高速单片机嵌入驱动器内，使控制性能提高，电路简化；采用交流伺服的控制原理，具有交流伺服运行特性，三相正弦电流驱动输出；驱动器内低压直流电源应用开关电源技术，使电源电路体积小，稳定可靠微步距运用矢量细分技术，可控制步进电机转过的最小角度为电机步距角的1/20〔0.03°〕。微步距控制可使步进电机低速运行平稳，其运行效果接近交流伺服。微步距驱动器与μm〔0.001mm〕级CNC控制器配套,可实现μ高转矩步进电机输出转矩与注入电流成正比，高速运转时注入电流大小与驱动器功放级使用的电压成正比，目前大局部步进电机驱动器功放级。由于技术限制，所使用的电压在DC150伏以下，而DY3E步进电机驱动器功放级的电压到达DC310V，因而驱动步进电机高速运转时仍然有高转矩输出。高可靠性控制局部集成度高、功放级采用三菱公司的新型智能模块，整机构造紧凑、电路简练、接插件少、机外风冷散热设计可减少粉尘侵入机内，设有超温、过压、欠压、保护、报警信号输出。3技术参数输入电源AC220V-15%~+10%50Hz/60Hz3A〔Max〕输出相电流相电流有效值不大于4.5A适配电机三相混合式步进电机〔步距角0.6°〕工作环境0℃~45无腐蚀性、易燃、易爆、导电性气体、液体和粉尘。存放环境-20℃~驱动方式SPWM〔正弦脉宽调制〕恒流斩波，三相正弦波电流输出。步距角可由用户设定：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°对应电机每转脉冲12000、10000、8000、6000、5000、4800、4000、3000、2500、400、1200、1000、800、600、500、480步距角设定方式DIP开关〔SW1、SW2、SW3、SW5〕设定；输入信号CP/〔脉冲〕；DIR/〔方向〕；EN/〔使能〕；输入电平5V、5mA~10mA，12V时串入1K电阻，24V时串入2.2K电阻。输入回路有电流时输入有效。位置脉冲输入方式单脉冲方式：CP〔脉冲〕+DIR〔方向〕脉冲宽度≥2μs；脉冲频率：(步距角<0.300°)≤200kHz；(步距角≥0.300°)≤20kHz；换向时，DIR〔方向〕信号超前CP〔脉冲〕信号≥10μs。输出信号RDY1/RDY2〔准备好〕：无报警有使能时接通，负载30V、0.5A〔Max〕。掉电相位记忆驱动断电后自动记忆当前相位；自动减电流锁定当输入脉冲停顿3秒钟后，锁定电流自动减半；保护功能超温、制动异常、欠压、超压、IPM模块异常。状态指示绿色LEDRDY：正常指示，无故障有使能时亮；A、B、C：脉冲指示黄色LEDALM：制动异常、欠压、超压、超温、IPM模块异常时闪亮。外形尺寸244mm×163mm×重量2.7k4先进的步进电机控制原理广州数控设备将交流伺服控制原理应用到三相混合式步进电机驱动器中，输入的AC220V经整流后变为DC310V，再经脉宽调制变为三路310V阶梯式正弦波形电流，它们按固定时序分别流过三路绕组，其每个阶梯对应电机转动一步。通过改变驱动器输出正弦电流的频率来改变电机转速，而每转输出的阶梯数确定了每步转过的角度。按目前的电子技术，正弦电流的阶梯数可以分得很多，理论上电机每转的步数可以很高，这就是细分技术，但经过理论分析及大量的实验证明：如果细分数超过10，电机带负载后，就会产生跳步和失步现象。所以细分数超过10没有实际意义。目前仅仅三相正弦电流细分技术能保证细分后电机输出扭矩不下降，而且每一步都能准确定位。当电机三相绕组通入正弦波电流〔三相电流相位差为120°〕时，该电流在电机的气隙中产生一个空间幅值恒定的旋转磁势，该空间磁势的大小和方向与各相的电流的顺序和大小有关，并且要求驱动器在电机绕组中的电流为双向的分级变化的阶梯波〔当分级数无限增加时，电流波将形成正弦波〕，各相电流之间的相位差为120°。电机磁性转子跟踪定子空间磁势面移动形成电机旋转，当空间磁势定位于某点时，转子也定位于该点，实现了准确定位。电机相电流波形和电机步距角的关系如以下列图所示：当某一相电流变化一个完整周期时〔其它相电流也各自变化一个完整的周期，只是相角不同而己〕，步进电机转子将转过一个齿距，对应的机械角为360°/Z2(Z2为电机转子齿数).假设相电流在一个周期内分成N个台阶电流值,转子在每一个台阶电流处于不同的定位点,因此,步进电机的步距角为:а=360°/(NZ2)，或电机每转步数为：S=N×Z2。如果每一个正弦周期由20个电流台阶N组成，由于电机的转子齿数Z2为50个，则电机的步距角а=360°/(NZ2)=360°/〔20×50〕=0.36°,电机每一转需脉冲个数为:S=N×Z2=20×50=1000。5安装说明驱动器外型及安装尺寸见图1。安装步骤：a)开箱检查DY3E驱动器为单台〔轴〕包装，开箱后请按装箱单核对驱动型号、编号、说明书、合格证附件等，如发现与装箱单不符请及时和我厂联系。检查驱动器有无机箱变型，部件破损等异常情况，如有异常，请确认不影响使用后再安装，或与我公司联系。b)安装DY3E驱动器应安装在通风良好，防护完善的电柜内，为保证驱动器散热条件，请按〈图1〉中推荐的空间间距安装。c)接线按照下述接口说明，接齐信号线、电机线、电源线。电机线和电源线流过电流较大，接线时一定要接牢，且电机线和电源线应大于1mm2由于驱动器工作于高频斩波方式，步进电时机存在感应电压和泄漏电流，建议驱动器的电源通过隔离变压器提供，并保证驱动器和步进电机妥善接地，以确保使用安全。电源开关应选用空气开关、漏电保护开关或接触器，保证快速、可靠地通断。6驱动器外形图图17接口及拔码开关说明1〕信号接口信号接线见下表引脚端子名信号说明1CP+脉冲信号〔正端〕输入9CP-脉冲信号〔负端〕输入2DIR+方向电平信号〔正端〕输入10DIR-方向电平信号〔负端〕输入3EN+使能信号〔正端〕输入11EN-使能信号〔负端〕输入6RDY1准备好信号14RDY2准备好信号注：DY3E工作正常时6和14脚内部接通；报警时6和14脚断开。2〕电机接口和电源接口电源输入交流220V，并从L、N端并联到r、t端。步进电机内部线圈接成星型，电机的三个引出线可任意接至U、V、W。假设发现电机旋转方向错误应先关掉电源，再任意调换2个电机线的接头位置。3〕状态指示灯黄色报警灯ALM，ALM亮时驱动器报警。4个绿灯：RDY驱动器为准备好指示灯，此灯亮时表示工作正常；A、B、C六个灯表示脉冲输入状态，开机初始状态为两个轴前一次掉电前的状态。A、B、C共有8种状态指示，使用时，可根据未加工前在程序零点时与加工后回程序零点后A、B、C的状态是否一样，来判断加工过程是否失步。4〕拔码开关在状态指示灯下有SW1～SW6六个拨码开关。SW1、SW2、SW3、SW5四个拨码开关为步距角设置开关，共可设置16种不同步距角。如表一开关位置与步距角对照表所示。SW4和SW6两个开关作为输出驱动器电流粗调功能开关。表二为拨码开关位置与输出电流对照表表1开关位置SW1SW2SW3SW5步距角〔°〕表2开关位置SW4SW6电流值满电流满电流×0.8满电流×0.6满电流×0.4注1：拨码开关朝右为OFF〔关〕，朝左为ON〔开〕。注2：满电流即为驱动器标识电流值。8DY3E驱动器接口原理图注1：输入信号电平为5V时的接法。信号电平大于5V时，需串连限流电阻，使输入电流为4~10mA；注2：驱动器端必须与机床电器柜地相连。注3：应选择适宜的非熔丝断路器配套驱动器。型号相数保持转矩步距角°静态相电流空载运行频率空载起动频率相电感转动惯量Kgcm2使用电压范围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进电机参数表注：空载运行频率和空载起动频率的运行步距角为0.6°。型号步距角°运行矩频特性(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