第三章第三章 伺服驱动器伺服驱动器的配置的配置伺服驱动器的伺服驱动器的配置配置机电一体化原理及应用第三章伺服驱动器的伺服驱动器的配置、优化及故障诊断配置、优化及故障诊断1.1.伺服驱动的配置伺服驱动的配置2.2.伺服驱动器的优化伺服驱动器的优化3.3.伺服驱动器的故障诊断伺服驱动器的故障诊断机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 nSIMODRIVE 611：给您的机械设备带来最：给您的机械设备带来最大的生产力和最高的灵活性！大的生产力和最高的灵活性！ n- SIMODRIVE-是您的机械设备理想的模块化柔性变频驱动系统 n使用SIMODRIVE 611变频系统，可以配合使用多种不同的驱动系统，并且可以很容易地对它们进行适配，以满足必要的驱动性能和机器轴数。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 n- SIMODRIVE 611是一种模块化晶体管脉冲变频器，可以实现多轴以及组合驱动解决方案。基于其模块化设计，使用SIMODRIVE，可以提供根据驱动任务而量身定做的灵活而经济的驱动解决方案。SIMODRIVE 611由几个功能模块组成。电源馈电模块可以提供最大120 kW的总功率。目前，已经有上百万个驱动器采用了SIMODRIVE 611系统进行驱动控制，尤其是机床行业。SIMODRIVE 611 universal插入式闭环控制单元可适用于所有三相电机，为各种应用场合提供理想的驱动解决方案，包括印刷、包装、塑料工业、玻璃工业、陶瓷和石材加工工业中的加工机器，以及冲压机、材料装卸、输送和运输设备。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 nSIMODRIVE 611已通过CE、EN、CUL国际认证，适用于多种输入电压等级，全球通用。 n除了传统的速度和转矩控制等驱动功能以外，SIMODRIVE 611 universal还在标准型号中提供有集成的定位功能，从而减轻控制器的负担。在进给程序段编辑器中，每个轴可以以纯文本的方式最多保存64个独立的进给程序段。采用用户友好的调试工具SimoCom U，在调试过程中即可很容易地进行程序段的输入和保存。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611设计宗旨设计宗旨：模块化模块化n可连接全球各种电网 - 电源电压范围宽，3 AC 400 V，3 AC415 V，3 AC 480 V - 可以直接在TN网中运行 - 通过使用用于I/RF模块(16 kW及以上)的电源滤波器，还可在通用的电流选择性保护设备上运行。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611设计宗旨设计宗旨：模块化模块化nI/RF模块：提高运行安全性，降低系统扰动 通过闭环电源接口模块供电,驱动轴的运行不受电源扰动影响。 在制动过程中，多余电能将被反馈到电网中，实现节电功能n不同的冷却方式，极力满足各种需要对于I/RF模块和功率模块，提供有以下冷却方式： 内部散热 外部散热 风道散热机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611设计宗旨设计宗旨：模块化模块化n单轴型和双轴型SIMODRIVE 611 universal 插入式闭环控制单元直接测量系统。 n所有数据军安全的保存在一个数据包中 n安全停机功能 nMOTION-CONNECT：用户化的最佳机器连接 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 n一流的驱动系统应灵活适配各种自动化解决方案。不管是集成在SlMATIC?系统还是集成在其它自动化系统，SlMODRIVE 611universal都可通过PROFIBUS DP甚至是CAN总线集成在所有自动化环境中。n通过PROFIBUS DP进行通讯，全球最成功的现场总线标准 nSimoCom U-一种简便易用、功能强大的调试工具。这种基于Windows 95/98/NT/2000/XP操作系统的功能强大的软件工具，可以以简单的菜单提示界面提供调试功能、维修信息以及在线帮助 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 nDrive ES使全集成自动化成为可能：使用SIMODRIVE 611 universal，可以将驱动技术更容易、更便捷、更经济地集成在SIMATIC和SIMOTION?自动化环境中 nDrive ES Basic：通往全集成自动化之路。调试，参数配置，跟踪和故障分析 nDrive ES SIMATIC：配置通讯Drive ES SIMATIC提供有用于SIMATICCPU的功能块和样例项目。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 n定位控制：通过SimoCom U的功能强大的进给程序段编辑器可以非常简便地实现 - 凸轮，返回参考点或带有可配置偏移量的零点标记 - 作为通过信号、终端/PROFIBUS DP配置值的基准点设置 n轴的耦合：使用SIMODRIVE 611 universal，您可以使用PROFIBUS DP或终端对驱动系统进行联接。外部驱动系统以及内部双轴模块都可进行联接。通过PROFIBUS的轴的电子联接基于PROFIBUS DP子站之间的直接通讯。如果使用终端联接，实际位置可以通过可选方向增量式轴角编码器接口进行联接，或通过集成的模拟量输入/输出接口进行扭矩耦合。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 nTeach In 功能：使用Teach In功能，可以将轴的位置作为目标位置直接输入到规定的进给程序段中。例如，使用JOG和/或增量式JOG功能，可以将轴驱动到所需的位置上。然后，将命令保存在进给程序段编辑器中。由此可以很容易地将这一已知位置传递到进给程序中。 n与上位控制系统的通用接口 n模拟接口10V，用于设定点输入(转速/转距设定点) n起动锁定功能接口 n使用PROFIBUS DP接口，可以将SIMODRIVE 611 universal无缝集成在任何自动化环境中。 机电一体化原理及应用第三章SIMODRIVE 611：说明：说明 n我们的技术是全球可以信赖的技术为了确保SlMODRIVE 611 universal能够用于各种需要，西门子公司提供了一个先进的物流系统，以保证全球范围内的简单订货和及时交货。为了保证工程现场的一切工作都能顺利进行，我们提供了遍布球的服务网络。如果您需要产品专家或维修专家，或者只是有一个问题，都可以与我们的服务和支持团队进行联系。 机电一体化原理及应用第三章1.1.伺服驱动器的配置伺服驱动器的配置利用利用SimoComSimoCom U U可以监控驱动器的运行状态：电机实际电可以监控驱动器的运行状态：电机实际电流和实际扭矩流和实际扭矩 Simocom_USimocom_U伺服调试工具，是西门子公司开发的用于伺服调试工具，是西门子公司开发的用于调试调试Simodrive 611USimodrive 611U的一个软件工具。其具有直观、快的一个软件工具。其具有直观、快捷、易掌握的特点捷、易掌握的特点 利利用用SimoComSimoCom U U可设定驱动器的基本参数：设定与电可设定驱动器的基本参数：设定与电机和功率模块匹配的基本参数机和功率模块匹配的基本参数利用利用SimoComSimoCom U U可实现对驱动器参数的优化：根据伺可实现对驱动器参数的优化：根据伺服电机实际拖动的机械部件，对服电机实际拖动的机械部件，对611UE611UE速度控制器的参速度控制器的参数进行自动优化数进行自动优化机电一体化原理及应用第三章1.1 SimoCom U1.1 SimoCom U伺服调试软件主画面说明伺服调试软件主画面说明机电一体化原理及应用第三章1.2 SimoCom_U1.2 SimoCom_U软件与驱动器的连接软件与驱动器的连接 SimoCom_U SimoCom_U软件通过软件通过PCPC机机COMCOM口与驱动器口与驱动器X471X471接口进行通讯连接口进行通讯连接接, ,连接电缆为连接电缆为RS232RS232电缆电缆驱动调试电缆的连接方式驱动调试电缆的连接方式: :在通讯连接前在通讯连接前, ,应把机床和计算机应把机床和计算机电源切断电源切断, ,防止两端不等电位防止两端不等电位机电一体化原理及应用第三章1.3 1.3 驱动器的配置步骤驱动器的配置步骤 步骤一在断电的情况下（台式电脑要拔下电源插头！），用步骤一在断电的情况下（台式电脑要拔下电源插头！），用RS232RS232电缆连接电缆连接PCPC的的COMCOM口与口与611U611U上的上的X471X471端口。端口。 步骤二步骤二 驱动器上电，在驱动器上电，在611UE611UE的液晶窗口显示：的液晶窗口显示：“A1106”“A1106”表示驱表示驱动器没有数据；动器没有数据；R/FR/F红灯亮；总线接口模块上的红灯亮红灯亮；总线接口模块上的红灯亮 步骤三步骤三 从从WINDOWSWINDOWS的的“开始开始”中找到驱动器调试工具中找到驱动器调试工具SimoCom USimoCom U，并启动；并启动；机电一体化原理及应用第三章步骤四步骤四 选择连机方式选择连机方式 步步骤五五 进入入连接画面后，自接画面后，自动进入参数入参数设定画面：定画面：机电一体化原理及应用第三章 在软件的提示下进行参数的设定：在软件的提示下进行参数的设定： 1 1）定义驱动器的名称，通常可以用轴的名称来定义，如该驱动器用于）定义驱动器的名称，通常可以用轴的名称来定义，如该驱动器用于X X轴我们可以添入轴我们可以添入XK7124_X XK7124_X 机电一体化原理及应用第三章 2)2)输入入PROFIBUSPROFIBUS总线地址地址: :机电一体化原理及应用第三章 3) 3)设定电机型号：设定电机型号：机电一体化原理及应用第三章4) 4) 选择编码器，器，选择标准准编码器器( 2048 P sin/con( 2048 P sin/con信号，信号，1Vpp)1Vpp)如如为其他其他编码器器请选择Enter Data Enter Data 并如并如实输入入编码器数据。器数据。机电一体化原理及应用第三章 5 5）直接）直接测量元件的量元件的设定定机电一体化原理及应用第三章 6 6）存）存储参数参数机电一体化原理及应用第三章 611UE 611UE的的R/FR/F红灯灭，液晶窗口显示红灯灭，液晶窗口显示“A0831”“A0831”表示总线数据通讯；表示总线数据通讯；总线接口模块上的红灯亮总线接口模块上的红灯亮若若PLC控制电源模块的端子控制电源模块的端子48、63、64分别分别与端子与端子9 9接通，接通，电源模块的黄灯亮，表示电源模块已使能；电源模块的黄灯亮，表示电源模块已使能； 坐标轴配置的不正确可导致驱动及电机出现故障，如数据坐标轴配置的不正确可导致驱动及电机出现故障，如数据未存储也会在伺服单元掉电后，在伺服驱动器上出现未存储也会在伺服单元掉电后，在伺服驱动器上出现1106号报号报警。即数据未被配置报警。警。即数据未被配置报警。 机电一体化原理及应用第三章 步骤一步骤一 在断电的情况下（台式电脑要拔下电源插头！），用在断电的情况下（台式电脑要拔下电源插头！），用RS232RS232电缆连接电缆连接PCPC的的COMCOM口与口与611U611U上的上的X471X471端口。如果对带制动的电机进行端口。如果对带制动的电机进行优化，需要设定优化，需要设定NCNC通用参数通用参数MD1451218MD1451218的第二位为的第二位为“1” “1” （优化完毕后（优化完毕后恢复恢复“1”“1”） 步骤二步骤二 驱动器使能（电源模块端子驱动器使能（电源模块端子T48T48、T63T63、T64T64与与T9T9接通）；并接通）；并将坐标移动到适中的位置（因为优化时电机大约要转两个转）；优化时将坐标移动到适中的位置（因为优化时电机大约要转两个转）；优化时驱动器的速度给定由驱动器的速度给定由PCPC机以数字量给出。机以数字量给出。2.2.伺服驱动器的优化伺服驱动器的优化机电一体化原理及应用第三章 步步骤三三 进入工具入工具软件件SimoCom USimoCom U；且；且选择联机方式机方式 ；然后选择；然后选择PC机控制机控制 ， 选择选择OK； 步步骤四四 进入控制器目入控制器目录（ControllerController），出），出现以下画面：以下画面：机电一体化原理及应用第三章选择“None of these”“None of these”接着将出接着将出现以下画面：以下画面：进入入优化后出化后出现以下画面以下画面：机电一体化原理及应用第三章选择选择“14步步”自动执行优化过程：自动执行优化过程： 1）分析机械特性一（电机正转，带制动电机的抱闸应释放）分析机械特性一（电机正转，带制动电机的抱闸应释放） 2）分析机械特性二（电机反转，带制动电机的抱闸应释放）分析机械特性二（电机反转，带制动电机的抱闸应释放） 3）电流环测算（电机静止，带制动电机的抱闸应夹紧）电流环测算（电机静止，带制动电机的抱闸应夹紧） 4）参数优化计算）参数优化计算机电一体化原理及应用第三章 SIEMENS SIEMENS 伺服驱动器伺服驱动器包括包括611A，611U，611D 三种类型，三种类型，611A为为模拟交流伺服；模拟交流伺服；611U为通用型交流伺服，可接受多种形式的命令值信号；为通用型交流伺服，可接受多种形式的命令值信号； 611D为数字交流伺服为数字交流伺服模块，均配用同系列的电源模块及功率单元。模块，均配用同系列的电源模块及功率单元。电源模块电源模块一般一般3 3相相AC380VAC380V输入，输入，DC600VDC600V输出，输出电压由直流母线输出，输出电压由直流母线传送传送至各坐标至各坐标驱动（功率）单元，功率单元根据插入单元（控制板）驱动（功率）单元，功率单元根据插入单元（控制板）发出的命令发出的命令驱动电机工作。整个过程电压由交流转变为直流，再按命驱动电机工作。整个过程电压由交流转变为直流，再按命令值需要转变为相应令值需要转变为相应频率和电压的交流。频率和电压的交流。3. 3. 伺服驱动器的故障诊断伺服驱动器的故障诊断注意！直流母线上的直流电压在断电注意！直流母线上的直流电压在断电后要经过后要经过4分钟以上才能跌至安全电压。分钟以上才能跌至安全电压。机电一体化原理及应用第三章机电一体化原理及应用第三章伺服驱动器的基本组成伺服驱动器的基本组成 如图示，如图示， 为电源模块；为电源模块； 为双轴控制（分为双轴控制（分611A611A，611U611U，611D611D）模块；）模块； 为双轴功率模块；为双轴功率模块； 为为DC600VDC600V直流母线；直流母线； 为单轴控制（分为单轴控制（分611A611A，611U611U，611D611D）模块；模块； 为单轴功率模块；为单轴功率模块；机电一体化原理及应用第三章n611UE内部带有FEPROM，用于驱动器本身的系统软件和用户数据。驱动器的调整、测试、动态优化等均可在WINDOWS环境下进行，通过公司提供的SimoComU软件自动进行，安装于调试方便。611UE采用模块化结构，伺服驱动和主轴驱动公用电源模块，模块与模块，伺服驱动器和主轴驱动器间通过驱动器总线连接。机电一体化原理及应用第三章 611UE驱动器反馈元件可以是分辨率为12/14bit 的旋转变压器或最大到65536脉冲、1V（峰峰值）的正弦输出增量脉冲编码器，或是带EnDat接口协议的绝对位置编码器，与802D等CNC配套使用时，通常使用1V（峰峰值）的正弦输出增量脉冲编码器的1FK6/1FK7交流伺服电机与1PH7主轴电机。机电一体化原理及应用第三章（1）驱动“准备好/故障”信号输出连接端X111该连接端子一般与强电控制回路连接，采用“接线端子”，端子的作用如下： 、 7473.2：驱动器“准备好信号触点输出，“常闭触点，驱动能力为AC250V2A或DC50V2A。 7273.1：驱动器“准备好信号触点输出，“常开触点，驱动能力为AC250V2A或DC50V/2A. 机电一体化原理及应用第三章(2)电源模块“使能”控制端X121 53/52/51:驱动器电源模块过电流触点输出 （53/51为常闭，52/51为常开）驱动能力为 ：DC50V500mA。 963：驱动器电源模块“脉冲使能”信号输入，当963间的触点闭合时，驱动器各坐标轴的控制回路开始工作。 964：驱动器电源模块“驱动使能”信号输入，当964间的触点闭合时，驱动器各坐标轴的调节器开始工作。 919：驱动器电源模块“使能”端辅助输出电压+24V0V端。机电一体化原理及应用第三章(3)辅助电压连接端x141 该连接端子一般与强电控制回路连接，采用“接线端子”，端子的作用如下： 7：驱动器DC24V辅助电压输出，电压范围为+204+288V，驱动能力为24V50mA。 45：驱动器DCl5V辅助电压输出，驱动能力为15W10mA。 44：驱动器DC15V辅助电压输出，驱动能力为一15W10mA。 10：驱动器DC一24V辅助电压输出，电压范围为一204一288V，驱动能力为一24W50mA。 15：0V公共端。 机电一体化原理及应用第三章 电源模块：有使能端子电源模块：有使能端子T64(T64(控制器使能控制器使能) )，T63T63（脉冲使能），（脉冲使能），T48T48（功率输出控制），另有（功率输出控制），另有T72T72，T73T73，T74T74为系统为系统READY/FAULTREADY/FAULT信号输出端子，信号输出端子，T51/T52/T53T51/T52/T53为模块温度报警输出。为模块温度报警输出。 其中，其中，T64T64，T63T63，T48T48端子时序关系为：端子时序关系为： 机电一体化原理及应用第三章只有在各使能端加有只有在各使能端加有DC24VDC24V电压时，电压时，611U611U单元才能正常工作，单元才能正常工作，READYREADY信号才有信号才有输出，注意：输出，注意：T9T9端是端是611611单元自带的单元自带的DC24VDC24V。在各功率单元上，还有一个驱动器在各功率单元上，还有一个驱动器使能使能T663T663，一般将其与，一般将其与T9T9端直接短接。端直接短接。电源模块上的信号灯排列如下：其中电源模块上的信号灯排列如下：其中L1（红色）为（红色）为+/-15V+/-15V故障灯，故障灯，L2L2（红色）为（红色）为5V5V故障灯故障灯（此二种电压通过驱动总线（此二种电压通过驱动总线给给611控制模块供电）控制模块供电） ，L3（绿色）为无使能指示，（绿色）为无使能指示，L4（黄色）为动力回路（黄色）为动力回路接通指示（此二灯为非故障灯），接通指示（此二灯为非故障灯）， L5（红色）为供电电网不正常指示，（红色）为供电电网不正常指示，L6（红色）为直流母线过电压指示，正常情况下，将（红色）为直流母线过电压指示，正常情况下，将T48与与T9短接短接L4黄色灯亮，黄色灯亮，T63T63，T64T64与与T9T9短接短接L3L3绿色信号灯灭。绿色信号灯灭。机电一体化原理及应用第三章