伺服驱动器主回路设计案例.docx

案例库/单元二/工程设计五、普及型CNC 电路设计案例〔7221-5〕安川伺服和变频器是普及型CNC 机床最常用的伺服和主轴驱动器，本案例供给了国产普及型CNC 配套安川伺服和变频器的电路设计实例一、伺服驱动电路设计案例【例 1】某设备配套有安川ΣV 系列 SGDV-120A01A 驱动器，利用主接触器掌握主电源通断的驱动器主回路，及断路器、主接触器的选择方法如下依据要求设计的线路如图 1 所示线路中的驱动器掌握电源可在断路器合上后直接参加，主接触器需要在驱动器无故障〔触点ALM+/ALM-接通〕时，通过按钮S-ON 启动AC输入电源PE断路器主接触器KM1L1 L2U VL3 L1C L2CWALM- ALM+AC220VS-OFFS-ON KM1CN1- 32 31 KA10V电动机 DC24VKA1 KM1AC220V〔a〕驱动器主回路 〔b〕主接触器掌握图 1 例 1 的主回路设计依据驱动器型号，可查得SGDV-120A01A 驱动器的输入容量为 2.3kVA，断路器的额定电流可计算如下：I = (1.5 ~ 2) Se = 9.96 ~ 13.28( A)e 3 Ue依据断路器额定电流系列，可选择 10A 标准规格，如DZ47-63/3P-10A 等。

主接触器的额定电流和断路器一样，可选择12A 标准规格，如CJX1-12/22 等例 2】 某 3 轴经济型数控铣床使用了 2 台 SGDV-120A01A、1 台 SGDV-180A01A驱动器，当驱动器需要同时通断时，其驱动器主回路设计如下依据要求，当多台驱动器的输入电源需要通过同一主接触器掌握通断时，必需将各驱动器的故障输出触点串联后掌握主接触器，设计的线路如图 2 所示，主接触器的掌握回路同案例 11 / 5AC输入电源PE PE PE断路器主接触器KM1L1 L2L3 L1C L2CL1 L2L3 L1C L2CL1 L2L3 L1C L2CU V WALM-ALM+U V WALM-ALM+U V WALM- ALM+CN1- 3231CN1- 3231CN1- 32 310V电动机 DC24VKA1图 2 例 2 的主回路设计图 2 线路中，第 1 台驱动器的 ALM-端连接继电器掌握电源的 0V 端、ALM+端和第 2 台驱动器的ALM-端连接；第 2 台驱动器的ALM+端连接第 3 台驱动器的ALM-端；第 3 台驱动器的ALM+端连接故障检测中间继电器的线圈。

线路只有在三台驱动器都无故障〔故障触点输出接通〕的状况下，KA1 才能接通例 3】使用外部制动电阻的安川ΣV 系列驱动器的主回路使用外部制动电阻的安川ΣV 系列驱动器如图 3 所示为了能够在制动电阻过热时切断驱动器主电源，制动电阻的过热触点〔正常时闭合〕作为主接触器接通的条件串联路中， 过热触点一旦断开便可切断驱动器的主电源断路器AC输入电源PE AC220V制动电阻主接触器KM1L1 L2L3 L1C L2CB1 B2S-OFFS-ON KM1U V WALM- ALM+ CN1- 32 310VKA1电动机 DC24VKA1 KM1AC220V图例 3 的主回路【例 4】ΣV 系列驱动器和接近开关连接的输入电路，及接近开关的类型选择和输出驱2 / 5动电流的计算接近开关有 NPN 集电极开路输出和PNP 集电极开路输出两类，ΣV 系列驱动器 DI 承受的是汇点输入连接，为了使得接近开关发信时在驱动器得到“1”信号输入，应优先选择NPN 集电极开路输出开关依据ΣV 系列驱动器的DI 接口电路原理，可以直接选择 NPN 集电极开路输出的接近开关，其连接电路如图 4 所示，接近开关电源由外部供给。

24VNPN接近开关24VIN+5V外部电源SIn内部信号0V 图 4 驱动器和接近开关的连接NPN 集电极开路输出开关发信时，输出和 0V 间的电阻接近为“0”，依据图 1 的接口电路原理，由于光耦正向导通时的压降为 0.5V 左右，接近开关发信时CE 极间的压降为 0.3V 左右，故开关发信时的驱动电流为：I = 24 - (0.5 + 0.3) » 7(mA)3.3因此，可选择DC24V/20mA〔标准规格〕、NPN 集电极开路输出接近开关二、变频器电路设计案例图 1 是工程用数控车床的安川变频器主轴掌握电路图有关工程图的根本说明、电路识读的根本留意事项、明细表要求及机床主回路、强电掌握回路、X/Z 轴驱动回路的说明等均可参照案例 7221，电路说明如下1. 主回路① 为了便于阅读，简洁机床的工图允许将和主轴变频器相关的主回路和掌握回路集中于一页进展表示② CIMR-G7 变频器的掌握电源已在内部和主电源进线连接，变频器不使用制动电阻、制动单元等配套附件，故主电源不需要使用主接触器掌握，它可以在机床主电源接通后直接 参加③ CIMR-G7 变频器本身已具有电子过流保护功能，故主轴电机不再需要安装过载保护的断路器。

3 / 510009-1PXE345678AB1 2 3PEKND-10XS55 52 3 4XS57 15301速度给定 10V 0VC3~10mmKM10 KA103102-8E 3-8DKA113-9DG1KA10KR S T300 302 303R S T PESC S1 S2A1 AC E(G)主轴正转DCIMR-G7A47P5U V W PEMC MB3-4C10L-(DC0V)U V WE3204~10mmKA20M3~OM1描图10L+(DC24V) 变频器报警F旧底图总号7.5KW,1440r/min Y132M-4主轴电机2-7D底图总号电气原理图签 字标记处数更改文件号签 字 日期G设校审工6计 龚仲华 标准化图样标记S A重量日 期对核艺批 准日 期 10-8/1共6 97页8第 312345图 1 数控车床主轴掌握案例4 / 52. 掌握回路① 图 1 中，CIMR-G7 变频器的正反转和启动/停顿使用出厂默认的2 线制掌握，正反转掌握信号来自CNC 的输出② CIMR-G7 的正反转信号串联有机床启动接触器KM10〔X/Z 轴驱动主回路ON〕的常开触点，假设X/Z 轴伺服驱动未启动或消灭机床超程、急停的故障，可以马上停顿主轴。

③ 变频器的DI 信号承受了出厂默认的使用变频器内部电源的汇点输入连接方式，变频器的DI 信号选择端CN5 应依据要求设定④ 由于本机床的主轴掌握无特别要求，变频器不需要连接其他DI 信号，DI 功能定义可以直接使用出厂默认设定⑤ 由于变频器电源在机床主电源接通后便可参加，因此，变频器的报警输出DO 信号可作为驱动器主电源接通的互锁条件，通过中间继电器KA20 的转换，串联到驱动器主接触器掌握电路中，主轴变频器故障时制止驱动器主电源参加⑥ 变频器的频率给定信号〔主速输入〕来自CNC〔KND100T〕的主轴模拟量输出，其输出频率直接由CNC 加工程序中的S 代码指令进展掌握AI 信号同样可以直接使用变频器出厂默认的功能设定3. S 模拟量输出① KND100T 经济型数控系统的S 模拟量输出为DC0~10V，可以直接和CIMR-G5 的速度给定A1/AC 端连接② KND100T 的S 模拟量输出为单极性信号，连接时必需将DC0~10V 输出端〔XS55-5〕 连接至变频器的A1 端、参考 0V 输出端〔XS55-2/3/4〕连接至变频器的AC 端③ 应通过CNC 的S 模拟量输出参数设定，保证最高主轴转速所对应的S 模拟量输出为DC10V。

④ 应通过变频器的偏移和增益调整，保证在 DC10V 频率给定输入时的主轴转速和要求全都；在DC0V 输入〔编程转速S0〕时，主轴转速接近0 转⑤ 频率给定连接线应使用双绞、屏蔽电缆4. 转向信号① KND100T 的主轴转向由程序指令M03、M04 或操作面板上的主轴正反转按钮进展掌握，其转向统一由CNC 的DO 信号M03/M04〔X57-15/3〕输出② KND100T 的M03/M04 输出为保持型电平信号，和 CIMR-G5 的 2 线制掌握要求全都， 故可以直接通过中间继电器KA10、KA11 转换为变频器的转向掌握信号③ 主轴电机的转向可以直接通过交换电机相序、转变CNC 参数等方式调整至要求的方向5. 主轴编码器① 为了车削螺纹，数控车床主轴需要依据检测主轴转角的位置编码器，以便车削螺纹时保持Z 轴进给和主轴的同步② 螺纹加工同步掌握直接由KND100T 实现，故主轴编码器只需要直接连接至CNC 上〔图中未画出〕，在变频器上可以不进展闭环掌握5 / 5。