1.61lA系列伺服驱动系统的基本组成
61lA系列产品为SIEMENS公司在6SC610基础上改进的模拟型交流伺服驱动产品,驱动器直流母线电压为600V/625V,可以直接与380V/400V电网连接。伺服进给轴最大输出转矩可达185N·m,额定转速从1500r/min到8000r/min;主轴最大输出功率可达76kW,最高转速可达到18000r/min。
61lA交流伺服驱动器主要由如下组件组成:
(1)电源模块 61lA电源模块有非受控电源(UE)模块与可控电源(I/R)模块两种基本结构形式,用来提供伺服驱动的DC600V/625V直流母线电压。
非受控电源模块(UE),主回路采用二极管整流,通过制动电阻释放因电动机制动,电源波动产生的能量,保持直流母线电压的基本不变,因此,一般用于小功率,特别是制动能量较小的场合。
可控电源模块(I/R),主回路采用晶体管整流,PWM闭环控制,它可以通过再生制动方式,将直流母线上的能量回馈电网,用于大功率、制动频繁、回馈能量大的场合。
电源模块由整流电抗器(内置式或外置式)、整流模块、预充电控制电路、制动电阻以及相应的接触器、检测、监控电路组成。
驱动器与运行有关的重要参数,如:直流母线电压、辅助控制电源±15V电压、+5V电压,以及电源电压过低与缺相都在电源模块中进行监控,并作为“驱动器准备好”的先决条件。
电源模块带有预充电控制与浪涌电流限制环节,预充电完成后自动闭合主回路接触器,提供DC600V/625V直流回线电压。
(2)进给驱动模块 进给驱动模块主要由逆变主回路、速度调节器、电流调节器、使能控制电路和轴监控电路等部分组成。在结构上,进给驱动模块可以分为控制模块与功率模块两大部分,并分单轴模块与双轴两种类型。
进给驱动模块逆变主回路的电源及辅助控制电源由电源模块提供,采用速度、电流双闭环模拟量控制。速度调节器采用自适应PI调节器,低速时能通过改变积分时间与比例增益使控制性能达到最佳。速度给定为±10V模拟量差动输入,速度反馈信号来自伺服电动机内置式IFU测速发电机,额定转速时的测速发电机输出电压为40V。
速度调节器的比例增益(KP)、积分时间(TN)、速度漂移,以及测速反馈电压均可以通过独立的电位器进行调整与设定。
电流调节器亦采用PI调节器,但调节器参数,如:电流极限、比例增益等,不能通过电位器调节,它必须通过模块上的设定开关使之与控制电动机相匹配。
通过设定开关的设定或外部控制信号,驱动器还可以使进给轴进入电流(转矩)控制方式下运行。
(3)主轴驱动模块 主轴驱动模块可以与SIEMENS、IPH6、IPH4、IPH2主轴电动机配套,构成交流主轴驱动系统,具体性能见第7章“主轴驱动系统的故障诊断与维修”中的相关内容。
2.61lA系列伺服驱动系统的状态显示
(1)电源模块的状态显示 61lA系列伺服驱动器电源模块(UE或I/R)设有6个状态指示灯(LED),其相对位置及其含义如下:
V1-O O-V2 V1:SPP(红),辅助控制电源±15V故障指示灯。
V3-O O-V4 V2:5V(红),辅助控制电源+5V故障指示灯。
V5-O O-V6 V3:EXT(绿),电源模块未加“使能”指示灯。
V4:UNIT(黄),电源模块准备好指示灯。
V5:≈(红),电源模块电源输入故障指示灯。
V6:UZK》(红),直流母线过电压指示灯。
当电源模块直流母线预充电完成,监控模块电源模块无故障时,电源模块准备好(UNIT)灯亮,其余指示灯灭,同时“准备好”继电器吸合,并输出触点信号。V4指示灯不亮的原因有:
①直流母线电压过高。
②+5V电压太低。
③输入电源过低或缺相。
④与电源模块相连接的轴驱动模块存在故障。
(2)标准进给驱动模块的状态显示 标准进给模块设有“轴故障”(H1)与电动机/电缆连接故障(H2)两个红色状态指示灯,其含义如下:
H1(轴故障)指示灯亮,表明驱动器出现故障,可能的原因有:
①速度调节器到达输出极限。
②驱动模块超过了允许的温升。
③伺服电动机超过了允许的温升。
④电动机与驱动器电缆连接不良。
H2(电动机/电缆连接故障)指示灯亮,表明监控电路检测来自伺服电动机的故障,可能的原因有:
①测速反馈电缆连接不良。
②伺服电动机内装式测速发电机故障。
③伺服电动机内装式转子位置检测故障。
(3)带扩展接口的进给驱动模块状态显示 当使用扩展接口的进给驱动模块时,可以通过7段数码管指示驱动器的工作状态。7段显示的含义如下:
:参数板末插入驱动器。
:脉冲使能(端子663)、速度控制使能(端子65)信号末加入。
:脉冲使能(端子663)未加入,速度控制使能(端子65)信号已加入。
:脉冲使能(端子663)已加入,速度控制使能(端子65)信号未加入。
:脉冲使能、速度控制使能信号已加入。
1:I2t监控,驱动器连续过载。
2:转子位置检测器不良。
3:伺服电动机过热。
4:测速发电动机不良。
5:速度控制器达到输出极限,引起I2t报警。
6:速度控制器达到输出极限。
7:实际电动机电流为零,电动机线联接不良。
611伺服驱动器的故障与610系列基本相同,维修时可根据故障现象参见表5-25进行。