SimoDrive611Ue伺服模块驱动的使用

再生馈电式伺服驱动的电压匹配问题本文以西门子的SIMODRIVE611系列驱动为例讲解再生馈电型伺服驱动的电压匹配问题。

SIMODRIVE611曾是西门子主要的伺服驱动产品之一，被广泛应用于SINUMERIK840D/810D/802D/840C等系统，具体又分为611D（数字式），611U（数字模拟复合式），611A （模拟式）等。

与传统伺服驱动产品相比较，611伺服驱动重要的一个特点就是对大中功率伺服采用了再生馈电式电源类型。

1. 再生馈电式电源SIMODRIVE611的电源模块分为不馈电模块(U/I Module) 和再生馈电式模块(I/R Module) 。

对于小功率电源，SIMODRIVE611采用不馈电的电源模块，而对于大中功率则采用了再生馈电式电源模块，其额定功率包含：16KW，36KW，55KW，80KW和120KW。

再生馈电式模块将伺服电机所有的制动刹车能量再生为电流，反馈回车间电网中去。

也就是说：当电机转动时，驱动器从车间电网中吸取电能，而当电机制动时，电机进入发电状态，驱动器向车间电网中反向送进电能。

而不馈电模块则是通过内置或者外置制动电阻，将电机的制动刹车能量转换为制动电阻的热能消耗掉。

驱动能量交换是可逆的再生馈电式驱动适用于频繁启停，频繁制动，大中功率制动惯量较大的情况，对于金属切削机床这类动作特点的设备特别合适。

由于SIMODRIVE611馈电电源模块内部采用了先进的功率因数调节（PFC）电路，使得整流的功率因数几乎为1，且对电网的谐波影响很小（THD<>2. 再生馈电式电源的馈电电流再生回馈的电流可以是正弦波形式电流或者是方波形式电流，这取决于电源模块左上角顶部DIP开关的设置以及是否安装了西门子的标准滤波器。

如果使用DIP开关的缺省设置（S1.3=OFF，S1.6=ON），且进线主开关后安装了西门子标准正弦波滤波器，则再生回馈的电流是正弦波电流，这也和交流供电电网中的电流波形一致。

➢ I/R模块：电机制动时流入直流母排 的能量可被驱动系统循环利用，常用 在高动态响应，频繁启停的场合。（ 〉28KW）
➢ UI模块：电机制动时流入直流母排的 能量通过制动电阻以热能的形式散发 到环境中，常用对动态响应要求不高 ，制动不多的场合。（5/10/28KW）
提醒：如果使用了HFD电抗器，必须使用I/R模块
功率模块Power module
➢ 用途：和控制模块共同实现进给和主轴驱动 ➢ 分类：根据可驱动的轴数可分为单轴模块和
双轴模块 ➢ 工作方式：进给驱动FDD和主轴驱动MSD ➢ 可连接的电机类别：
1、连进给：1FT6/1FK6/1FK7/1FT7/1FW/1FN 2、连主轴：1PH/1PM/1FE/2SP1
系统冷却方式
➢ 内部冷却 ➢ 外部冷却 ➢ 管道冷却
SFAE
YAN ZUDONG
Apr.,16th, 2010
第一部分： SIMODRIVE 611D驱动基础
电源模块 Power supply
➢ 用途：将进线电源转换成驱动组件可 用电源（交流==〉直流）
➢ 分类：按能量流动方式可分为I/R模 块和UI模块。
第一部分： SIMODRIVE 611D驱动基础
监控模块 Monitor module
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YAN ZUDONG
Apr.,16th, 2010
第一部分： SIMODRIVE 611D驱动基础
电容模块Capacitor module
➢ 用途：防止电源故障；存蓄制动能量。 ➢ 按功能分类：
• 2.8mF和4.1mF，用作动态能量存储装置 • 20mF，用作电源跌落缓冲
时域内速度控制器优化
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YAN ZUDONG

611A 设置*. 定义672--674 端子用途(R33=0 standard); R33=0 : 672--674 是进给模块准备好输出继电器; R33=Open : 672--674 是有故障输出继电器*. 定义斜坡发生器(仅适用于主轴功能) (R4=0,R5=20K standard); R4=Open R5=Open : 斜坡发生器激活; R4=0 R5=20K : 斜坡发生器不激活*. 进给模块的速度控制/电流控制选择(S2.10=OFF, R1=0,R14=0 standard); a. 在内部固定选择:; ; S2.10=OFF : 进给模块选择闭环速度控制; ; S2.10=ON : 进给模块选择闭环电流控制; b. 在外部可变选择:; ; R14=0 : 速度控制/电流控制由22端子选择; ; 端子22开路: 进给模块选择闭环速度控制; ; 端子22接24V : 进给模块选择闭环电流控制; ; 当端子22接24V即进给模块选择闭环电流控制时, R1可选择:; ; R1=0 : 电流控制不带I 元件; P; ; R1=Open : 电流控制带I 元件 PI; 进给模块选择闭环电流控制时, 电流设定点用端子20/24*. 速度控制器允许端子65功能选择 (R13=Open standard); R13=0 : 立即; R13=Open : 延迟*. 主/从选择 (R1=任意, R42=0, R44=Open, S2.10=OFF standard); R1=任意, R42=0, R44=Open, S2.10=OFF : 不分主从(即独立使用); R1=任意, R42=0, R44=0, S2.10=OFF : 主方式, 端子258作为电流设定输出; R1=Open, R42=Open, R44=0, S2.10=ON : 从方式, 端子258作为电流设定输入; 在主从方式下, 两个驱动器的端子258要联接在一起*. 允许输出最大电流设定 (R12=Open standard); 当R12=Open 时, 允许输出最大电流由端子96的电压决定; ; 端子96输入电压 &lt;=0.7 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; &gt;=10 ; V (绝对值); 允许输出最大电流; 100 ; 97 86 75 64 53 42 31 20 10 ; 2 ; % * 设定的最大电流; 当端子96电压&gt;= | 12VDC | 时, 允许输出最大电流由R12的值决定; ; R12阻值; ; &lt;=0.26K 0.5K 1K 3K 6K 10K 20K 50K 100K &gt;=400K; ; 允许输出最大电流 100 ; 97 ; 90 68 52 38 ; 24 ; 10 ; 7 ; ; 2 ; * 设定的最大电流; 不论负载和转速怎样变化, 进给模块输出的电流都不会大于&quot;允许输出最大电流&quot;*. 当超速或过流后电流减小的设定 (R32=0, R2=Open standard); R32=0 : 速度达到极限后200ms, 脉冲允许取消; R32=Open, R2=Open : 过流后, 电流1.1 * 额定电流???; R32=Open, R2=有电阻: 速度达到极限后200ms, 电流减小将根据R2决定; R2阻值 &lt;=2K 4K 7K 10K 20K 30K 37K; 电流值; 2 ; 13 33 45 ; 74 ; 92 ; 100 ; * 设定的电流最大值*. 速度达到极限值后延迟起控时间设定(R54=360K, T=0.56*(360+47)=228ms standard); 延迟起控时间T=0.56*(R54+47) ; T单位为ms, R54单位为K*. 电机旋转方向设定 (S2.1=ON standard); 当其它条件不变时, 改变S2.1可以改变电机旋转方向*. 过流响应点( Icont )设定 (R9=30K standard); 过流响应点由R9设定; R9阻值; ; &lt;=30K 50K 100K 200K 500K &gt;=1000K; 过流响应点; 100 ; 94 ; 72 ; 48 ; 24 ; 18 ; ; * 设定的电流最大值; 经试验: 当输出电流达到过流点后要过一段时间才出现过流报警, 再过一段时间电流; ; ; 自动减小, 这两段时间的长短随过流的程度而变, 过流越严重(电流越大),; ; ; 时间越短, 这体现了&quot;电流的平方乘时间&quot; 的概念; 例: R9=620K, Irared=12.5A, Imax=25A, 计算Icont=20%*12.5A=2.5A; ; 电机在刹车状态, 驱动器进入伺服允许状态, 偏差电压输入端56/14短路, 用万用; ; 表测M/W孔检测输出电流实际值, 调drift电位器利用漂移电压使驱动器电流慢慢; ; 增大, 结果为:; ; ; 当最大电流限制在3.5A/1.4V时: 时间(秒) 0 ; ; 35 ; 55; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 电流; 3.5A ; 3.5A ; 2.3A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 端子289/291 OFF ; ON ; ON; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 信号; ┏┓; | ; ; |; ; ; 当最大电流限制在7.5A/3V 时: 时间(秒) 0 ; ; 7 ; ; 9; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 电流; 7.5A ; 7.5A ; 2.3A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 端子289/291 OFF ; ON ; ON; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 信号; ┏┓; | ; ; |; 当发生过流报警时, 进给模块输出端子289/291变为ON, 电源模块输出端子5.1/5.2变; 为ON, 但不影响进给模块准备好输出端子673/672和电源模块准备好输出端子73.1/72; 当不限制输出电流即端子96不加电压时, 过流报警后很快就出现速度报警ⅵ, 禁止伺; 服允许*. 速度设定点粗设定; (R5=20K, R6=Open, R7=Open, R8=Open, S1.1=OFF, S1.2=OFF, S1.3=OFF standard); 一般电机测速发生器输出的电压在额定转速时为30--40V, 当用到测速电压&lt;=16.5V的; 电机时, 可修改R5--R8和S1.1--S1.3, 使电机和进给模块相匹配; S1.1--S1.3用于短路或不短路R6--R8*. 电流最大值(即&quot;设定的电流最大值&quot; Imax)设定(S2.1--S2.5=OFF standard); S2.5-2 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1110 1111; Imax ; 100 ; 85 ; 68 ; 61 ; 50 ; 46 ; 41 ; 39 ; 36 ; 34 ; 30 ; 29 ; 26 ; 24 ; 23 * 峰值电流*. 电流控制器增益Kp(I) 设定 (S2.6--S2.9); S2.9-6 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1110 1111; Kp(I) 0.5 ; 1 ; 2 ; 2.5 6 ; 4.5 5.5 ; 6 ; 6 ; 6.5 7.5 ; 8 ; 9.5 ; 11 11.5*. 转速漂移调整; R20 (即Drift电位器) 是转速漂移调整电位器, 调整方法为:; 1. 将端子14/56短接, 使驱动器进入伺服允许状态, 调整Drift电位器使电机不转动; ; 或者很缓慢的转动, 有点缓慢转动是不要紧的, 当接入数控系统后会被数控补偿; ; 掉, 电机就会一点都不转动; 2. 将NC、驱动器、电机联接好, 使驱动器进入伺服允许状态, 不移动, 用OP720看它; ; 的命令值和实际值, 如果&gt;0.001mm, 调整Drift电位器使它们的差值&lt;=0.001mm*. 测速发生器调整; R11 (即Tacho电位器) 是测速发生器调整(即转速调整)电位器, 调整方法为:; 在端子14/56输入2VDC使电机转动, 调整Tacho电位器使电机转速为额定转速的20% ; 经试验, Tacho电位器调整与检测孔电压绝对值的关系如下:; ; Tacho调整到速度合适时, VX绝对值= VR绝对值; ; Tacho调整到速度太高时, VX绝对值&gt; VR绝对值; ; Tacho调整到速度太低时, VX绝对值&lt; VR绝对值; 调整Tacho电位器时, VR是不变的, 只有VX的值变化*. 比例增益调整; R25 (即Kp电位器) 是比例增益调整电位器*. 积分时间调整; R35 (即Tn电位器) 是积分时间调整电位器1.611A系列伺服驱动系统的基本组成611A系列产品为SIEMENS公司在65C610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6COV/625V,可以直接与380V／删电网连接。

SIEMENS SIMODRIVE 611 伺服驱动系统故障诊断说明(160-505) 2012-02-04 13:21:56楼主160 基准轨迹未能实现原因：在开始寻基准点后，坐标轴在P0170运动过程中未能发现基准轨迹。

排除：—检查“基准轨迹”信号—检查P0170—如果坐标轴没有基准轨迹，则设置P0173至1确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅴ161 基准轨迹太短原因：当坐标轴向基准轨迹运动而且没有达到轨迹的停滞点时，错误被提示，i.e.基准轨迹太短。

排除：—设置P0163（寻基准点的速度）至较低值—增加P0104（最大制动值）—使用更长的基准轨迹确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅴ162 无零基准脉冲原因：当脱开基准轨迹后，坐标轴在P0171（基准轨迹与零脉冲之间的最大距离）运动过程中未能发现零脉冲。

排除：—检查带以零标记为基准的编码器—设置P0171至较高值确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅴ163 无编码运行和运行模式不匹配原因：无编码运行被参数化（P1006）并且“定位”或“位置基准值”运行模式设置。

排除：设置运行模式“速度/转矩设置”（P0700=1）确认：接通电源反应：停止、STOP Ⅴ165 绝对定位块不合理原因：带绝对定位数据的往复运动块在坐标轴连接运动时未被允许。

排除：修正往复运动块确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅳ166 连接不成功原因：在实际运行状态中，连接未能建立。

排除：—设置角度编码器界面（P0890，P0891）—检查连接结构（P0410）确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅵ167 启动连接信号原因：“启动连接”输入信号有效，输入信号对于启动连接是必要的。

排除：重置“启动连接”输入信号，确认故障，再设置输入信号并用开关接通连接。

确认：故障存储器重新置位。

反应：停止、STOP Ⅱ168 过流，缓冲存储原因：带有排队功能的连接发生，最大16个位置被保存在P0425∶16。