西门子840C/CE数控伺服驱动
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西门子840C西门子840C/CE数控伺服驱动

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2019-10-15 11:59:06
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应用领域:石油,电子,交通,印刷包装,纺织皮革;
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产品简介

西门子840C/CE数控伺服驱动
SINUMERIK840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU),MMC,PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处。

详细介绍

西门子840C/CE数控伺服驱动

SINUMERIK840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU),MMC,PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处。

 

MCP是专门为数控机床而配置的,它也是OPI上的一个节点,根据应用场合不同,其布局也不同,目前,有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D,MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。

对于SINUMERIK840D应用了MPI(Multiple Point

Interface)总线技术,传输速率为187.5k/秒,OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(Operator

PanelInterface)总线,它的传输速率为1.5M/秒。

2.数控及驱动单元

a.NCU数控单元

SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU(Numenrical

Controlunit)单元:*控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯 它由一个COM CPU板. 一个PLC

CPU板和一个DRIVE板组成.

根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同,NCU分为NCU561.2,NCU571.2,

NCU572.2,NCU573.2(12轴),NCU573.2(31轴)等若干种,同样,NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC

PLC

CPU芯片,包括相应的数控软件和PLC控制软件,并且带有MPI或Profibus借口,RS232借口,手轮及测量接口,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧。

b.数字驱动

数字伺服:运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成

SINUMERIK840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分:电源模块+驱动模块(功率模块)。

电源模块:主要为NC和给驱动装置提供控制和动力电源,产生母线电压,同时监测电源和模块状态。根据容量不同,凡小于15KW均不带馈入装置,极为U/E电源模块;凡大于15KW均需带馈入装置,记为I/RF电源模块,通过模块上的订货号或标记可识别。

611D数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动,它分为双轴模块和单轴模块两种,相应的进给伺服电机可采用1FT6或者1FK6系列,编码器信号为1Vpp正弦波,可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1PH7系列。

c.PLC模块

SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATIC

S7-300的软件及模块,在同一条导轨上从左到右依次为电源模块(Power Supply),接口模块(Interface Module)机信号模块(Signal

Module)。的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

电源模块(PS)是为PLC和NC提供电源的+24V和+5V。

接口模块(IM)是用于级之间互连的。

信号模块(SM)使用与机床PLC输入/输出的模块,有输入型和输出型两种。

供应西门子840C/CE数控驱动模块

1.840D系统的接口

840D系统的MMC,HHU,MCP都通过一根MPI电缆挂在NCU上面,MPI是西门子PLC的一个多点通讯协议,因而该协议具有开放性,而OPI是840D系统针对NC部分的部件的一个特殊的通讯协议,是MPI的一个特例,不具有开放性,它比传统的MPI通讯速度要快,MPI的通讯速度是187.5K波特率,而OPI是1.5M。

NCU上面除了一个OPI端口外,还有一个MPI,一个Profibus接口,Profibus接口可以接所有的具有Profibus通讯能力的设备。Profibus的通讯电缆和MPI的电缆一样,都是一根双芯的屏蔽电缆。

在MPI,OPI和Profibus的通讯电缆两端都要接终端电阻,阻值是220欧,所有如果要检测电缆的好坏情况,可以在NCU端打开插座的封盖,量A,B两线间的电阻,正常情况下应该为110欧。

2.611系列驱动的组成与接口

611系列的驱动分成模拟611A,数字611D和通用型611U。都是模块化结构,主要有以下几个模块组成:

a.电源模块:电源模块是提供驱动和数控系统的电源,包括维持系统正常工作的弱电和供给功率模块用的600V直流电压。根据直流电压控制方式,它又分为开环控制的UE模块和闭环控制的I/R模块,UE模块没有电源的回馈系统,其直流电压正常时为570V左右,而当制动能量大时,电压可高达640多伏。I/R模块的电压一直维持在600V左右

b.控制模块:控制模块实现对伺服轴的速度环和电流环的闭环控制功率模块,对伺服电机提供频率和电压可变的交流电源监控模块,主要是对电源模块弱电供电能力的补充。滤波模块对电源进行滤波作用。电抗对电压起到平稳作用。

3.

611电源模块的接口信号

611模块的接口信号有以下几组:

(1)电源接口

U1 V1 W1 主控制回路三相电输入端口 X181

工作电源的输入端口,使用时常常与主电源短接,有的系统为了让机床在断电后驱动还能正常工作一段时间,把600V的电压端子与P500

M500端子短接,这样由于600V电压不能马上放电完毕,还能维持驱动控制板的正常工作一段时间。P600M600是600V直流电压输出端子。

(2)控制接口

64控制使能输入,该信号同时对所有连接的模块有效,该信号取消时,所有的轴的速度给定电压为零,轴以大的加速度停车。延迟一定的时间后,取消脉冲使能63脉冲使能输入,该信号同时对所有连接的模块有效,该信号取消后,所有56的轴的电源取消,轴以自由运动的形式停车。

48

主回路继电器,该信号断开时,主控制回路电源主继电器断开。

112调试或标准方式,该信号一般用在传输线的调试中,一般情况接到系统的24V上。

X121

模块准备好信号和模块的过热信号。准备号信号与模块的拨码开关的设置有关,当S1.2=ON时,模块有故障时,准备好信号取消,而S1.2=OFF时,模块有故障和使能(63,64)信号取消时,都会取消准备好信号,因此在更换该模块的时候要检查模块顶部的拨码开关的设置,否则模块可能会工作不正常。所有的模块过载和连接的电机过热都会触发过热报警输出。

840D/DE数控伺服系统NCU控制单元模块:

NCU571.2   6FC5357-0BB11-0AE0  特折现货

NCU571.3   6FC5357-0BB11-0AE1  特折现货

NCU571.3   6FC5357-0BB13-0AA0  特折现货

NCU571.3   6FC5357-0BB13-0AA1  特折现货

NCU571.4   6FC5357-0BB14-0AA0  特折现货

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NCU571.5   6FC5357-0BB15-0AA0  特折现货

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NCU572.2   6FC5357-0BB21-0AE0  特折现货

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NCU572.4   6FC5357-0BB23-0AE0  特折现货

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NCU573.2   6FC5357-0BB31-0AE0  特折现货

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NCU573.3   6FC5357-0BB33-0AE2  特折现货

NCU573.3   6FC5357-0BB33-0AE3  特折现货

NCU573.3   6FC5357-0BB33-0AA0  特折现货

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NCU573.4   6FC5357-0BB34-0AA0  特折现货

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NCU573.5   6FC5357-0BB35-0AA0  特折现货

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NCU573.5   6FC5357-0BB35-0AE0  特折现货

所配套的驱动系统接口采用西门子公司全新设计的可分布式安装以简化系统结构的驱动技术,这种新的驱动技术所提供的DRIVE-CLiQ接口可以连接多达6轴数字驱动。外部设备通过现场控制总线

西门子数控系统西门子数控系统

PROFIBUS DP连接。这种新的驱动接口连接技术只需要少数量的几根连线就可以进行非常简单而容易的安装。SINUMERIK802D sl为标准的数控车床和数控铣床提供了完备的功能,其配套的模块化结构的驱动系统为各种应用提供了*的灵活性。性能方面经过大大改进的工程设计软件(Sizer,Starter)可以帮助用户完成从项目开始阶段的设计选型,订货直到安装调试全部过程中的各项任务。售后服务中,西门子维修和保养对于系统的稳定运转起到非常重要的作用。

产品说明

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基本信息

相对于802D在性能上有许多的改进,为广大的客户在希望扩大应用领域和范围方面提供了更多的可能和受益,例如:可以方便的使用 DIN编程技术和 ISO 代码进行编程,的产品可靠性,数字控制器,可编程控制器,人机操作界面,输入/输出单元一体化设计的系统结构,由各种循环和轮廓编程提供的扩展编程帮助技术,通过DRIVE-CLiQ 接口实现的数字式驱动技术提供了统一的数字式接口标准,各种驱动功能按照模块化设计,可以根据性能要求和智能化要求灵活安排,各种模块不需要电池及风扇,因而无需任何维护。

各种功能体现了西门子公司子程序,通过闪存卡(CF)可以对加工程序进行快速处理,通过连接端子使用两个电子手轮,216 个数字输入和144 个数字输出(0.25A),RCS802 - 远程诊断和远程控制(NC 和 PLC),RCS@Event(通过电子邮件进行远程诊断),USB口(即将推出)。

产品种类

西门子数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品,西门子数控系统SINUMERIK发展了很多代。目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。

用一个简要的图表对西门子各系统的定位作描述如下:

西门子各系统的性价比较

1) 802D

(请参阅:802D 简明调试指南)

具有免维护性能的SINUMERIK802D,其核心部件 - PCU (面板控制单元)将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。

SINUMERIK 802DSINUMERIK 802D

SINUMERIK802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴。通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来。

模块化的驱动装置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服电机,为机床提供了全数字化的动力。

通过视窗化的调试工具软件,可以便捷地设置驱动参数,并对驱动器的控制参数进行动态优化。

SINUMERIK802D集成了内置PLC系统,对机床进行逻辑控制。采用标准的PLC的编程语言Micro/WIN进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的PLC子程序库和实例程序,简化了制造厂设计过程,缩短了设计周期。

2) 810D

(请参阅:SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 - 2006版本)

在数字化控制的领域中,SINUMERIK 810D次将CNC和驱动控制集成在一块板子上。

快速的循环处理能力,使其在模块加工中独显威力。

SINUMERIK 810D NC软件选件的一系列突出优势可以帮助您在竞争中脱颖而出。例如提前预测功能,可以在集成控制系统上实现快速控制。

另一个例子是坐标变换功能。固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点。模拟量控制控制模拟信号输出;

*管理也是另一种功能强大的管理软件选件。

样条插补功能(A,B,C样条)用来产生平滑过渡;压缩功能用来压缩NC记录;多项式插补功能可以提高810D/810DE运行速度。

温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度。此外,系统还为您提供钻、铣、车等加工循环。 SINUMERIK 840D

3) 840D

SINUMERIK 840D数字NC系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上,通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起,构成全数字控制系统,它适于各种复杂加工任务的控制,具有优于其它系统的动态品质和控制精度。

产品功能

控制类型

采用32位微处理器、实现CNC控制,用于完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制。

机床配置

可实现钻、车、铣、磨、切割、冲、激光加工和搬运设备的控制,备有全数字化的SIMDRIVE611数字驱动模块:多可以控制31个进给轴和主轴.进给和快速进给的速度范围为100-9999mm/min。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补,这些功能。为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此外还具备进给轴和主铀同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自动)、JOG(手动)、示教(TEACH IN) 手动输入运行(MDA) ,自动方式:程序的自动运行,加工程序中断后,从断点恢复运行;可进行进给保持及主轴停止,跳段功能,单段功能,空运转。

轮廓和补偿

840D可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、*半径补偿的进入和退出策略及交点计算、*长度补偿、螺距误差补偿棚测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等。

NC编程

840D系统的NC编程符合DIN 66025标准(德国工业标准),具有高级语言编程特色的程序编辑器,可进行公制、英制尺寸或混合尺寸的编程,程序编制与加工可同时进行,系统具备1.5兆字节的用户内存,用于零件程序、*偏置、补偿的存储。

PLC编程

840D的集成式PLC*以标准sIMAncs7模块为基础,PLC程序和数据内存可扩展到288KB,u/o模块可扩展副2048个输入/输出点、PLC程序能以*的采样速率监视数据输入,向数控机床发送运动停止/起动等指令。

操作部分硬件

840D系统提供了标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器,用户可在Windows98/2000下开发自定义的界面。此外,2个通用接过RS232可使主机与外设进行通信,用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并联接口完成程序存储、读入及打印工作。

显示部分

840D提供了多语种的显示功能,用户只需按一下按钮.即可将用户界面从一种语言转换为一种语言,系统提供的语言有中文、英语、德语、西班牙语、法语、意大利语:显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。

2.1 西门子数控系统的基本构成

请参阅:SIEMENS数控系统操作部件

SIEMENS用于数控系统的HMI软件

西门子数控系统有很多种型号,首先我们来观察一下802D所构成的实物图,SINUMERIK 802D是个集成的单元,它是由NC以及PLC和人机界面(HMI)组成,通过PROFIBUS总线连接驱动装置以及输入输出模板,完控制功能。

而在西门子的数控产品中有特点,有代表性的系统应该是840D系统。因此,我们可以通过了解西门子840D系统,来了解西门子数控系统的结构。首先通过以下的实物图观察840D系统。

2.2西门子810D系统的结构组成 (请参阅:SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 - 2006版本)

SINUMERIK840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU),MMC,PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处。

1. 人机界面

人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成 MMC(Man Machine Communication)包括:OP(Operation panel)单元,MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC实际上就是一台计算机,有自己独立的CPU,还可以带硬盘,带软驱;OP单元正是这台计算机的显示器,而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。

(1)MMC(Man Machine communication)

常用的MMC有两种:MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘;而MMC103的CPU为奔腾,可以带硬盘,一般的,用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是专门为配合西门子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块,目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2,不带硬盘,但可以带软驱;PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘,与MMC不同的是:PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作HMI。

HMI有分为两种:嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时,PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI。

(2)OP(Operation pannel)

OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求,西门子为用户选配不同的OP单元,如: OP030,OP031,OP032,OP032S等,其中OP031为常用。

(3)、MCP(Machine control pannel)

MCP是专门为数控机床而配置的,它也是OPI上的一个节点,根据应用场合不同,其布局也不同,目前,有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D,MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。

对于SINUMERIK840D应用了MPI(Multiple Point Interface)总线技术,传输速率为187.5k/秒,OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(Operator PanelInterface)总线,它的传输速率为1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)数控单元

SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU(Numenrical Controlunit)单元(在810D中称为CCU(compact control unit)):*控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯 它由一个COM CPU板. 一个PLC CPU板和一个DRIVE板组成.

根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同,NCU分为NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12轴),NCU573.2(31轴)等若干种,同样,NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片,包括相应的数控软件和PLC控制软件,并且带有MPI或Profibus接口,RS232接口,手轮及测量接口,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧。

数字驱动

(请参阅:Simodrive 611 Universal 产品介绍)

数字伺服:运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成。

SINUMERIK840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分:电源模块+驱动模块(功率模块)。

电源模块:主要为NC和给驱动装置提供控制和动力电源,产生母线电压,同时监测电源和模块状态。根据容量不同,凡小于15KW均不带馈入装置,极为U/E电源模块;凡大于15KW均需带馈入装置,记为I/RF电源模块,通过模块上的订货号或标记可识别。

611D数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动,它分为双轴模块和单轴模块两种,相应的进给伺服电机可采用1FT6或者1FK6系列,编码器信号为1Vpp正弦波,可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1PH7系列。

4. PLC模块

SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATIC S7-300的软件及模块,在同一条导轨上从左到右依次为电源模块(Power Supply),CPU模块,接口模块(Interface Module)及信号模块(Signal Module)。PLC模块的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

电源模块(PS)是为PLC和NC提供电源的+24V和+5V。

接口模块(IM)是用于级之间互连的。

信号模块(SM)使用与机床PLC输入/输出的模块,有输入型和输出型两种。

元件

系统集成和连接以下元件:大可以连接2个电子手轮,小型手持单元,通过I/O 模块PP 72/48 或通过 MCPA模块控制的机床操作面板,MCPA 模块被插入安装在PCU 210的后背板。MCPA 模块可以连接机床控制面板,同时具有用于模拟主轴的模拟接口。大可以连接3个I/O模块PP 72/48。

发展历史

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在1960-1964,西门子的工业数控系统在市场上出现。这一代的西门子数控系统以继电器控制为基础,主要以模拟量控制和编码器为基础。在1964年,西门子为其数控系统注册品牌 SINUMERIK.

在1965-1972,西门子以上一代的数控系统为基础,推出用于车床,铣床,和磨床的基于晶体管技术的硬件。

SINUMERIK 550系统SINUMERIK 550系统

在1973-1981,西门子推出在SINUMERIK 550系统。这一代系统开始应用微型计算机和微处理器。在此系统中,PLC(可编程逻辑控制器)集成到控制器。

SINUMERIK 3系统SINUMERIK 3系统

在1982-1983,西门子推出SINUMERIK 3系统

SINUMERIK 840C系统SINUMERIK 840C系统

在1984-1994,西门子推出SINUMERIK 840C系统。西门子从此时起开始开放NC数控自定义功能,公布PC和HMI开放式软件包。此时的西门子敏锐地掌握了数控机床业界的显著趋势:开放性。基于系统的开放性,西门子显著地扩大了其OEM机床制造商定制他们的设备的可能性。

SINUMERIK 840D系统SINUMERIK 840D系统

SINUMERIK 810D系统SINUMERIK 810D系统

SINUMERIK 802D系统SINUMERIK 802D系统

在1996 - 2000西门子推出SINUMERIK 840D系统、SINUMERIK 810D系统、SINUMERIK 802D系统。人与机器相关的安全集成功能已经集成到软件之中。面向图形界面编程的ShopMill和ShopTurn能够帮助操作工以少的培训快速上手,易于操作和编程。

公司产品远销地区如下

1.华北地区:北京、天津、河北、内蒙古(2个市,2个省)。

2.东北地区:辽宁、吉林、黑龙江、齐齐哈尔(3个省、2市)。

3.华东地区:上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、(7个省)。

4.华中地区:河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、(7个省、市)。

5.西南地区:重庆、四川、贵州、云南、西藏(5个省、市)。

6.西北地区:陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、山西、(6个省、区)。

基本信息

所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

技术规格

SIEMENS伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显着特点:

1、起动转矩大 由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。

2、运行范围较广

3、无自转现象 正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)

交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

性能比较

SIEMENS伺服电机电机作为一种闭环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其大转矩为额定转矩的二到三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以山洋400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

西门子伺服电机注意事项

伺服电机油和水的保护 A:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。 B:如果伺服电机连接到一个减速齿轮,使用伺服电机时应当加油封,以防止减速齿轮的油进入伺服电机 C:伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。 二、伺服电机电缆→减轻应力 A:确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷,尤其是在电缆出口处或连接处。 B:在伺服电机移动的情况下,应把电缆(就是随电机配置的那根)牢固地固定到一个静止的部分(相对电机),并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它,这样弯曲应力可以减到小。 C:电缆的弯头半径做到尽可能大。 三、伺服电机允许的轴端负载 A:确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。 B:在安装一个刚性联轴器时要格外小心,特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损 C:用柔性联轴器,以便使径向负载低于允许值,此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。 D:关于允许轴负载,请参阅“允许的轴负荷表”(使用说明书)。 四、伺服电机安装注意 A:在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时,不要用锤子直接敲打轴端。(锤子直接敲打轴端,伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏) B:竭力使轴端对齐到状态(对不好可能导致振动或轴承损坏)。

西门子840C/CE数控伺服驱动

SINUMERIK840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU),MMC,PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处。

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