2024年2月1日发(作者:)
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
前言
感谢您选用EA180E EtherCAT总线型伺服驱动器!
资料编号:31010097
发布时间:2020-4
版 本:404
EA180E 系列伺服驱动器产品是正弦电气研制的高性能中小功率的总线型交流伺服驱动器。该系列产品功率范围为 50W~7.5KW,采用以太网通讯接口,支持 EtherCAT CoE(CA301、CA402)通讯协议,配合上位机实现多台伺服驱动器联网运行。提供了刚性表设置,惯量辨识及振动抑制功能,使伺服驱动器简单易用,配合SER系列17位增量式编码器及 23位绝对值编码器的伺服电机,运行安静平稳、响应迅速、定位精准。适用于半导体制造设置、机器人、金属加工机床、传送机械等自动化设备,实现快速精确的协同控制。
由于我们始终致力于产品和产品资料的不断完善,因此。本公司提供资料变动,恕不另行通知。
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EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
目录
第1章
1.1
1.2
1.3
1.4
第2章
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
第3章
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
第4章
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
产品信息 .................................................................................................................. 4
产品检查 ......................................................................................................... 4
产品型号对照 ................................................................................................. 4
伺服驱动器与电机规格对应参照表.............................................................. 6
伺服驱动器各部名称 ..................................................................................... 7
安装 .......................................................................................................................... 8
注意事项 ......................................................................................................... 8
储存环境条件 ................................................................................................. 8
安装环境条件 ................................................................................................. 8
伺服驱动器安装方向与空间 ......................................................................... 9
伺服电机安装方向与空间 ........................................................................... 10
断路器与保险丝建议 ................................................................................... 11
制动电阻的选择 ........................................................................................... 11
电磁干扰滤波器(EMI Filters) ................................................................. 13
接线 ........................................................................................................................ 14
外围设备连接 ............................................................................................... 14
主回路端子接线 ........................................................................................... 15
主电路连接电缆推荐规格 ........................................................................... 19
CN5编码器信号端子 ................................................................................... 19
CN4控制信号端子 ....................................................................................... 22
CN2、CN3 EtherCAT通讯端子配线 .......................................................... 27
CN1 RS232通讯端子 ................................................................................... 28
保持制动器 ................................................................................................... 29
控制回路接线注意事项 ............................................................................... 31
伺服驱动器主电路方框图 ........................................................................... 32
显示与操作 ............................................................................................................ 33
显示与按键操作区外观 ............................................................................... 33
显示与操作模式 ........................................................................................... 34
初始化模式It ......................................................................................... 35
状态监视模式St...................................................................................... 35
参数监控模式dS...................................................................................... 37
pr...................................................................................... 38
Cg 已更改参数模式.................................................................................. 39
参数设置模式4.9
4.10
辅助功能操作 ............................................................................................... 41
第5章
运行与调试 ............................................................................................................ 44
5.1
驱动器通电 ................................................................................................... 44
5.2
试运行 ........................................................................................................... 44
2
Al .................................................................................. 40
AF...................................................................................... 41
辅助功能模式警告及警报模式
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
第6章
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
第7章
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
第8章
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
第9章
9.1
9.2
第10章
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
EtherCAT通讯 ..................................................................................................... 45
EtherCAT通讯规范 ...................................................................................... 45
EtherCAT的结构 .......................................................................................... 45
EtheCAT状态机 ........................................................................................... 46
过程数据PDO .............................................................................................. 48
邮箱数据SDO .............................................................................................. 48
分布时钟 ....................................................................................................... 49
状态指示灯 (Link Activity) LED ................................................................. 49
TwinCAT 设定 ............................................................................................. 50
同步模式选择 ............................................................................................... 57
同步时钟设定 ............................................................................................... 57
控制模式 ................................................................................................................ 58
伺服设定流程 ............................................................................................... 58
伺服状态设置 ............................................................................................... 61
伺服模式设置 ............................................................................................... 64
轮廓位置控制模式(1-PP) ............................................................................. 64
插补位控模式(7-IP) ...................................................................................... 68
周期性同步位置控制模式(8-CSP) .............................................................. 70
原点回归模式(6-HM) ................................................................................... 71
轮廓速度控制模式(3-PV) ............................................................................ 81
周期性同步速度模式(9-CSV) ...................................................................... 82
轮廓力矩控制模式(4-TQ) ............................................................................ 83
周期性同步力矩模式(A-CST) ..................................................................... 85
对象字典详细说明 ................................................................................................ 86
对象字典分类说明 ....................................................................................... 86
数据类型 ....................................................................................................... 86
通信参数详细说明(1000H) .......................................................................... 87
通信参数详细说明(6000H) .......................................................................... 99
制造商自定义参数详细说明 ..................................................................... 113
故障报警与处理 .................................................................................................. 138
故障诊断及处理措施 ................................................................................. 138
警告诊断及处理措施 ................................................................................. 142
规格 ............................................................................................................. 144
EA180E伺服驱动器技术规格 ................................................................... 144
EA180E伺服驱动器尺寸........................................................................... 145
SER系列伺服电机规格 ............................................................................. 146
SER系列伺服电机尺寸 ............................................................................. 151
SER系列伺服电机过负载特性 ................................................................. 155
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第1章 产品信息
1.1
产品检查
为了防止本产品在购买与运送过程中的疏忽,请详细检查下表所列出的项目:
检查项目
是否是所欲购买的产品
电机转轴是否运转平顺
外观是否损伤
是否有松脱的螺丝
内容
分别检查电机与驱动器铭牌上的产品型号
用手旋转电机转轴,如果可以平顺运转,代表电机转轴是正常的。但是,带有电磁剎车的电机,则无法用手运转!
目视检查是否外观上有任何损坏或是刮伤
是否有螺丝未锁紧或脱落
如果发生任何异常情形,请与代理商联络以获得妥善的解决。
完整可操作的伺服组件应包括:
1)2)3)伺服驱动器及伺服电机。一条编码器信号线,连接电机端编码器的母座和驱动器的CN5端子。一条电机动力线,内含U(红)、V(白或蓝)、黑W(黑或棕)、PE(黄绿)四根芯线(如果是带有制动器的电机,则还应有两根制动器线)。U、V、W三根线应依序连接到驱动器上的相应端子,PE线连接到驱动器的接地端子。于CN4 使用的DB44 接头,供根据实际需要制作控制线。4)注意:
1)强烈建议向本公司选购编码器信号线和电机动力线。2)如选购电机动力线,其内部的芯线,颜色有可能与以上描述有所不同,因此请不要以颜色来区分,务必以芯线上的字母标识为准。3)自行制作线缆时,请务必注意焊接的牢固可靠、避免短路及足够的电气间隙。1.2 产品型号对照
铭牌说明
EA180E系列伺服驱动器产品型号适配电机功率电源规格额定输出电流输出规格产品条码产品序列号图1-1
伺服驱动器铭牌
4
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SER系列伺服电机电机型号额定输出功率 额定输入电压 额定电流额定扭矩 额定转速 绝缘等级电机代码 防护等级产品条码及序列号图1-2伺服电机铭牌
注意:实际产品铭牌上的文字可能与图中所示有所区别。
命名规则
EA180E 系列伺服驱动器EA180E–8R5–3B产品分类EA:伺服驱动器编码器类型B:串行编码器产品系列180:180系列E:EtherCAT总线输入电压等级额定输出电流2R54R86R28R50131:单相220V2:三相220V3:三相380V2.5A4.8A6.2A8.5A13A图1-3
伺服驱动器命名
注意:
1):AC220V电压等级,4.8A、6.2A和11A产品,适应单相及三相AC220V供电,因此无专
门的单相220V产品。
2):AC220V电压等级,2.5A及以下的产品,仅提供适应单相AC220V供电的品种。
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伺服电机
SER 08 - 0R7-30 - 2AAY1-XX
第1位 系列
SER:标准伺服电机
SES:高性能伺服电机
第4位 电机额定转速
10:1000rpm
15:1500rpm
20:2000rpm
25:2500rpm
30:3000rpm
第5位 电压等级
2:220V
3:380V
第6位 编码器类型
A:2500ppr增量式编码器
B:17bit增量式编码器
C:17bit绝对值编码器
F:23bit绝对值编码器
*1G:2500ppr省线式编码器
第2位 电机法兰尺寸
04:40mm 11: 110mm
06:60mm 13:130mm
08:80mm 18:180mm
09:86mm
第7位 惯量类型
A:低惯量
B:中惯量
C:高惯量
第3位 电机额定输出功率
0R1:100W
0R2:200W
0R4:400W
0R7:750W
1R0:1000W
1R5:1500W
2R0:2000W
3R0:3000W
4R5:4500W
5R6:5600W
7R5:7500W
011: 11kW
第9位 选配
第8位 轴端 空:无选配
注1Y:带U型键槽,带螺孔 1:带保持制动器(DC24V)
Z:带双圆键槽,带螺孔 2:带油封
3:带保持制动器及油封
第10位 特殊规格
有关电机的详细说明,请查阅第10章。
1.3 伺服驱动器与电机规格对应参照表
表1-1常用电机规格与伺服驱动器对应参照表
伺服驱动器 对应的伺服电机
额定输 电机
电源电压 尺寸 电机型号
出电流 功率
0.9A
单相AC220V 1.6A
2.5A
单相或三相AC220V
4.8A
6.2A
11.0A
5.6A
8.5A
三相AC380V
13.0A
17.0A
22.0A
28.0A
SIZE G
SIZE F
SIZE E
SIZE D
SES04-005-30-2□AY□
SES04-0R1-30-2□AY□
SER06-0R2-30-2□AY□
SER06-0R4-30-2□AY□
SER08-0R7-30-2□AY□
SER13-1R0-20-2□BY□
SER13-1R5-20-2□BY□
SER13-1R5-20-3□BY□
SER13-2R0-20-3□BY□
SER13-3R0-20-3□BY□
SER18-4R5-15-3□BZ□
SER18-5R6-15-3□BZ□
SER18-015-15-3□BZ□
50W
100W
200W
400W
750W
1000W
1500W
1500W
2000W
3000W
4500W
5600W
1500W
驱动器型号
EA180E-0R9-1B
EA180E-1R6-1B
EA180E-2R5-1B
EA180E-4R8-2B
EA180E-6R2-2B
EA180E-011-2B
EA180E-5R6-3B
EA180E-8R5-3B
EA180E-013-3B
EA180E-017-3B
EA180E-022-3B
EA180E-028-3B
额定
力矩
0.16
0.32
0.64
1.28
2.38
4.77
7.16
7.16
9.55
41.32
28.65
35.65
47.75
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以上仅列出常用品种的伺服电机,伺服电机的更多规格请见第10章。
请注意,伺服电机使用的编码器类型必须与伺服驱动器所支持的编码器类型一致。
注:对于1.5KW规格的电机,推荐选择电源电压为AC380V的品种。
1.4 伺服驱动器各部名称
数码管显示按键操作器5位七段LED数码管显示伺服运行状态参数设置L1C、L2C控制回路电源L1、L2、L3主回路电源P+、P+、D、C外接制动电阻U、V、W伺服电机参考铭牌额定电压等级输入控制回路电源参考铭牌额定电压等级输入主回路电源P+、 直流母线电压端子,用于驱动器共直流母线默认在 P+、D之间连接短接片,外接制动电阻时,拆除该短接线,P+ 、D之间开路,并在P+ 、C间外接电阻连接伺服电机的U、V、W三相L1CL2CL1L2L3PE接地端子与电源及伺服电机接地端子连接P+DCCN4用于指示母线电容处于有电荷状态。亮时,CHARGE母线电压指示灯即使主电路电源OFF,驱动器内容电容仍存在电荷.CN5编码器连接端子CN4控制端子CN2、CN3通讯端子CN1模拟量监视信号端子与伺服电机的编码器端子连接与PLC连接EtherCAT通讯:CN3 EtherCAT输入,CN2 EtherCAT输出RS232通讯与上位机进行通讯UVCN5WCHARGE
图1-4 伺服驱动器组成
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INCN3OUTCN2CN1
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第2章 安装
2.1 注意事项
下列请使用者特别注意:
伺服驱动器与伺服电机间的电缆应保持松弛,不可绷紧。如果伺服驱动器与伺服电机连线超过20米,请将UVW连接线加粗且编码器连线也必须加粗。
在电机轴上拆装联轴器等时,绝对禁止敲击。请使用热装及适当的工具。
固定伺服驱动器时,安装方向必须依规定,且必须将每个固定螺钉确实锁紧。
确定伺服电机轴与设备轴的同心,防止运转时发生径向应力。
伺服电机的四根固定螺钉必须按规定力矩锁紧。
为了使冷却循环效果良好,安装交流伺服驱动器时,其上下左右与相邻的物品和挡板(墙)必须保持足够的空间,否则会造成故障。
伺服驱动器安装时不可倾倒放置,其吸排气孔也不可堵塞,否则会造成故障。
2.2 储存环境条件
本产品在安装之前请置于其包装箱内。若该驱动器暂不使用,为了使该产品能够符合本公司的保修范围与日后的维护,储存时务必注意下列事项:
项目
储存温度
储存湿度
振动
冲击
-20℃~+65℃
相对湿度0%到95%范围内,且无凝露
49m/s²以下
490m/s²以下
描述
2.3 安装环境条件
EA180E伺服驱动器使用环境条件:
项目
粉尘及气体
环境湿度
环境温度
振动
冲击
海拔
相对湿度20%~90%(无凝露)
0℃~+45℃
4.9 m/s²以下
19.6 m/s²以下
1000m以下,1000m以上请降额使用
描述
须置于无尘垢的位置,避免使用在含有腐蚀性气、液体的环境中。
SER系列伺服电机使用环境条件
项目
环境湿度
环境温度
振动
冲击
海拔
相对湿度20%~80% 无凝露
0℃~+40℃
4.9m/s²以下
49m/s²以下
1000m以下,1000m以上请降额使用
描述
请勿在封闭环境中使用电机。封闭环境会导致电机高温,缩短使用寿命。
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其它注意事项
除以上环境条件外,无论驱动器还是电机,在选择安装地点时请遵守以下注意事项,否则可能使产品无法符合本公司保修范围与日后的维护:
无发高热装置的场所
无水滴、蒸气、灰尘及油性灰尘的场所
无腐蚀、易燃性气、液体的场所
无漂浮性的尘埃及金属微粒的场所
坚固无振动、无电磁噪声干扰的场所。
2.4 伺服驱动器安装方向与空间
伺服驱动器及伺服电机的外观尺寸与重量规格,请参考第10章
方法
请保证安装方向与墙壁垂直。使用自然对流或风扇对伺服驱动器进行冷却。通过安装孔,将伺服驱动器牢固地固定在安装面上。
安装时,请将伺服驱动器正面(操作人员的实际安装面)面向操作人员,并使其垂直于墙壁。
冷却
为保证空气对流,请参照图2-1,在伺服驱动器的周围留有足够空间。
为了不使伺服驱动器的环境温度出现局部过高的现象,需使电柜内的温度保持均匀,请务必在电控柜内,伺服驱动器的上方安装冷却风扇。
接地
请务必将接地端子接地,否则可能有触电或者干扰而产生误动作的危险。
出风口出风口出风口出风口50mm以上000
SINEE EtherCATSINEE EA100SINEE EtherCATSINEE EA100SINEE EtherCATSINEE EA100SINEE EtherCATSINEE EA1000进风口10mm
以上进风口图2-1 伺服驱动器安装空间
20mm
以上50mm以上进风口进风口
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2.5 伺服电机安装方向与空间
电机安装
SER系列伺服电机必须妥善安装于干燥且坚固的平台,安装时请保持良好通风及散热循环效果,并且保持良好接地。
关于电机的外观尺寸与重量规格,请参考第十章规格。
安装示意图
项目
防锈处理
描述
安装前请擦拭干净伺服电机轴端的“防锈剂”,然后再做相关的防锈处理
安装工程禁止撞击轴端,否则会造成内部编码器碎裂编码器注意
滑轮安装
当在有键槽的伺服电机轴上安装滑轮时,在轴端使用螺孔。为了安装滑轮,首先将双头钉插入轴的螺孔内,在耦合端表面使用垫圈,并用螺母逐渐锁入滑轮。对于带键槽的伺服电机轴,使用轴端的螺丝孔安装。对于没有键槽的光轴,则采用磨损耦合或类似方法。当拆卸滑轮时,采用滑轮移出防止轴承受到冲击。为确保安全,在旋转区须安装保护盖或类似装置。。螺钉垫片法兰联轴器定心
在与机械连接时,请使用联轴器,并使伺服电机的轴心与机械的轴心保持在一条直线上,联轴器圆周径向跳动不应大于0.03mm。如果定心不充分,则会产生振动,可能损坏轴承和编码器等。伺服电机可安装在水平方向或者垂直方向上,请勿倾斜安装,否则可能造成电机轴承磨损。安装方向
在有水滴滴下的场所使用时,请在确认伺服电机防护等级的基础上进行使用(但轴贯通部除外)。在有油滴会滴到轴贯通部的场所使用时,务请指定使用带油封的伺服电机。
油水对策
带油封的伺服电机的使用条件:
使用时请确保油位低于油封的唇部。请在油封可保持油沫飞溅程度良好的状态下使用。在伺服电机垂直向上安装时,请注意勿使油封唇部积油。10
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
项目 描述
法兰面轴贯通部是指轴从电机端面伸出部分的间隙轴伸端
电缆的应力状不要使电线过度弯曲或对其施加张力,尤其是编码器信号线的芯线为0.14mm或0.2mm,非况 常细,所以在配线及使用时,请不要使其张拉过紧。
有关连接器部分,请注意如下事项:
连接器连接时,请确认连接器内没有垃圾或者金属碎屑等异物。
将连接器连接到伺服电机上时请务必先从伺服电机主电路电缆一侧连接,并且主电缆的接地线一定要可靠连接。如果先连接编码器电缆一侧,编码器可能会因PE之间连接器部分的处理
的电位差而产生故障。
接线时,请确认针脚排列正确无误。
连接器是由树脂或铝合金制成的。请勿施加冲击以免损坏连接器。
在电缆保持连接状态下进行搬运作业时,请务必握住伺服电机主体。如果只抓住电缆进行搬运,则可能损坏连接器或者拉断电缆。
如果需要弯曲电缆,则应在配线作业中充分注意,勿使连接器部分产生压力或张力,否则可能会导致连接器损坏或接触不良。
2.6 断路器与保险丝建议
驱动器若有加装漏电断路器以作为漏电故障保护时,为防止漏电断路器误动作,请选择感度电流在200mA 以上,动作时间为0.1秒以上的型号。
保险丝请使用快速熔断的型号,其额定电流应按驱动器容量的1.5倍左右选取。
强烈建议:使用UL/CSA 承认的保险丝与断路器。
2.7 制动电阻的选择
当电机的出力转矩和转速的方向相反时,能量会从负载端传回至驱动器内。此能量会灌注到母线中的电容使得驱动器内部母线的电压值上升,回灌能量的大小取决与电机转子及负载的惯量。若系统惯量较小,可能通过驱动器内部的电容即可吸收回灌能量,但若系统惯量较大,超过电容能够吸收的能量,则电压值可能上升过高,导致驱动器停机甚至损坏,因此当电压上升到某一值时,回灌的能量必须通过制动电阻来消耗。
以下表2-1列出常用SER系列伺服电机的转子惯量及EA180E驱动器内部电容吸收的能力,以及回生能量的计算公式。
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EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
表2-1 SER系列伺服电机转子惯量及电容可吸收的回生能量
驱动器型号
EA180E-0R9-1B
EA180E-1R6-1B
EA180E-2R5-1B
EA180E-4R8-2B
EA180E-6R2-2B
EA180E-6R2-2B
EA180E-011-2B
EA180E-5R6-3B
EA180E-8R5-3B
EA180E-013-3B
EA180E-017-3B
EA180E-022-3B
EA180E-028-3B
电机
SES04-005-30-2□AY
SES04-0R1-30-2□AY
SER06-0R2-30-2□AY
SER06-0R4-30-2□AY
SER08-0R7-30-2□AY
SER13-1R0-10-2□BY
SER13-1R0-20-2□BY
SER13-1R5-20-2□BY
SER13-1R5-20-3□BY
SER13-2R0-20-3□BY
SER13-3R0-20-3□BY
SER13-4R5-15-3□BZ
SER13-5R6-15-3□BZ
SER13-7R5-15-3□BZ
转子惯量
空载额定转速到静止电容最大回生的回生能量
Eo (焦耳)
0.1
0.2
0.89
1.48
4.99
9.42
19.1
26.5
26.5
37.67
56.22
56.26
98.76
126.54
能量
Ec (焦耳)
9.5
19
19
19
24
24
24
45
31
43
52
110.7
110.7
138.4
J(104kgm2)
0.02
0.04
0.18
0.3
1.01
17.14
8.71
12.08
12.08
17.14
25.58
45.51
79.89
102.36
回生能量计算公式:
EoJ2/182(焦耳):rpm,一般为电机最大转速
带有制动器的伺服电机,其电机转子惯量与不带制动器的可视为相同。
内置制动电阻
EA180E系列驱动器内部含有制动电阻,适应一般负载惯量情况的使用。表2-2为EA180E系列内置制动电阻的规格。
表2-2 EA180E驱动器内置制动电阻与容许的外接制动电阻最小阻值
驱动器型号
EA180E-0R9-1B
EA180E-1R6-1B
EA180E-2R5-1B
EA180E-4R8-2B
EA180E-6R2-2B
EA180E-011-2B
EA180E-5R6-3B
EA180E-8R5-3B
EA180E-013-3B
EA180E-017-3B
EA180E-022-3B
EA180E-028-3B
内置制动电阻规格
电阻值(P8-10)
无
无
无
50Ω
50Ω
50Ω
50Ω
50Ω
50Ω
无
无
无
功率(P8-11)
无
无
无
100W
100W
100W
100W
100W
100W
200W
200W
200W
内置制动电阻处理的外接制动电阻容许最回生容量
无
无
无
50W
50W
50W
50W
50W
50W
无
无
无
小电阻值
50Ω
50Ω
50Ω
50Ω
40Ω
40Ω
50Ω
50Ω
45Ω
30Ω
30Ω
25Ω
12
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
外接制动电阻容量的计算
当回生容量超出内置制动电阻可处理的回生容量时,应使用外接制动电阻。
根据回生能量计算公式,假设负载惯量为电机转子惯量的N倍,则从电机的额定转速制动到0,回生能量为(N+1)*Eo,动作周期为T,则
2N1EOEC
制动电阻的功率=T 使用外接制动电阻时的注意事项
使用外部制动电阻时,电阻连接至驱动器的P+、C 端子,同时必须拆除P+、D之间的短路片,使P+、D两端子间处于开路状态。
外接制动电阻的阻值不能小于表2-2所列,否则可能损坏驱动器。
请将所用外部制动电阻的电阻值与容量正确设定到驱动的功能参数中,否则将影响该功能的执行。
P8-10(制动电阻阻值)、P8-11(制动电阻功率)。
P8-12(制动占空比)——SIZED等默认无制动电阻机型,需手动设100。
在自然环境下,当制动电阻可处理的回生容量(平均值)在额定容量下使用时,电阻的温度将上升至120℃以上(在持续制动的情况下)。基于安全理由,请采用强制冷却方式,以降低制动电阻的温度;或建议使用具有热敏开关的制动电阻。关于制动电阻的负载特性,请向制造商咨询。
注意:
1) 外接制动电阻的阻值如果过小,可能导致驱动器损坏。
2) 使用外接制动电阻时,如果不拆除P+、D之间的短接片,会导致驱动器损坏。
2.8 电磁干扰滤波器(EMI Filters)
所有的电子设备(包含伺服驱动器)在正常运行时,都会产生一些高频或低频的噪音,并经由传导或辐射的方式干扰外围设备。如果可以搭配适当的EMI 滤波器(EMI Filter)及正确的安装方式,将可以使干扰降至最低。
在伺服驱动器及EMI 滤波器安装时,都能按照使用手册的内容安装及配线的前提下,我们可以确信它能符合以下规范:
1. EN61000-6-4(2001)
2. EN61800-3 (2004)PDS of category C2
3. EN55011+A2(2007)Class A Group 1
EMI滤波器(EMI Filter)安装注意事项:
为了确保EMI 滤波器(EMI Filter)能发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果,除了伺服驱动器需按照使用手册的内容安装及配线之外,还需注意以下几点:
1)
2)
3)
4)
伺服驱动器及EMI滤波器必须安装在同一块良好接地的金属平面上。
伺服驱动器及EMI滤波器安装时,请尽量将伺服驱动器安装在EMI 滤波器(EMI Filter)之上。
所有配线尽可能的缩短。
伺服驱动器及EMI 滤波器的金属外壳必须可靠地与金属平面连接,而且两者间的接触面积要尽可能的大。
选用电机线及安装注意事项
电机线的选用及安装正确与否,关系着EMI滤波器(EMI Filter)能否发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果。请注意以下几点:
1)
2)
使用有隔离铜网的电缆线(如有双层隔离层者更佳)。
在电机线两端的隔离铜网必须以最短距离及最大接触面积去接地。
电机线的隔离铜网与金属平面的连接方式需正确,应将电机线两端的隔离铜网使用U型金属配管支架与金属平面固定。
3)
13
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
第3章 接线
3.1 外围设备连接
三相电源220VAC/380VACCN1:232通讯输出端子参考章节3.6伺服驱动器PC通讯电缆断路器EMI滤波器0接触器SINEE EtherCATINCN3OUTCN2CN1制动电阻、母线电容不足时,P+、C端连接外接制动电阻制动电阻选型和接法见章节2.8CN3伺服驱动器与EtherCAT主站/上一级从站通讯CN4伺服驱动器数字输入、数字输出CN5CN4+24V制动器电源24V电压源在伺服电机带制动器时使用CN5是伺服驱动器编码器线缆连接端子系统接地伺服驱动器电机电缆电源指示灯电磁接触器制动控制信号打开/关闭制动器电源制动电路相关内容见章节3.7
注意事项:
1) 伺服驱动器直接连在工业用电源上,未使用变压器等电源隔离。为防止伺服系统产生交叉触电事故,请在输入电源上使用保险丝或配线用断路器。
2) 严禁在驱动器与电机间安装电磁接触器,这会造成驱动器损坏。
3) 外接控制电源及保持制动器电源时,请注意电源的容量,尤其在同时为几个驱动器或者保持制动器供电时,电源容量不够会导致供电电流不足,驱动器或者保持制动器损坏。请注意保持制动器电源为24V直流电源,其容量应符合保持制动器的功率要求。有关保持制动器的功率,请查阅伺服电机的说明。
4) 确认伺服电机输出U、V、W 端子相序接线正确,错误的接线可能导致电机不转或乱转进而出现报警,甚至导致电机损坏。
5) 使用外部制动电阻时,需将P+、D 端开路、外部制动电阻应接于P+、C 端,若使用内部制动电阻时,则需将P+、D 端短路且P+、C 端开路(参考2.7节)。
6) 在单相220V配线时,主电源端子为L1、L2,空出的L3端子请勿进行接线。
7) 保持制动器的电磁接触器请由伺服驱动器的DO端子控制,并注意DO端子的容许电压和电流。
伺服电机14
伺服驱动器多机并联通讯面板操作参考第四章
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
3.2 主回路端子接线
主回路(强电部分)端子排列及螺钉尺寸如下所示。
驱动器尺寸
L1CL2CL1L2L3主回路端子
螺钉尺寸
M4
M4
M4
M4
螺钉尺寸
M4
M4
M4
M4
M4
M4
SIZE A
SIZE B
SIZE C
SIZE F
驱动器尺寸
锁紧扭矩
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
PE接地端子
锁紧扭矩
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
2.5N.m
P+DCUVW
SIZE A
SIZE B
SIZE C
SIZE D
SIZE E
SIZE F
主电路(强电)端子介绍
表3-1伺服驱动器主回路端子说明
端子标记
L1C、L2C
端子名称
控制电源输入端子
EA180E-0R9-1B
EA180E-1R6-1B
EA180E-2R5-1B
EA180E-4R8-2B
EA180E-6R2-2B
L1、L2、L3
主回路交流电源输入端子
EA180E-011-2B
EA180E-5R6-3B
EA180E-8R5-3B
EA180E-013-3B
EA180E-017-3B
EA180E-02123B
EA180E-028-3B
P+、D、C
P+、PE
外接制动电阻
连接端子
共直流母线端子
伺服电机连接端子
接地
默认P+、D之间连接短接线。制动能力不足时,请将P+、D之间的开路,并在P+、C之间连接外置制动电阻。
伺服驱动器的直流母线端子,在多机并联时可共母线。
伺服电机的连接端子,和电机的U、V、W相连接。
两处接地端,用于大地及电机接地端子连接。
三相380V电源输入
L1、L2单相220V输入
L1、L2、L3三相220V电源输入
L1、L2单相220V输入
端子功能
输入单相与主电路电源等级一致的电压
U、V、W
15
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
电源接线
伺服驱动器电源接线法分为单相与三相两种,单相仅允许用于220V电源机种。
单相电源接线法(用于220V 电源机种)
L1CMCCBEMI滤波器MCL2CL1L2L3U单相AC220V急停RAOFFONMCRAMC伺服驱动器VWPEMP+ALM+ALM-DC
+24V-DC
图 3-1 单相电源接线图
三相电源接线法(除1R6 2R5机种全系列皆适用)
L1CMCCBMCEMI滤波器
L2CL1L2L3U三相AC220V/AC380V急停RAOFFONMCMC伺服驱动器VWPEMRAP+ALM+ALM-DC
+24V-DC
图 3-2 三相电源接线图
注意: 1: 如果不希望在发生故障时切断主回路电源,则无需使用RA继电器。
2: L1C、L2C也可不使用外部电源,而是分别接P+、- 端子。
16
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
电源接通时序图
上电控制电路电源主回路电源未上电未上电上电延时1.5S伺服准备好输出(S-RDY)伺服使能信号(S-ON信号)伺服使能(S-ON)伺服电机激励未准备好准备好无效有效无效使能无效使能无效使能有效电机未通电电机通电延时P1-54时间电机未通电
图 3-3 电源接通时序图
电源连接请参照图3-1及图3-2,并按以下顺序接通电源:
1) 控制电路的电源L1C、L2C必须先于主回路或与主回路电源同时接通,如果仅接通了控制电路的电源,伺服准备好信号(S-RDY)不会有效。
2) 通过电磁接触器将电源接入主电路电源输入端子(三相接L1、L2、L3,单相接L1、L2)。
3) 主电路电源接通后,约延时1.5秒,伺服准备好信号(SRDY)有效,此时可以接受伺服使能(S-ON)信号。检测到伺服使能信号有效后,电机激励,处于运行状态。检测到伺服使能无效或有报警,驱动器输出关闭,电机处于自由状态。
4) 当伺服使能与电源一起接通时,电机大约在1.5秒后激励。
5) 频繁接通断开主回路电源,可能损坏软启动电路和能耗制动电路,接通断开的频率最好限制在每小时5次,每天30次以下。如果因为驱动单元或电机过热,在将故障原因排除后,还要经过30分钟冷却,才能再次接通电源。
6) 不能将输入电源线连接到输出端U、V、W,会损坏伺服驱动器。
7) 制动电阻绝对禁止接于直流母线P+、端子之间,否则可能引起火灾。
8)
关闭电源后,伺服驱动器内部电容上还可能有残压,请确认伺服驱动器面板上的CHARGE指示灯熄灭以后,再进行检查作业。
位置/速度/力矩指令接受指令不接受指令不接受指令 电机动力线缆连接头的规格
表3-2电机动力线缆与伺服电机连接侧端子
连接头外形及型号 端子引脚分布 电机法兰
2413
外壳型号:172159-1 TE MATE-N-LOCK
插簧型号:794407-4 TE MATE-N-LOCK
4PIN安普接插头(不含制动器)
引脚号 功能定义
1 U
2 V
3 W
4 PE
40
60
80
86
17
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连接头外形及型号
123端子引脚分布 电机法兰
4
型号:YDA28K4TS(SER110法兰,SER130法兰)
航空插头(不含制动器)
引脚号 功能定义
1 PE
2 U
3 V
4 W
110
130
12457
型号:YDA28K7TS (SER110,130法兰)
36航空插头(含制动器)
引脚号 功能定义
1 PE
2 U
3 V
4 W
5
24V(制动器)
6
0V(制动器)
7
空
110
130
型号:
MS3108A18-10S(SES130法兰)
MS3108A22-22S(180 法兰 3.6kW~4.4Kw )
MS3108A32-17S(180 法兰 5.5kW~7.5Kw )
注意:
1:对于40、60、80、86法兰带制动器的电机,其制动器电源为独立的2P安普头,无
需区分极性。
2:对于SER180 、SES180法兰带制动器的电机,SES110.130法兰带制动器的电机,其制动器电源使用一个MS3106A10SL-4S的军规插头,无需区分极性。
航空插头
引脚号 功能定义
A U
B V
C W
D PE
110
130
180
18
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
3.3 主电路连接电缆推荐规格
表3-3主回路连接线缆推荐规格
驱动器型号
EA180E-0R9-1B
EA180E-1R6-1B
EA180E-2R5-1B
EA180E-4R8-2B
EA180E-6R2-2B
EA180E-011-2B
EA180E-5R6-3B
EA180E-8R5-3B
EA180E-013-3B
EA180E-017-3B
EA180E-022-3B
EA180E-028-3B
0.5mm2
L1C,L2C L1,L2,L3
0.5mm2
1.0mm2
2.0mm2
1.0mm2
2.0mm2
4.0mm2
6.0mm2
P+,C
0.5mm2
1.0mm2
2.0mm2
1.0mm2
2.0mm2
4.0mm2
6.0mm2
U,V,W
0.5mm2
1.0mm2
2.0mm2
1.0mm2
2.0mm2
4.0mm2
6.0mm2
2.5mm2
以上
PE
1.0mm2
3.4 CN5编码器信号端子
CN5是编码器信号端子,为DB15插座,其位置如图3-4所示:
220SINEE EtherCATL1C电源
POWERINCN3OUTCN2CN1014151211L2CL1L2L3直流母线制动
BRKP+DCUVWCN4CHARGECN5电机
MOTOR5图3-4 CN5端子位置
19
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
驱动器侧编码器端子定义
6SD+7128111213SD-93414GND编码器电源5V10515表示该端子悬空,请勿连接屏蔽网层接PE图3-5 CN5端子引脚分布图
510151611 图3-6 CN5端子焊接引脚分布
伺服电机侧编码器端子定义
伺服电机侧有两种外形的编码器端子
安普插头,适配法兰为86及以下规格的电机,引脚定义见表3-4
电机端接头
线缆端接头
9258147
外壳型号:172169-1 TE MATE-N-LOCK
插针型号:770901-1 TE MATE-N-LOCK
外壳型号:172161-1 TE MATE-N-LOCK
插簧型号:770902-4 TE MATE-N-LOCK
20
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
航空插头:适配法兰为110及以上规格的电机,引脚定义见表3-4a. 3-4b
SER系列伺服电机 SES系列伺服电机
2514813710
插座型号:YDA28S15Z
表3-4a SER系列17/23bit增量式/绝对值编码器线缆引脚连接关系
伺服电机侧
功能说明
驱动器侧DB15
信号名称
编码器电源
编码器电源地
串行信号正端
串行信号负端
外接电池正端
外接电池负端
屏蔽层PE
表3-4b SES系列17/23bit增量式/绝对值编码器线缆引脚连接关系
伺服电机侧
功能说明
驱动器侧DB15
信号名称
编码器电源
编码器电源地
串行信号正端
串行信号负端
外接电池正端*
外接电池负端*
屏蔽层PE
+5V
GND
SD+
SD-
VB+
VB-
PE
引脚号
5
10
1
3
金属外壳
安普插头
引脚号
1
2
5
6
3
4
9
+5V
GND
SD+
SD-
VB+
VB-
PE
引脚号
5
10
1
3
-
-
15
安普插头
引脚号
1
2
5
6
7
8
9
航空插头(SER伺服电机)
引脚号
2
3
4
7
14
15
3
插头型号:
CM10-SP10S-MD
航空插头(SER伺服电机)
引脚号
4
9
1
2
6
5
10
航空插头(SES伺服电机)
引脚号
4
9
1
2
6
5
10
注:仅绝对值编码器需要外接电池,VB+、VB-仅与编码器连接,与驱动器无关。
编码器接线注意事项:
1) 请务必将驱动器侧屏蔽网层可靠接地,否则会引起驱动器运行不正常或故障。
2) 切勿混淆GND和PE。
3) SD+、SD- 信号必须保证使用线缆中的一对双绞线。
4) 编码器线缆请务必与动力线缆分开走线,间隔至少30cm以上,尤其当线长超过10米以上时。
21
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
3.5 CN4控制信号端子
CN4信号端子提供与上位控制器连接所需要的信号,使用DB44插座,信号包括:
8路可编程数字输入
4路可编程数字差分输出
24V及5V电源
16311--1732DI72DI8DI6DI4DI2COM+COM1833DI532201934DI34DI135SINEE EtherCAT520INCN3OUTCN2CN1L1C电源
2136+5V6L2CL1L2L32239DO39P+DCUVWDO4-+24VCN42527--GND293015--+10V*1444GND保留1343CHARGE28-保留12CN542-DO5
+24V*1026401141--DO3-DO2-DO1-37COM73824DO18DO4DO223COM----- 控制信号端子插头脚位分布
信号名
DI1
DI2
DI3
数字输入
DI4
DI5
DI6
DI7
DI8
COM+
针脚号
5
20
4
19
3
18
2
17
21
P-OT
N-OT
OPRG
ALM-RST
GAIN-SEL
J-SEL
P-CLR
INHIBIT
默认功能
禁止正向驱动
禁止反向驱动
原点回归检测信号
报警故障复位
增益切换
惯量比切换
脉冲偏差计数器清零
脉冲禁止
直流母线制动
电机
图3-7 驱动器控制回路端子位置及引脚分配图
数字输入公共正端(12~24V)
22
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
信号名
电源
+24V
COM
DO1
DO1-
DO2
DO2-
数字输出
DO3
DO3-
DO4
DO4-
DO5
针脚号
25/40
7/22/36
8
37
23
38
9
39
24
10
41
200mA。
内部24V电源地;数字输入公共负端
S-RDY+
伺服准备好,可接收S-ON信号的状S-RDY-
BK+
BK-
COIN+
COIN-
ALM+
ALM-
-
态时导通
制动器控制信号
位置到达信号
发生故障时导通
(仅SIZE D,SIZE E,SIZE F机型支持)
默认功能
内部24V电源,电压范围+20V~26V,最大输出电流 数字输入(DI)功能定义表
设定值
0
1
2
3~11
12
13
14
15
16
名称
Disabled
保留
ALM-RST 报警故障复位
保留
INHIBIT
P-OT
N-OT
脉冲禁止
禁止正向驱动
禁止反向驱动
ON-禁止位置指令输入
OFF-允许位置指令输入
ON-禁止正向驱动
OFF-允许正向驱动
ON-禁止反向驱动
OFF-允许反向驱动
ON-切换为第二增益
OFF-使用第一增益
ON-负载惯量比2有效
OFF-负载惯量比1有效
电平触发
电平触发
电平触发
电平触发
电平触发
P
P S T
P S T
P
P S T
ON-在异常情况已经解除的情况下,复位可复位的故障
沿触发 P S T
功能名
端子无效
描述 触发方式 运行模式
GAIN-SEL 增益切换
J-SEL 惯量比切换
17~21 保留
22 ORGP
外部(原点)检测器上升沿:外部检测器有效
输入 下降沿:外部检测器无效
沿触发 P S T
23
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
数字输出(DO)功能定义表
输出信号功能说明
设定值
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
名称
Disable
S-RDY+-
BK+-
TGON+-
ZER0+-
保留
V-CMP+-
保留
COIN+-
C-LT+-
V-LT+-
WARN+-
ALM+-
Tcmp+-
Home+-
位置到达
转矩限制信号
转速限制信号
警告输出
故障输出
转矩到达信号
原点回归信号
有效:位置控制模式时,位置偏差脉冲数小
于定位完成宽度P1-33设定值
有效-电机转矩受限
无效-电机转矩不受限
有效-电机转速受限
无效-电机转速不受限
有效:发生警告事
有效:发生故障事件
有效:电机输出转矩到达设定值
无效:电机输出转矩未到达设定值
有效:原点回归完成
无效:原点回归尚未完成
P
P S
T
P S T
P S T
T
P S T
速度到达
有效:速度控制时,电机实际转速与速度指
令值之差的绝对值小于P1-43设定值
S
功能名
端子无效
伺服准备好
制动器控制
电机旋转
电机零速
有效-伺服准备好,可接收S-ON指令
无效-伺服未准备好,不接收S-ON指令
有效-释放保持制动器
无效-闭合保持制动器
有效-电机正在旋转
无效-电机停止旋转
有效-电机转速为零
无效-电机转速不为零
P S T
P S T
P S T
P S T
描述 运行模式
数字输入端子接线
EA180E系列伺服驱动器的数字(DI)输入端子采用了全桥整流电路。流经端子的电流可以是正向的(NPN模式),也可以是反向的(PNP模式)。
以DI1为例说明,DI1~DI8接口电路相同。
1) 当上级装置为继电器输出时:
用外部24V电源+24V伺服驱动器+24V电源COM+DC24V54.7KCOM继电器7继电器7COMDI154.7K继电器COM72521DC24V伺服驱动器未使用单电源供电用伺服内部24V电源+24V+24V电源25COM+21DI1+24V+24V电源25COM+DI12154.7K图3-8 上级装置为继电器输出时的数字输入端子接线
24
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
注:本手册默认以下内容:
COM端子使用7脚,用户也可以使用22/36脚。
GND端子使用14脚,用户也可以使用29脚
伺服内部+24V使用25脚,用户也可以使用40脚
2) 当上级装置为NPN集电极开路输出时:
用伺服内部24V电源NPN输入时+24V+24V电源25COM+DI1NPNCOM2154.7K7伺服驱动器用外部24V电源NPN输入时+24V电源COM+DC24VNPNDI1COM25215伺服驱动器+24V4.7K7
图3-9(a) 上级装置为NPN集电极开路输出时的数字输入端子接线
3) 当上级装置为PNP集电极开路输出时:
用伺服内部24V电源伺服驱动器PNP输入时+24V+24V电源25COM+PNPDI1COM2154.7K7COM7DC24VPNPDI154.7K用外部24V电源PNP输入时+24V电源25COM+21伺服驱动器+24V
图3-9(b) 上级装置为集电极PNP开路输出时的数字输入端子接线
注意: 1、使用外部电源时务必保证伺服驱动器的24V与COM+端子之间为断开
2、不支持PNP和NPN输入混用情况
25
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
数字输出端子接线
以DO1为例说明,DO1~DO4接口电路相同。DO5,默认COM公共端。
1) 当上级装置为继电器输入时
使用内部电源DC5V~24V25+24V伺服驱动器8DO1继电器伺服驱动器8DO125继电器NPN3722DO1-COMNPN3722DO1-
图3-10(a) 上级装置为继电器输入时的数字输出端子正确接线
25伺服驱动器8DO1续流二极管极性错误
+24V继电器伺服驱动器25DC5V~24V8DO1未接入继电器NPN3722DO1-COMNPN3722DO1-
图3-10(b)上级装置为继电器输入时的数字输出端子错误接线
注:当上级装置为继电器输入时,请务必接入续流二极管,否则可能损坏DO端口。
2)
使用内部电源25+24V使用外部电源25DC5V~24V
当上级装置为光耦输入
伺服驱动器8DO1伺服驱动器8DO1NPN3722DO1-COMNPN3722DO1-COM外部电源地
图3-11(a)上级装置为光耦输入时的数字输出端子正确接线
26
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
使用内部电源25+24V伺服驱动器8DO18DO1未连接限流电阻使用外部电源25DC5V~24V未连接限流电阻NPN3722DO1-COMNPN3722DO1-外部电源地COM
图3-11(b)上级装置为光耦输入时的数字输出端子错误接线
注意事项:
伺服驱动器内部光耦输出电路最大允许电压、电流容量如下:
电压:DC30V(最大)
电流:DC50mA(最大)
如果驱动感性负载(例如继电器、接触器),则应加装浪涌电压吸收电路;如:RC吸收电路(注意其漏电流应小于所控制接触器或继电器的保持电流)、压敏电阻、或续流二极管等(用于直流电磁回路,安装时一定要注意极性)。吸收电路的元件要就近安装在继电器或接触器的线圈两端。
3.6 CN2、CN3 EtherCAT通讯端子配线
安装与连线
EtherCAT网络一般由一部主站(例如IPC)以及一系列的从站构成(如伺服控制器,总线端子等),每个EtherCAT从站有两个标准的以太网接口,一个输入,一个输出。
拓扑结构
一般使用线性拓扑连接,如下所示:
主站1818从站11818从站21818从站nINOUTINOUTIN
EtherCAT接插件规格
电气特性:依据IEEE802.3标准
接插件结构:RJ45的8针模块化接插件(依据ISO8877)
18
RJ45接插件
27
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表3-5 RJ45引脚说明
CN3
EtherCAT IN
信号名
TD+
TD-
RD+
-
-
RD-
-
-
FG
针脚号
1
2
3
4
5
6
7
8
接插件罩盖
信号名
TD+
TD-
RD+
-
-
RD-
-
-
FG
CN2
EtherCAT OUT
针脚号
1
2
3
4
5
6
7
8
接插件罩盖
发送数据+
发送数据-
接收数据+
未使用
接收数据-
未使用
保护用接地
功能
EtherCAT通讯电缆规格
1)
2)
超5类(含)以上,带有屏蔽的以太网络线缆
使用带有屏蔽网络的线缆可以增强系统的抗干扰能力;
串接多台驱动器时,各驱动器的最大距离为30米;
3.7 CN1 RS232通讯端子
CN1端子信号说明如下:
表3-6 RS232通讯端子定义
信号名
RS232-TXD
RS232-RXD
GND
保留
针脚号
1
2
3
4
功能
RS232信号发送端
端子引脚分布
RS232通讯信号参考地
不能与任何信号线连接
21CN1
RS232信号接收端
43
图3-12 PC与伺服驱动器RS232通讯线缆外观
28
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
表3-7 PC与伺服驱动器RS232通讯线缆引脚连接关系
伺服驱动器端 4pin连接器
信号名称
RS232-TXD
RS232-RXD
GND
1) 若上位机未配置串口,可使用串口转USB转换模块进行转换
针脚号
1
2
4
PC端 DB9连接器
信号名称
PC-RXD
PC-TXD
GND
针脚号
2
3
5
3.8 保持制动器
电机用于驱动垂直轴或者有外力的情况时,为了防止断电情况下运动部件因为重力或外力作用而发生运动,需使用带有保持制动器的电机。
1、保持制动器仅用于保持电机停止状态的目的,切勿用于停止电机的运转。
2、带有保持制动器的电机运转时,制动器可能会发出咔嚓声,功能上并无影响。
3、保持制动器需要由外部提供24V电源,制动器信号和制动器电源的接线方式如下图:
LNL1CMCCBEMI滤波器MCL2CL1L2L3+24VDC24V制动器用电源DO2设定为BK信号DO2+DO2-COM中间继电器制动器线缆UVWPECN5
图3-13 制动器信号及制动器电源接线
保持制动器配线注意事项:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
务必通过EA180E伺服驱动器被定义为2号功能(BK)的信号端子(上图中为DO2+、DO2-)来控制中间继电器,并由该中间继电器的常开触点来接通和切断保持制动器电源。
保持制动线圈并无极性之分,制动器通电为释放状态。
保持制动器请务必使用外部电源。为中间继电器线圈供电的DC24V可使用伺服驱动器本身的电源,并在使用外部电源时不建议与保持制动器共用同一电源。
在使用外部电源为中间继电器线圈供电时,请注意DO2+端子应接电源正端,DO2-端子接电源负端(DO2+- 端子被定义为BK功能)。
保持制动器工作需要保证输入电压至少21.5V,因此需要充分考虑为保持制动器供电的线缆电2阻导致的压降,建议使用0.5mm以上线缆。保持制动器的功率参数请参照第10章的规格。
制动器最好不要与其他电器共用电源,防止因为其他电器的工作导致电压或者电流降低,最终导致制动器误动作。
29
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
保持制动器动作时序
3.8.2.1
保持制动器有动作延迟时间,制动器的释放和闭合时间请参照下图
伺服使能(/S-ON)信号OFFONOFF电机通电通电不通电不通电*3P0-11制动器(/BK)指令)制动器OFF*1ON*1OFF制动器闭合(抱闸)制动器释放(未抱闸)位置/速度/转矩指令电机速度接受指令不接受指令0 rpmP0-16
*2
图3-14保持制动器释放和闭合延迟时间
*1:制动器的动作延迟时间因电机型号而有不同,请参照第10章,并以实际情况
为准。
*2:P0-16规定了从伺服驱动器收到使能(/S-ON)指令开始,至可以接收位置、速
度、转矩指令的时间,这个时间必须大于制动器释放所需的时间。上位装置在
向伺服驱动器输出指令时,请在/S-ON信号ON后,等待此时间再输出。
*3:请通过P0-09、P0-11、P0-16来设定制动器动作和伺服OFF的时间。
3.8.2.2
伺服电机停止时的制动器信号(/BK)输出时间
用于垂直轴时,机械运动部分的自重或外力可能会引起机械轻微的移动。通过设定P0-11,可使电机在制动器闭合后才处于非通电状态,以消除机械的轻微移动。
图3-15 伺服取消使能时制动器动作时序
伺服使能(/S-ON)信号OFFON制动器释放(开闸)制动器(/BK)指令)制动器闭合(抱闸)P0-11电机通电电机通电电机不通电注意:任何情况下发生报警时,P0-11无效,伺服电机会立即进入不通电状态。此时,机械的运动部可能会在制动器动作之前发生移动。
30
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
3.8.2.3
伺服电机旋转中的制动器信号(/BK)输出时间
伺服电机旋转中发生报警,或者伺服电机旋转中强行取消使能信号时,伺服电机将立即进入非通电状态。此时,通过设定制动指令输出速度值P0-10以及伺服OFF-制动指令等待时间P0-09,可以调整制动器信号(/BK)的输出时间。
伺服电机旋转时的制动器动作条件
下面任意一项条件成立时,制动器信号将动作:
注意:
切勿将电机旋转信号(TGON)和制动器信号(BK)分配在同一端子上。若分配在同一端子上,因垂直轴的下落速度,会使TGON信号ON,制动器可能会不动作。
制动器闭合(抱闸)电机进入非通电状态后,电机速度低于P0-10的设定值时。
电机进入非通电状态后,经过了P0-09的设定时间时。
伺服使能(/S-ON)信号或发生故障或电源OFF电机通电状态电机速度OFFON通电不通电P0-10自由运行停止制动器(/BK)指令)制动器释放(开闸)P0-09
图3-16 伺服电机旋转时的制动器动作
3.9 控制回路接线注意事项
控制回路线缆与动力线缆请务必分开走线,间隔至少30cm。
若控制回路线缆因为长度不够需要续连电缆时,请确保将屏蔽层可靠连接以保证屏蔽及接地可靠;
伺服驱动器的+24V以COM为参考,+5V以GND为参考。负载请勿超过最大允许电流,否则驱动器无法正常工作。
尽量使用连接长度最短的指令输入和编码器线缆。
2接地线缆请使用1.5mm以上线缆。
必需为单点接地。
31
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
3.10 伺服驱动器主电路方框图
电源单相/三相220V
三相380VP+外接制动电阻DC伺服驱动器IGBT模块24V
风扇L1L2L3整流回路内置制动电阻回生处理电路伺服电机UVWML1CL2C控制电源-15V+15V+5V+3.3V+24V保护电路GATE
DRIVER编码器To DSP位置控制速度控制电流控制PWMA/D电流信号处理数字输入CN4数字输出EEProm保护电路编码器信号处理CN5Data BusDSP操作面板以太网专用芯片CN2/CN3EtherCAT通讯D/ACN1RS232通讯
图3-17伺服驱动器主电路框图
32
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
第4章 显示与操作
4.1 显示与按键操作区外观
7030001 数码管显示88888MODSET模式键UP键DOWN键左移键确定键
本文档中图示
MOD驱动器型号及序列号EA180E-2R8-2B
功能说明
件名称
模式键
不同操作模式间切换
退出当前参数/功能操作
从Al模式退出至正常操作模式
当前光标数值增加
AF-02辅助功能第二级时,正转点动
d5和CG模式第二级时,直接显示下一个参数的第一级
UP键
˄
Al模式,且当前为故障时,向下切换查看故障信息
St模式时,AF-07选择参数与驱动器状态切换监视
当前光标数值减小
AF-02辅助功能第二级时,反转点动
DOWN键
˅
Al模式,且当前为故障时,向上切换查看故障信息
d5和CG模式第二级时,直接显示上一个参数的第一级
d5、Pr和AF模式第一级时光标右移(位移键
或<
*
Pr和AF模式第二级时光标左移(时,切换显示;
<);
d5和CG模式第二级,且参数1屏显示不下33
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
确认键
SET
对当前操作进行确认
框内信息为数码管显示内容;
框上边说明对应位置整个数码管闪烁;
框下边说明对应位置数码管右下点闪烁;
单LED4右下点“.”常亮表示当前显示数据为当前信息第二屏,可通过数据;
SHIFT jIdt
120数码管
-. 11
键来回切换显示两屏43210LED0LED1LED2LED3LED4-. 11
13011
LED4符号“—”表示当前数据为负数(当前屏数据位数≤4);
LED4和LED3右下点
“..”
常亮表示当前数据为负数(当前屏数据位数=5);
LED4右下点“.”闪烁,且LED3右下点“.”常亮,表示当前数据为当前信息第二屏,可通过SHIFT
13011
键来回切换显示两屏数据,且当前数据为负数;
120*:文档中
数字显示时,LED3、LED2和LED1右下点“.”表示当前参数小数点位置
LED0右下点“.”闪烁,表示当前有故障或警告发生
<<和SHIFT图标均表示光标移动按键,其功能完全一致。
4.2 显示与操作模式
EA180E伺服驱动器共有7种操作模式:
操作模式
功能
标识
It
显示驱动器型号
初始化模式
名称
状态监视模式
参数监控模式
参数设置模式
辅助功能模式
第一级
-
-
菜单各级显示示例
第二级
第三级
-
-
-
180-E
-.8rdy
St
d0
显示当前驱动器状态
选择监视参数,并监控其值
选择更改参数,并更改其值
选择辅助功能,并做对应操作
可查看所有与出厂值不一样参数
(通过辅助功能AF-08=1实现显示查看,再次上电后依然隐藏)
显示警告及警报信息
D0-00- 100
8r
6060AF-05 1
-End-
jIdt
AF
jIdt已更改参数模
式(默认隐藏)CG
p1-00
0 -
警告及警报模式(异常时显示)
Al
-
AlE03
-
34
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各模式间切换关系如下:
控制板上电初始化模式It180-E显示1S初始化正常系统停留状态状态监视模式st-.8rdyMODAF-08=0警告或警报发生MOD参数监视模式dSD0-00MOD故障及警告模式AlAlE03参数设置模式8r6060MOD已更改参数模式Cg6060AF-08=1警告、警报清除指令辅助功能模式AFAF-00
4.3
初始化模式It
驱动器控制板(L1C和L2C)初次得电,或者通过AF-00软件复位后,首先进入初始化模式,显示180-E,1秒后自动进入状态监视模式。
4.4
状态监视模式St
系统初始化正常后,会在1秒后自动进入状态监视模式:
AF-07=0000仅显示驱动器状态AF-07≠0 例如AF-07=2001.-8rdy初始化正常 00˄.-8rdy优先显示AF-07设置所地址对应参数的值通过UP键,可与驱动器状态显示来回切换
下图为状态监视模式时,驱动器LED显示器的显示示意
8runLED4LED2LED3LED1LED0
35
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
LED2至LED0显示驱动器当前工作的状态,分五种:
ndy
rdy
当前驱动器未准备好(请检查控制回路/驱动回路母线电压、是否故障等)
当前驱动器准备好,可以使能
run
当前驱动器处于使能状态
poo
当前驱动器正在进行原点回归
pal
当前驱动器有警告或警报发生
LED3显示当前伺服驱动器的控制模式(数值与0x6061对象字典相同,下面仅已PV(3)举例),小数点显示制动单元是否处于放电状态。
8
8
内部控制模式,制动单元未工作
伺服处于PV(3)模式,制动单元未工作
LED4显示当前电机转速的方向,小数点显示保持制动器端子(BK)的状态
88内部控制模式,制动单元在放电
伺服处于PV(3)模式,制动单元在放电
888
电机反转,BK端子输出有效
电机零速,BK端子输出有效
8
电机反转,BK端子输出无效
电机正转,BK端子输出有
效
8电机零速,BK端子输出无效
电机正转,BK端子输出无效
8
例:LED监视器按下图显示时的释义:
当前工作在电机正转位置模式伺服处于使能正常运行状态
8run制动器控制端制动单元子输出有效正在放电
注意☞
1:AF-07参数为十六进制。例如d0-01的Modbus通讯地址为2001H,则通过键盘输入时,输入2001即可,但如通过通讯写入,则应写入2001H。
2:AF-07不能设定为不存在的地址,否则可能显示的内容未知。
3:如果当前未使能,则LED3会显示为位置控制模式,一旦使能,则显示为实际运行的控制模式
36
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4.5
参数监控模式dS
系统初始化正常后,会自动进入状态监视模式,按一次MOD键切换为参数监视模式。下图以查看前一次故障部分信息(d0-12~d0-14和d0-16)为例说明参数监视模式键盘操作。
初始化正常状态监视模式.8rdy-MODD0-00SHIFTD0-00˄D1-00SHIFT参数监视模式第一级第二级D1-00˄D1-10多次SHIFTD1-10˄SETD1-12或无按键2sMODAl013˅˅˅多次˄SETD1-13或无按键2sMOD˄˅˄˅ 0˄SETD1-14或无按键2sMOD 333第一屏˄多次SETD1-16或无按键2sMOD43210SHIFT第二屏. 65
z可以进位到y)选择监视参数dx-yz时,请先选择组号(x),再选组内号(yz,。
位移键SHIFT在此模式第一级界面控制光标向右循环移动,位置规律为LED0(初始位置)→LED3→LED1→LED0…;在此模式第二级界面控制第一屏和第二屏数据来回显示。
可更快捷的查看监视参数值,此模式下若当前为第二级界面,换至下一参数第一级界面显示(等同于按MOD+至上一参数第一级界面显示(等同于按MOD+
此模式下第一级界面显示时,可通过按SET˅˄);
˅˄键可直接切键可直接切换);
键直接进入第二级界面显示。若无按键操作2s以上,也会自动进入第二级界面显示。
37
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4.6
参数设置模式pr
状态监视模式系统初始化正常进入状态监视模式,按两次MOD键切换为参数设置模式。
下面以设置P1-01=2,Pb-01=1,再回到P1组参数为例进行说明。
初始化正常-.8rdyMOD参数监视模式D0-00MOD参数设置模式6060˄p1-00设置P1-01SHIFT第一级第二级第三级p1-00SHIFTp1-00˄SETMODp1-01多次SHIFT˄多次SHIFTp1-01p1-01pb-00多次 0˄多次 3SETPo-on显示1s后pb-00设置Pb-01˄SETMODpb-02多次SHIFT˄pb-02pb-02 1SHIFT 01˄ 11SET-End-显示1s后
选择设置参数Px-yz时,请先选择组号(x),再选组内号(yz,z可以进位到y);
1.
选组时,会自动调入上一次该组最后操作组内号(如再次回到P1组时,直接显示P1-01)。
位移键SHIFT在此模式第一级界面控制光标向右循环移动,位置规律为LED3(初始位置)→LED1→LED0→LED3…;在此模式第二级界面控制光标向左循环移动,位置规律为LED0(初始位置)→LED1→LED2→LED3→LED4→(第二屏 LED0→第二屏LED1→第二屏LED2→第二屏LED3→第二屏LED4)→LED0→LED1…。光标最左位置由当前参数显示位数决定;
从其他模式进入参数设置模式时,光标默认停在LED3;
2.
从该模式第二级以按MOD或SET键进入第一级,光标默认停在LED0;
进入某个参数第二级时,自动缓存其当前值并显示,此时通过其他途径(如通讯)更改此值后,显示不会自动刷新;
3.
通过键盘更改参数后,按MOD键,退回第一级,参数值保持更改前值;
4.
通过键盘更改参数后,按SET键确认当前设定,显示第三级1s后自动回到第一级,参数被修改为新值。
设置参数按SET键后,当前参数是否立即有效及第三级显示什么与参数属性相关
回到P1组p1-01参数属性
○
●
SET键后显示
-End-
Po-on
-End-
☆
▲
Halt
-End-
-
生效说明
随时设定、立即生效
更改后与更改前值不同:随时设定、重新上电生效
更改后与更改前值相同:初始值一直有效
更改后与更改前值不同:随时设定,电机静止持续1秒后生效
更改后与更改前值相同:初始值一直有效
只读参数、不可设定
38
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4.7
已更改参数模式Cg
每次控制板上电后,已更改参数模式均默认为隐藏,需设置AF-08=1后通过MOD键切换到此模式。
以下分两种情况进行描述:
没有功能码与出厂值不同:进入已更改参数模式时,LED显示 null。
辅助功能模式AF-08MOD 1第一级第二级
已更改参数模式 null
如下功能码(P1-00/P1-02/P9-08/P9-13/P9-14)与出厂值不同:
A、
为与正常功能显示区别,此模式下以闪烁LED2字符
“-”作区别;
B、
通过˄或˅键向前/后查找已更改功能码;
C、
为更快捷的查看已更改参数,此模式下若当前为第二级界面显示,至下一参数第一级界面显示(等同于按MOD+第一级界面显示(等同于按MOD+
˄键可直接切换˄);键˅可直接切换至上一参数˅);
D、
进入第二级仅能查看当前更改后值,不支持在此界面进行参数更改。
辅助功能模式AF-08MOD 1第一级SETMOD第二级已更改参数模式6060˅˅p1-02˄˄˄˄SETMOD˄˅˄˅ 1 5000˅p9-08SETMOD 3000˅P9-13SETMOD˄˅˄ 100第一屏˅p9-14SETMOD˅00000-
.65˄
39
SHIFT第二屏
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4.8
警告及警报模式Al
任何模式下,一旦发生警告或警报,均直接进入警告或警报模式。此时可通过按MOD键,临时切换为正常操作模式(LED0右下点闪烁以示区别),但无按键操作10s后仍跳回警告或警报模式。
正常操作模式A、新发生警告B、已有警告,Mod键退出后10s无按键操作第一级
第二级警告及警报模式MOD或警告消失 n-ot上图为有警告存在时键盘操作图示,警告模式仅显示警告标识(n-ot),警告消失后自动恢复正常
操作模式。A、新发生警报B、已有警报,Mod键退出后10s无按键操作正常操作模式第一级第二级故障及警报模式MODd1-00Al017˅d1-01- 134˄˄˄ 053
˅d1-02 363˅d1-03˄d1-0400341第一屏SHIFT˅
.65第二屏上图为有警报存在时键盘操作图示,警告和警报模式下可通过˄和˅键切换查看警报信息(警
报代码AL.017,警报时电机转速-134rpm、母线电压363V、电机电流0.53A、累计运行时间6500341min)。发生警报时,必须先将警报源清除,经过警报复位或控制电源重新上电才会退出警告及警报模式。
显示示例
Al0nn
内容说明
驱动器产生警报时,面板显示警报符号“Al0”和警报号“nn”。
驱动器产生警告时,面板显示警告符号“AlE”和警告代码“nn”。
*:正向超程和反向超程直接显示字符“-PoT-”“-NoT-”。
AlEnn
注:具体警告和警报信息请参考警告和警报处理章节
40
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4.9
辅助功能模式AF
系统初始化正常后,会自动进入状态监视模式,按三次MOD键切换为辅助功能模式。
下面仅以AF-03(内部S-ON)辅助功能为例进行操作说明,其他功能操作方法相同,仅不同级层显示和代表含义不同。
初始化正常参数监视模式状态监视模式-.8rdyMODD0-00MOD参数设置模式6060MOD
第一级第二级辅助功能模式AF-00多次SHIFTAF-00第三级˄SETAF-03AF-03MOD 0˄˅ s-onSET s-on显示1s后
选择辅助功能AF-yz时,因本组参数不多,可直接在z位置光标闪烁时按行选择,会自动向y进位和借位。也可通过SHIFT˄和˅键进键移动光标分别设置;
位移键SHIFT在此模式第一级界面控制光标在z(初始位置)和y位置循环移动;
进入某个参数第二级时,自动缓存其当前值并显示,此时通过其他途径(如通讯)更改此值后,显示不会自动刷新;
通过键盘更改参数后,按MOD键,退回第一级,参数值还为更改前值;
通过键盘更改参数后,按SET键确认当前操作,显示第三级至少1s后自动回到第一级。
重要: 辅助功能是为执行特定功能操作而设的参数,键盘显示内容并非内部寄存器的数值。
当以键盘操作时,以显示符号为准。当以通讯方式操作时,在相应地址写入寄存器值。如
果寄存器的值为“-”,则表明该操作无法使用通讯方式执行
4.10
辅助功能操作
软件复位
寄存器值 键盘显示
AF-00
0
1
数据大小
寄存器值存储
16bit SDO通讯地址
操作
按SET键显示-End-,不进行任何操作
按SET键执行软件复位(相当于控制电源重新上电)
5F00H
完成后自动归零
0rEsEt41
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
警报复位
寄存器值
AF-01
0
1
键盘显示
数据大小
寄存器值存储
16bit SDO通讯地址
操作
按SET键显示5F01H
完成后自动归零
0AlClr
-End-,不进行任何操作
按SET键执行警报复位操作
*必须是可复位警报,且当前警报原因已消除。
数据大小
寄存器值存储 -
操作
按键,电机正转运行,显示16bit SDO通讯地址 -
JOG点动功能
寄存器值 键盘显示
AF-02
-
-sjog
行,显示_sjog。不按键,电机静止,显示16bit
*点动运行的速度由P8-00决定,加减速时间由P8-01决定。
离线惯量辨识
寄存器值 键盘显示
AF-05
0
数据大小
寄存器值存储
SDO通讯地址
操作
按SET键显示按SET键显示1
5F05H
完成后自动归零
0 jIdt-End- jIdt,不进行任何操作
,并开始辨识当前系统惯量,辨识成功后系统
惯量(相对于电机惯量的倍数)自动存入P4-10。
*请参考章节6.6对于惯量辨识的详细说明。
状态上电默认显示
寄存器值 键盘显示
0000H
数据大小
寄存器值存储
16bit
存储
SDO通讯地址
操作
0000
按SET键显示按SET键显示-End--End-,此时状态监视模式只显示驱动器状态
,如果AF-07为非0值,则状态监视模式默认AF-07
显示其对应通讯地址功能码值(如d0-01),通过2001H
(例)
2001
动器状态直接来回切换显示。
00˄-8rdy优先显示AF-07设置地址对应参数值通过UP键,可与驱动器状态来回切
换显示
注意☞
AF-08
AF-07以16进制显示,代表含义为通讯地址,若设置地址没有对应功能码,显示值未知。
数据大小
寄存器值存储
16bit
上电自动归零
操作
SDO通讯地址 5F08H
非出厂值显示
寄存器值 键盘显示
42
_˄ sjog;按˅键,电机反转运
-sjog5F07H
˄键可在监视值和驱
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0
0
按SET键显示-End-,正常显示
按SET键显示-End-,再按MOD键,进入已更改参数模式,与正1
1
常功能码显示区别为中间“-”闪烁。
按˄或˅
键,可依次查看已更改参数,按SET键可查看更改后值。16bit
上电自动归零
操作
SDO通讯地址 5F09H
系统参数初始化
寄存器值 键盘显示
AF-09
1
65535
注意☞
显示电机组参数
AF-10
寄存器值 键盘显示
0
1
数据大小
寄存器值存储
165535
若AF-09≠65535,按SET键显示按SET键显示
若AF-09=65535,Po-on,不进行任何操作
Po-on
,恢复功能码至出厂状态。1:使用此功能后,必须进行控制电源重上电操作。
2:此操作不会恢复电机参数
数据大小
寄存器值存储
16bit
上电自动归零
操作
SDO通讯地址 5F0AH
0
按SET键显示-End-,隐藏Pd组参数
1 按SET键显示-End-,显示Pd组参数
数据大小
寄存器值存储
16bit
完成自动归零
操作
SDO通讯地址 5F10H
绝对值编码器多圈数据和故障处理
寄存器值
AF-16
0
1
2
键盘显示
0 按SET键显示-End-,不进行任何操作
1 清除多圈编码器故障:按SET键显示-End-,并执行对应操作
2
清除多圈编码器多圈数据和故障:按SET键显示应操作
重要:本功能必须在非使能状态方可操作
-End-,并执行对43
EA180E系列EtherCAT总线伺服驱动器用户手册
第5章 运行与调试
在接负载之前,按照本手册的说明,将电机正常运转后才能将伺服电机的负载接上。通常一台驱动器经过以下测试后才能投入使用。
1) 配线,检查。
2) 驱动器上电,调整参数。
3) 空载运行。
4) 控制功能调试。
强烈建议:请先在无负载下,让伺服电机正常工作,之后再将负载接上以避免不必要的危险!
5.1 驱动器通电
上电前检查
1)
2)
3)
4)
5)
6)
驱动器和电机规格是否匹配。
L1、L2、L3和 U、V、W,绝对不可以接反,不可有松动的现象。
电机的U、V、W 必须与驱动器的U、V、W一一对应。
输入电压是否和驱动器铭牌或面板所示的电压等级一致。
编码器端子是否接好。
伺服电机与驱动器是否良好接地。
上电时序
1) 请参考第3.3.2节,保证正确的上电时序。
5.2 试运行
点动运行参数设置
在伺服未使能状态下,设定下列参数
参数
P8-00
P8-01
名称
JOG点动速度设定(通常可使用出厂值)
JOG点动加减速时间(通常可使用出厂值)
点动操作
按下图操作
P8-00P8-01AF-02SET设置点动运行速度设置点动运行加减速时间按键安全起见,速度不宜过大,一般不超过电机额定转速的10%;加减速时间不宜过快,一般使用出厂值即可按键电机以_P8-00速度正向运行,松开停止显示>_ joG显示按键 joG<电机以P8-00速度反向运行,松开停止显示按键 joG_
MODE退出点动运行模式如果电机点动运行正常,表明接线及驱动器和电机基本功能正常。
如果电机不转或运行不正常,请检查首先系统接线是否正确,包括电机控制线UVW相序是否正确及接触是否良好,编码器接线是否正确及接触是否良好,然后确认电机CODE(d2-01)是否与实际电机相符。反复重复以上步骤仍然运行不正常,请联系厂家解决。
44
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第6章 EtherCAT通讯
6.1 EtherCAT通讯规范
100BASE-TX
RJ45(IN/输入-CN3,OUT/输出-CN2)
串接
2*100Mbps(全双工)
最大字节
SM0:Mailbox输出
SM1:Mailbox输入
SyncManager
SM2:周期性数据输出
SM3:周期性数据输入
应用层协议 CoE:CANopen over EtherCAT
同步模式 DC同步模式(SYNC0)
SDO:非周期性数据对象
通讯对象
PDO:周期性数据对象
LED指示灯
EtherCAT ERR(ER)x1
EtherCAT Link/Activity(L/A)x2
(位于RJ45接EtherCAT RUN(RN)x1
口)
IEC61800-7 CiA402 Drive Profile
应用层规格
1:轮廓位置控制模式Profile Position Mode(PP)
3:轮廓速度控制模式Profile Velocity Mode(PV)
4:轮廓力矩控制模式Profile Torque Mode(TQ)
6:回零模式Homing Mode(HM)
7:插补位控模式Interpolated Position Mode(IP)
8:周期性同步位置模式Cycle Synchronized Position Mode(CSP)
9:周期性同步速度模式Cycle Synchronized Velocity Mode(CVP)
A:周期性同步力矩模式Cycle Synchronized Torque Mode(CTP)
物理层
通讯接口
网络架构
传输速率
数据框长度
EtherCAT
通讯功能
支持的CiA402操作模式
6.2 EtherCAT的结构
应用层EtherCAT状态机对象字典COESDOPDO寄存器邮箱ESC DPRAM链路层过程数据
图6-1基于CANOpen CIA402应用层的EtherCAT 通信结构
结构图中,在应用层对象字典里包含了:通信参数、应用程序数据以及PDO的映射数据等;PDO过程数据对象包含了伺服驱动器运行过程中的实时数据,且以周期性进行读写访问;SDO邮箱通信,则以非周期性对一些通信参数对象、PDO 过程数据对象进行访问修改。
物理层45
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6.3 EtheCAT状态机
以下为EtherCAT状态转换框图:
Init(PI)(IP)Pre-Operational(OI)(OP)(SO)Operational(PS)(SP)Safe-Operational(OS)(SI)
从初始化状态向运行状态转化时,必须按照“初始化-预运行-安全运行-运行”的顺序转化,不可以越级。
从运行状态返回时可以越级转化。状态的转化操作和初始化过程如下表
状态
Init(初始化)
Pre-Operational
Safe-Operational
Operational
状态迁移
IP
PI
PS
SP
SO
OS
OP
SI
OI
说明
应用层没有通信,主站只能读写ESC 寄存器。
当前状可以使用信箱通信。
可以读取PDO输入数据(TxPDO)。
不能接收PDO输出数据(RxPDO)。
进行周期性的I/O通信,可以处理PDO输出数据(RxPDO)。
说明
开始信箱通信。
中断信箱通信。
开始更新输入数据。
终止更新输入数据。
开始更新输出数据。
终止更新输出数据。
终止更新输入/输出数据。
终止更新输入数据及信箱通信。
终止所有输入/输出数据更新及信箱通信。
46
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状态机描述伺服所处状态和每一种中状态下可以进行的操作。状态机通过控制字或内部事件改变,通过状态字读取。
Start0Not ready to Switch on(A) :Low-level power当控制电源ON时,主电源也可以ON。1Switch on Disabled1514FaultFault reaction active212107Ready to Switch on36Switched on416115Operation enabled89Error occures(B) :High-level power控制电源及主电源ON时,不能向电机加载扭矩。
(C) :Torque可以向电机加载扭矩13Quick stop
active
Control word6040HState MachineStatus word6041HInternalEvents
6040H控制字
15ms1110r9oms8h7fr6oms43eo2qs1ev0so
ms表示用户自定义,本产品用为保留;r表示保留;oms表示与操作方式相关;h表示halt操作;fr表示故障复位;eo表示Enable Operation;qs表示Quick Stop;ev表示Enable Volatge;so表示Switch
On。
Bits of the Controlword
Command Transitions
Bit7 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
Shutedown 0 X 1 1 0 2,6,8
Switch on 0 0 1 1 1 3
Switch on + enable
0 1 1 1 1 3+4 (Note)
operation
Disable volatige 0 X X 0 X 7,9,10,12
Quick stop 0 X 0 1 X 7,10,11
Disable operation 0 0 1 1 1 5
Enable operation 0 1 1 1 1 4,16
Fault reset 0->1 X X X X 15
Note:Automatic transition to Enable operation state after executing Switched On state functionality.
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6041状态字
15ms1413oms1211109rm8ms7w6sod5qs4ve3f2oe1so0rtsoilatr
LEGEND: ms = manufacturer-specific; oms = operation mode specific; ila = internal limit active; tr = target
reached;rm = remote; w = warning; sod = switch on disabled; qs = quick stop; ve = voltage enabled; f = fault;
oe = operationenabled; so = switched on; rtso = ready to switch on
Statusword
xxxx xxxx x0xx 0000b
xxxx xxxx x1xx 0000b
xxxx xxxx x01x 0001b
xxxx xxxx x01x 0011b
xxxx xxxx x01x 0111b
xxxx xxxx x00x 0111b
xxxx xxxx x0xx 1111b
xxxx xxxx x0xx 1000b
PDS FSA state
Not ready to switch on
Switch on disabled
Ready to switch on
Switched on
Operation enabled
Quick stop active
Fault reaction active
Fault
Bit4
当bit4=1时表示母线电压已经建立,否则表示母线电压不正常。
Bit5
当bit5=1时表示状态机正在处理Quick Stop请求。
Bit7
当bit7=1时表示有警告发生,非故障。
Bit9
当bit9=1时表示控制字有效。
Bit11
当bit11=1时表示内部限制模块有效,内部限制是指位置,速度,加速度。
6.4 过程数据PDO
PDO 实时过程数据的传输,遵循生产者- 消费者模型。PDO 可分为:
RPDO(Reception PDO),从站通过RPDO 接收主站的指令;
TPDO(Trasmission PDO),从站通过TPDO 反馈自身的状态。
RxPDO:控制字,目标位置等主站TxPDO状态字,位置反馈等从站
6.5 邮箱数据SDO
EtherCAT 邮箱数据SDO 用于传输非周性数据,如通信参数的配置,伺服驱动器运行参数配置等。
EtherCAT 的CoE 服务类型包括:1) 紧急事件信息;2)SDO 请求;3)SDO 响应;4)TxPDO;5)RxPDO;6) 远程TxPDO 发送请求;7) 远程RxPDO 发送请求;8)SDO 信息。
在EA180E 系列驱动器中,目前支持2)SDO 请求;3)SDO 响应;8)SDO 信息。
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6.6 分布时钟
分布时钟可以使所有EtherCAT设备使用相同的系统时间,从而控制各设备任务的同步执行,从站设备可以根据同步的系统时间产生同步信号。EA180E系列驱动器中,仅支持DC同步模式,同步周期由SYNC0控制。
Master ApplicationMaster userShift timeFrameUSync0 shift timeUCycle time(0x1C32:02)UCycle time(0x1C32:02)FrameMaster ApplicationMaster userShift timeUSync0 shift timeUSync0EventSync0EventSync0Event
6.7 状态指示灯 (Link Activity) LED
下图显示RJ45端子上各个LED指示灯的定义:
L/A1L/A0ERRRUNINCN3OUT
CN2
L/A0 和 L/A1(绿灯)
L/A0显示CN3通信接口的状态,L/A1 LED显示CN2通信接口的状态:
L/A0 L/A1
描述 说明
熄灭 通信未连接
OFF200ms
通信已连接并被激活
通信已连接但尚未被激活
闪烁
ON200msOFFON常亮
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