当驱动器发生报警时,相应的报警指示灯亮,在不同的故障情况下,故障指示灯的显示及可能的原因见.
②控制电缆连接不良。调节器模块到各功率板模块间的信号通过一副扁平电缆相连接,电缆一端50芯插头插在调节器模块的X211插座上,另一端16芯(或34芯)插头插在功率模块的X211插座上,当此电缆连接不良时,将产生“速度监控”报警。
用万用表的直流电压档,“+”表笔接测试孔,“—”表笔接调节器模块对应轴的W测试孔。在驱动器工作状态下测量电压值,这一电压值应在0~±10V范围,符号表示电流的方向,其中10V对应于调节器模块设定的电流量最大值Imax。
驱动器在起动和制动过程中,将在最大电流
Imax下进行起动和制动,在正常工作时计算电流不得大于电动机额定电流
Ie,否则将产生I
2t监控。
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。V
4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:I
2t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I
2t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。
1.611U/Ue数字式交流伺服驱动系统基本组成
SIEMENS 611U/Ue是目前SIEMENS常用的交流数字式伺服驱动系统,其基本结构与611A相似,采用模块化安装方式,主轴与各伺服驱动单元共用电源。用于进给驱动的伺服驱动模块有单轴与双轴两种结构型式,带有PROFIBUS DP总线接口。
驱动器内部带有FEPROM(non-volatile data memory,非易失可擦写存储器),用于存储系统软件与用户数据,驱动器的调整、动态优化可以在W1NDOWS环境下,通过SimoComU软件自动进行,安装、调整十分方便。
驱动器由整流电抗器(或伺服变压器)、电源模块(NE module)、功率模块(Power module)、611控制模块等组成:电源模块自成单元,功率模块、611控制模块、PROFIBUS DP总线接口模块组成轴驱动单元。各驱动器单元间共用611直流母线与控制总线,并通过PROFIBUS DP总线,与SIEMENS 802D/810D/840D系统相连接,组成数控机床的伺服驱动系统。其中电源模块与进给模块的示意图如图5-19所示。
2.611U/Ue数字式交流伺服驱动器的状态显示
(1)电源模块的状态显示 与61lA驱动器相似,611U/Ue系列数字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-OO-V2 V1:DCl5V控制电源故障。
V3-OO-V4 V2:DC5V控制电源故障。
V5-OO-V6 V3:电源模块未“使能”。
V4:电源模块已“使能”,直流母线己充电。
V5:进线电源故障。
V6:直流母线电压过高。
(2)标准进给驱动模块的状态显示 611U/Ue系列数字伺服驱动单元的状态显示,可以通过驱动控制板上的6只数码管进行,它可以详细显示驱动器的状态与报警号。6只数码管显示的基本作用如下:
口口口口口口 1:显示“E”,表示驱动器报警
↑↑↑↑↑↑ 2:显示“-”,表示驱动器有一个报警。
l 2 3 4 5 6 显示“≡”,表示驱动器有多个报警,通过按键“P”可以显示其余报警号。
3:显示“A”,表示驱动器A报警。
显示“B”,表示驱动器B报警。
4/5/6:报警号显示。
以上显示的报警内容,可以参见611驱动器使用说明书。但部分报警,不能通过数码管进行显示,这些报警主要有:
1)6只数码管无任何显示。6只数码管无任何显示,可能的原因如下:
①电源两相以上缺相。
②两相以上电源熔断器熔断。
③电源模块的辅助电源故障。
④电源模块与轴控制单元间的设备总线未连接。
⑤轴控制板不良。
2)6只数码管显示“――――――”。6只数码管显示“――――――”,可能的原因如下:
①驱动器系统软件未安装。
②存储器模块中未带驱动器系统软件。
3)驱动器“使能”后,电动机立即开始高速旋转驱动器“使能”后,电动机立即开始高速旋转,可能的原因如下:
①编码器脉冲数设定错误。
②选择了开环转矩控制方式。
③编码器不良。
④轴控制模块故障。

4)驱动器“使能”后,电动机即开始旋转 驱动器“使能”后,电动机即开始旋转可能的原因如下:①驱动器参数设定错误。
②数控系统参数设定错误。
5)电动机转速太低(小于50r/min)电动机转速太低(小于50r/min),可能的原因如下:
①编码器脉冲数设定错误。
②电动机相序错误。
③轴控制模块故障。
6)驱动器“使能”后,电动机出现短时旋转 驱动器“使能”后,电动机出现短时旋转,可能的原因如下:
①电源模块不良。
②电动机编码器连接错误。
③编码器不良。
3.611U/Ue数字式交流伺服驱动器的初始化
611U/Ue驱动器的调整与设定,不需要通过硬件进行,它可以直接使用Simo ComU软件进行设定与优化。驱动器的初始化设定,其操作步骤如下(以802D系统为例)。
1)利用“驱动器调试电缆”,将调试计算机与611UE的X471接口联接。
2)接通驱动器电源,此时611UE的状态显示为“A1106”,表示驱动器没有安装正确的数据:同时驱动器上R/F红灯、总线接口模块上的红灯亮。
3)从WINDOWS的“开始”菜单中找出驱动器调试软件SimoComU,并运行。
4)选择驱动器与计算机的联机方式。
5)进入联机画面后,计算机自动进入参数设定画面,在软件的提示下进行以下参数设定:
①命名轴名:例如:XK7136-X。
②根据模块的类型与安装位置,输入PROFIBUS总线地址,不同位置的总线地址
③设定电动机型号。
④设定电动机位置检测元器件。
⑤设定直接位置测量系统。
⑥存储参数。
6)此时,611UE的R/F红灯灭;状态显示为“A0831”,表示总线数据已经进行通信;总线接口模块上的绿灯亮。
7)完成以上调试后,若电源模块的端子48、63、64分别与端子9接通,电源模块的黄灯亮,表示电源模块已使能,驱动器进入正常工作状态。
在进行设定时应注意:
1)RS-232通信电缆不可以进行带电插、拔,因为这样有可能损坏通信接口。
2)只有在CNC侧的“总线配置”、 “驱动器模块定位”和“位置控制使能”三组参数调试完毕后,电源模块的“就绪”信号(内部继电器触点:端子73.1与72)才能闭合。
3)在完成驱动器的设定后,还需要进行驱动器的动态调整(参数优化),这一操作要在电源模块的“准备好”信号生效后方可进行,详见下述。
4.611U/Ue数字式交流伺服驱动器参数的优化
在完成驱动器的设定后,需要对驱动器的速度环动态特性进行调试,然后才能进行位置环调试。611U/Ue的驱动器的速度环动态特性优化,可以通过SimoComU软件自动进行。优化驱动器的速度给定,由PC机以数字量给出,无须CNC控制。
驱动器速度环动态特性优化的操作步骤如下:
1)利用“驱动器调试电缆”,将调试计算机与611UE的X471接口联接。
2)如果需要对带制动的电动机进行优化,应设定对应的NC通用参数,如:对于802D为MDl4512[18]的第2位为“1”(优化完毕后恢复“1”)。
3)接通驱动器的使能信号(电源模块端子T48、T63和T64与T9接通),并将坐标轴移动到工作台的中间位置,因为驱动器优化时,电动机将自动旋转大约两转。
4)运行工具软件SimoComU。
5)选择联机方式。
6)选择“PC”控制方式,并通过“OK'’确认。
7)选择控制器子目录(Controller)。
8)选择“NoneOfthese”。
9)选择自动速度控制器优化:“Execute automatic speed controller setting”。
10)进入优化后,选择“Execute stepsl-4”(1~4步)自动执行如下优化过程:
①分析机械特性一(电动机正转,带制动电动机的制动器应松开)。
②分析机械特性二(电动机反转,带制动电动机的制动器应松开)。
⑧电流环测试(电动机静止,带制动电动机的制动器应夹紧)。
④参数优化计算。
当执行完“b”后,SimoComU会出现提示:“电流环优化,垂直轴的电动机制动器一定要夹紧,以防止坐标轴下滑”,此时对于带制动电动机必须夹紧制动器,以防止坐标轴的下滑。
通过以上调整,在驱动器无硬件故障时,即可进行正常工作。