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工控自动化行业必须掌握的知识:伺服电机接线方式

 回家的梦想 2020-12-09

工控自动化领域,伺服电机是绕不开的一个产品。

在这个行业,要求每一个工程师必须了解伺服的基本使用方法。

今天我们就来聊聊伺服电机如何接线?

伺服这个词语来自于Servus(英语为Slave:奴隶),所谓的伺服电机系统,其实就是一个可以被实时控制的电机:你让它走1mm,它就走1mm;让它走到什么位置就什么位置,让它先快后慢,就先快后慢。

伺服电机应用中的三种类型:(这个有助于不少人提前理解伺服电机)

1、速度模式,例如需要快速的加减速。这种应用最典型的一种就是,舞台上面吊起来的灯光球,就是快速的加减速。

2、力矩模式(也被称为转矩模式),这就是恒定的输出力,力矩不变,例如:线切割机,金刚石切割机。机床上面的主轴,进给轴都是伺服电机,主要也是这个功能。(当然还搭配其他的两个功能)

3、位置模式。也就是可以精确的控制位置,所谓的控制位置,其实就是控制伺服电机转动的角度。一个电机转动多少度,是依靠的编码器来计数的。

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编码器

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两种类型编码器

这三种模式在使用中,并不是独立分开的,但经常的状态是以一种主要的功能突出出来。

伺服电机的基本结构:伺服驱动器(也被称为伺服放大器)+电机(Motor,也被称为马达)。

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伺服驱动器,伺服电机

(1)伺服驱动器,也叫做伺服放大器。从上位机,PLC,或者是运动控制器发过来的位置指令,给到了驱动器,驱动器会将数值信号,或者是模拟量信号,转化为速度,然后转化为电流的大小,控制电机的转动。

毕竟电机只能识别电流,其他啥信号也识别不了。

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驱动器工作原理

(2)伺服电机:伺服电机其实就是一个普通的电机+编码器+电磁抱闸(有不带抱闸的电机)。

所谓的伺服的抱闸,其实就是一个电磁开关,断电后,抱闸自动吸住定子,让定子转动不了。这种应用在起重机上面,那都是必备的存在。包括冲压机,各类机床上面,都一定是要抱闸的。也就是断电必须能够停下来。(这也就是急停状态下,快速的保护功能)

介绍完这些功能,不少人应该有一些理解伺服电机的应用,以及整体结构。

整个伺服系统的出现,一定是:伺服驱动+电机一起出现。现在有的方案有1拖1,也就是一个驱动带一个电机,1拖2就是一个驱动带两个电机,1拖3,1拖6(主要应用在工业机器人上面)。

我们就用最常用的一拖一的接线来说。

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上位机-运动控制-驱动器-电机(TRIO伺服)

在实际点的伺服应用中,所有的企业,多会有伺服产品的说明手册。手册中,一定会有伺服的接线方式。

因为每一家伺服的接口都略有不同,尤其是涉及到一拖多的是伺服驱动,更不容易区分。并且伺服的接线,一旦有错误,伺服要不报警,要不就不工作,甚至可能会出现伺服驱动烧坏的现象。

驱动可是伺服中最贵的存在,换驱动是要花费不少钱的。

一套安川的400w总线电机,售价1800元。(2020年价格)

驱动电源的接线方式:

因为涉及到实际的驱动接线,必然要拿一个产品作为举例。以ESTUN的SUMMA驱动为例。

(1)注意事项:驱动的接线一定要注意,伺服电机功率的问题。

功率越大,电流越大,同时要求的电源线最好要粗一些。50W和3KW的电源线路肯定是不一样的。驱动器要接地线,一定要接地线。

(2)如果驱动器不是书本式安装的,一定要间隔10mm左右间隔安装,不能紧贴安装,上下间隔30mm以上。

(3)先确定输入电压:伺服驱动器的输入电源有单相AC100V, 单相AC200V, 单相/ 三相AC200V, 三相AC200V。

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输入电压为AC400v,3相

(4)三相交流的接电方式。

不少伺服驱动既可以接三相电,也可以是230v一下的市电(也就是家用这种的电)。常见的国内的伺服有100v,220v,380v,400v等几种类型的电压形式。(还有比较特殊的,例如冲压机的大电机,要是能用到专用电,可以做到1000v以上的电压,可以让设备电流降低一些。这个就不细说了)

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驱动器电源线接线原理

从空气开关下来,到驱动器其实有两路电:一路是主电源,一路是控制电。

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驱动器实物接线(欧姆龙伺服)

端正上面的接线一定要压实。

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端子接线方式

(5)AC单向电接入

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同AC三项类似

以目前精细化的端子排插,基本上不再需要我们直接进行接线了。

(6)直流电接入

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DC直流电接入

直流电接入,只是在主电源,和控制电源部分加了一个24V,或者是48V的交流——直流,供电电源。

(7)驱动器和电机的连接

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驱动器与电机连接

电机有两根线,一根动力线,一根控制线,控制线会伸出两个口,一个是接编码器(一般比较小),一个是接信号输出的口(有U/V/W三个指示),这个不能接错。目前来说的设计,已经规避了接错的防线。基本上都是封装好的伺服接线。

原厂配的伺服线一般都不会超过5m。超过5M估计就要加钱了。

在一些比较特殊的场合,5M距离可以满足90%左右的应用场景,但是有部分三坐标,或者大结构的三次元5M的伺服线缆是不够的。

电机的动力线,就是连接电源的,动力线和控制线缆一般不放在

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