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1、?数控系统连接与湾试J案例库/单元二/工程设计五、普及型CNC电路设计案例(7221-5)安川伺服和变频器是普及型CNC机床最常用的伺服和主轴驱动器，本案例提供了国产普及型CNC配套安川伺服和变频器的电路设计实例。一、伺服驱动电路设计案例【例11某设备配套有安川工V系列SGDV-120A01A驱动器，利用主接触器控制主电源通断的驱动器主回路，及断路器、主接触器的选择方法如下。根据要求设计的线路如图1所示。线路中的驱动器控制电源可在断路器合上后直接加AC输入电源KA1ALM- ALM+(a)粕助器主回路KM1AC220V 三flL_SGDV-120A01A驱动器的输入容量为2.3kVA,断路器的
2、额定入，主接触器需要在驱动器无故障(触点ALM+/ALM-接通)时，通过按钮S-ON启动。电流可计算如下：S|e=(1.5?2)e=9.96?13.28(A)3Ue根据断路器额定电流系列，可选择10A标准规格，如DZ47-63/3P-10A等。主接触器的额定电流与断路器相同，可选择12A标准拉第22叫CJX1-12/22等。例2某3轴经济型数控铳床使用了2台SGDV-120A01A、1台SGDV-180A01A驱动器,当驱动器需要同时通断时，其驱动器主回路设计如下。根据要求，当多台驱动器的输入电源需要通过同一主接触器控制通断时，必须将各驱动器的故障输出触点串联后控制主接触器，设计的线路如图2所
3、示，主接触器的控制回路同案例1。AC输入电源PEPEPEKM1图2例2的主回路设计图2线路中，第1台驱动器的ALM-端连接继电器控制电源的0V端、ALM+端与第2台驱动器的ALM-端连接；第2台驱动器的ALM+端连接第3台驱动器的ALM-端；第3台驱动器的ALM+端连接故障检测中间继电器的线圈。线路只有在三台驱动器都无故障（故障触点输出接通）的情况下，KA1才能接通。【例31使用外部制动电阻的安川工V系列驱动器的主回路。使用外部制动电阻的安川工V系列驱动器如图3所示。为了能够在制动电阻过热时切断驱动器主电源，制动电阻的过热触点（正常时闭合）作为主接触器接通的条件串联在线路中,过热触点一旦断开便
4、可切断驱动器的主电源。AC时人电源PE1r路器主接触器KM1AC220V制动电阻.I1rinIIIS-OFF亡L1L2L3L1CL2CKA1CN1- |3231DC24V匆例3的上网路网kM1ALM-ALM+0VAC220V【例4】工V系列驱动器与接近开关连接的输入电路，及接近开关的类型选择与输出驱动电流的计算。接近开关有NPN集电极开路输出与PNP集电极开路输出两类，工V系列驱动器DI采用的是汇点输入连接，为了使得接近开关发信时在驱动器得到“1”信号输入，应优先选择NPN集电极开路输出开关。根据V系列驱动器的DI接口电路原理，可以直接选择NPN集电极开路输出的接近开关，其连内部信号+24V外
5、部电源I0V输出与0V间的电阻接近为“ 0”，根据图1的接口电0.5V左右，接近开关发信时 CE极间的压降为0.3VNPN集电极开路输出开关发信时路原理，由于光耦正向导通时的压降为左右，故开关发信时的驱动电流为：24-(0.50.3)-3.3:7(mA)接电路如图4所示，接近开关电源由外部提供。因此，可选择DC24V/20mA(标准规格)、NPN集电极开路输出接近开关。24VIN上、+5V二、变频器电路设计案例NPN接近开关图1是工程用数控车床的安川变频器主轴控制电路图。有关工程图的基本说明、电路识读的基本注意事项、明细表要求及机床主回路、强电控制回路、X/Z轴驱动回路的说明等均SIn可参照案
6、例7221,电路说明如下。1.主回路为了便于阅读，简单机床的毛白僦g网型雌曲关的主回路与控制回路集中于一页进行表示。CIMR-G7变频器的控制电源已在内部与主电源进线连接，变频器不使用制动电阻、制动单元等配套附件，故主电源不需要使用主接触器控制，它可以在机床主电源接通后直接加入。故主轴电机不再需要安装过载保护CIMR-G7变频器本身已具有电子过流保护功能,的断路器。10009-1PXEaaA1KAICKAILDcav:0.75mmEXP1-9co01忆由控制数控车床实例*(0C24V.)KND-WOTCNCJ-10mm47Ornm-75KW.144Qrminf132M-4KMIC2T卜J-H1
7、JCIMR-G7A47P510L+(LOW)图1数控车床主轴控制案例2. 控制回路 图1中，CIMR-G7变频器的正反转与启动/停止使用出厂默认的2线制控制，正反转控制信号来自CNC的输出。CIMR-G7的正反转信号串联有机床启动接触器KM10（X/Z轴驱动主回路ON）的常开触点，如果X/Z轴伺服驱动未启动或出现机床超程、急停的故障，可以立即停止主轴。 变频器的DI信号采用了出厂默认的使用变频器内部电源的汇点输入连接方式，变频器的DI信号选择端CN5应按照要求设定。 由于本机床的主轴控制无特殊要求，变频器不需要连接其他DI信号，DI功能定义可以直接使用出厂默认设定。 由于变频器电源在机床主电源
8、接通后便可加入，因此，变频器的报警输出DO信号可作为驱动器主电源接通的互锁条件，通过中间继电器KA20的转换，串联到驱动器主接触器控制电路中，主轴变频器故障时禁止驱动器主电源加入。 变频器的频率给定信号（主速输入）来自CNC（KND100T）的主轴模拟量输出，其输出频率直接由CNC加工程序中的S代码指令进行控制。AI信号同样可以直接使用变频器出厂默认的功能设定。3. S模拟量输出 KND100T经济型数控系统的S模拟量输出为DC010V,可以直接与CIMR-G5的速度给定A1/AC端连接。 KND100T的S模拟量输出为单极性信号，连接时必须将DC010V输出端（XS55-5）连接至变频器的A
9、1端、参考0V输出端（XS55-2/3/4）连接至变频器的AC端。 应通过CNC的S模拟量输出参数设定，保证最高主轴转速所对应的S模拟量输出为DC10V。 应通过变频器的偏移与增益调整，保证在DC10V频率给定输入时的主轴转速与要求一致；在DC0V输入（编程转速S0）时，主轴转速接近0转。 频率给定连接线应使用双绞、屏蔽电缆。4. 转向信号 KND100T的主轴转向由程序指令M03、M04或操作面板上的主轴正反转按钮进行控制，其转向统一由CNC的DO信号M03/M04（X57-15/3）输出。 KND100T的M03/M04输出为保持型电平信号，与CIMR-G5的2线制控制要求一致，故可以直接通过中间继电器KA10、KA11转换为变频器的转向控制信号。 主轴电机的转向可以直接通过交换电机相序、改变CNC参数等方式调整至要求的方向。5. 主轴编码器 为了车削螺纹，数控车床主轴需要按照检测主轴转角的位置编码器，以便车削螺纹时保持Z轴进给与主轴的同步。 螺纹加工同步控制直接由KND100T实现，故主轴编码器只需要直接连接至CNC上（图中未画出），在变频器上可以不进行闭环控制。
