HSV18S系列交流主轴驱动器使用说明书V11.docx
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HSV18S系列交流主轴驱动器使用说明书V11
HSV-18S系列交流主轴驱动器
使用说明书
V1.1
2006.4
武汉华中数控股份有限公司
中国·武汉
目 录
第0章安全警告
感谢您选用HSV-18S交流主轴驱动器。
HSV-18S交流主轴驱动器和主轴电机适用于普通工业环境，请注意以下几点：
●主轴驱动器和主轴电机不适用于强烈振动的环境。
●主轴驱动器和主轴电机不适用于影响生命安全的医疗设备。
●主轴驱动器的结构不是防水型的，不适合雨淋和太阳直晒的环境。
●不要对主轴驱动器和主轴电机进行任何修改。
在正确安装、接线之前请认真阅读此使用手册，在操作之前必须了解此设备安全信息、安全警告以及此设备的使用知识。
0.1产品的警告标识
警告标识安装于主轴驱动器前面板
警告
●
高电压危险
●通电时不要移动接线,不要触摸端子
●断电5分钟后方能接线和开盖
0.2警告标识的含义
警告
●
高电压危险
●
通电时不要移动接线,不要触摸端子
●断电5分钟后方能接线和开盖
安全注意事项标识牌
每个标识符号的含义
标识符号
0.3标识符号的说明
0.4安全注意事项
⏹
产品到货确认
⏹
注意
！
●搬运时，请托住机体底部。
若只抓住面板，主机可能跌落，有受伤的危险。
●请安装在金属等不易燃烧的平板上。
有火灾的危险。
●必要时，请设置冷却风扇，并使进风保持在45°C以下。
由于过热会引起火灾及其它事故。
安装
⏹
接线
注意
！
●切勿将电容及LC/LR噪声滤波器接入U、V、W输出回路。
会导致主轴驱动器的损坏。
●请勿将电磁开关，电磁接触器接入U、V、W输出回路。
主轴驱动器在有负载的运行中，浪涌电流会引起主轴驱动器的过电流保护回路动作。
⏹
●确认了外部连接安装好了之后，在输入电源通电中，请勿进行拆卸。
有触电的危险。
●复位主轴驱动器后，在试运行时，请勿靠近机械设备。
（请在电气和机械设计上考虑人身的安全性。
）
●请另行准备急停开关。
有受伤的危险。
危险
调试运行
⏹
危险
●主轴驱动器在断电后，高压仍会保持一段时间，断电5分钟内请勿拆卸电线，不要触摸端子。
有触电的危险。
●除指定的专业人员以外，请勿进行连接、安装、操作、拆卸与维修等工作。
有触电和损坏主轴驱动器的危险。
故障处理
⏹
系统选型
⏹其它
危险
●请勿自行进行改造。
有触电、受伤的危险。
第1章概述
HSV-18S是武汉华中数控股份有限公司推出的全数字交流主轴驱动器。
该驱动器结构紧凑、使用方便、可靠性高。
1.1产品简介
HSV-18S采用专用运动控制数字信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能化功率模块（IPM）等当今最新技术设计，具有025、050、075多种规格，具有很宽的功率选择范围。
用户可根据要求选配不同规格驱动器和交流主轴电机，形成高可靠、高性能的交流主轴驱动系统。
HSV-18S全数字交流主轴驱动器具有以下特点：
1、控制简单、灵活。
通过修改主轴驱动器参数，可对主轴驱动器系统的工作方式、内部参数进行修改，以适配主轴电机和适应不同应用环境和要求。
2、状态显示齐全。
HSV-18S设置了一系列状态显示信息，方便客户在调试、运用过程中浏览主轴驱动器的相关状态参数；同时也提供了一系列的故障诊断信息。
3、接口丰富，控制方式灵活多样。
HSV-18S具有脉冲输入接口，模拟输入接口，电机码盘反馈接口，串行通讯接口及可编程I/O接口，具有多种控制方式。
1.2运行模式简介
HSV-18S主轴驱动器有四种控制方式：
1、位置控制方式（脉冲量接口）
HSV-18S主轴驱动器可以通过内部参数设置接收三种形式的脉冲指令（正交脉冲；脉冲+方向；正、负脉冲）。
2、速度控制方式（模拟量接口）
HSV-18S主轴驱动器可以通过内部参数设置为速度控制方式，可接收幅值不超过10V的（如：
-10V~+10V或0~+10V）模拟量。
3、JOG控制方式
HSV-18S主轴驱动器可以通过按键（而无须外部指令）设置使驱动器运动，给用户提供一种测试主轴驱动系统安装、连接是否正确的运行方式。
4、内部速度控制方式
HSV-18S主轴驱动器在内部速度控制方式下，可根据主轴驱动器内部设定的速度运行,给用户提供一种测试主轴驱动系统安装、连接是否正确的运行方式。
控制电源
单相AC220V
-15%～+10%50/60Hz
主回路电源
三相AC380V
-15%～+10%50/60Hz
控制方式
1位置控制②速度控制
③JOG控制④内部速度控制
调速范围
1r/min－10000r/min
控制输入
①运行使能②报警清除③偏差计数器清零④正反向运转使能
⑤正负向力矩限制⑥主轴定向开始
控制输出
①主轴准备好输出②主轴报警输出③主轴定向完成输出
④速度到达输出⑤零速到达输出
反馈
光电码盘器线数1000p/r、1024p/r、2000p/r、2500p/r
稳速精度
转速变化低于5r/min（负载由0％变为100％）
监视功能
转速、当前位置、指令脉冲积累、位置偏差、磁通电流、
转矩电流、电机负载电流、运行状态、
保护功能
超速、主电源过压、欠压、过流、过载、编码器反馈异常、
电机过热、位置超差、模块故障等
操作
6个LED数码管、5个按键
1.3主轴驱动器规格
主轴驱动器规格编号说明:
表1.1驱动器技术规格
规格
连续电流（A）
短时最大电流（A）
适配最大电机功率（KW）
HSV-18S-025
8.2
16.4
3.0KW
HSV-18S-050
21.8
32.8
7.5KW
HSV-18S-075
31.4
47.1
11KW
第2章接线
警告
●参与接线或检查的人员都必须具有做此工作的充分能力。
●接线和检查必须在电源切断5分种以后进行，防止电击。
注意
●必须按端子电压和极性接线，防止设备损坏或人员伤害。
●主轴驱动器和主轴电机必须良好接地。
●在安装/拆卸连接电机轴的机械连接部件时，不要用锤子直接敲打电机轴。
（否则，电机编码器可能会被损坏。
）
●尽量使电机轴端对齐到最佳状态（否则会产生振动，或损坏轴承）。
2.1信号与功能
2.1.1端子配置
图2.1为伺服驱动器接口端子配置图。
其中XT1为端子排,XS1为DB9插座，XS2，XS3，XS4为高密插座，XS5、XS6为接线端子。
图2.1主轴驱动器接口端子配置图
插座XS2，XS3，XS4各自对应的插头及其插头焊片的引脚排序如下图所示：
图2.2XS4指令输入/输出接口插头的插头焊片（面对插头的焊片看）
图2.3XS4指令输入/输出接口插头（面对插头看）
图2.4XS3第一光电编码器插头的插头焊片（面对插头的焊片看）
图2.5XS3第一光电编码器插头（面对插头看）
图2.6XS2第二光电编码器插头的插头焊片（面对插头的焊片看）
图2.7XS2第二光电编码器插头（面对插头看）
2.1.2XT1强电输入输出端子
端子号
端子记号
信号名称
功能
1
P
外接制动点
主轴驱动器内置70Ω/500W的制动电阻。
若仅使用内置制动电阻，则将P端与BK端断开。
若使用外接制动电阻，则从P端与BK端端接外接制动电阻，此时内置制动电阻与外接制动电阻是并联关系。
注意：
P端不能与BK端短接，
否则会损坏驱动器！
2
BK
3
R
主回路电源
主回路电源输入端子，
三相AC380V/50HZ
注意：
不要同电机输出端子U、V、W连接。
4
S
5
T
6
U
主轴驱动器三相输出
必须与电机U、V、W端子对应连接
7
V
8
W
9
PE
系统接地端
接地端子,接地电阻＜4Ω
主轴电机输出和电源输入公共一点接
2.1.3XS6控制电源输入端子
端子号
端子记号
信号名称
功能
1
AC220
控制电源（单相）
控制回路电源输入端子
AC220V/50Hz
3
AC220
2.1.4XS1串行接口
端子号
端子记号
信号名称
功能
2
TX
数据发送
与控制器或上位机串口数据接收
（RX）连接，以实现串口通讯
3
RX
数据接收
与控制器或上位机串口数据发送
（TX）连接，以实现串口通讯
5
GNDD
信号地
数据信号地
2.1.5XS4指令输入/输出接口
端子号
端子记号
信号名称
功能
1
ZSP
零速到达输出
零速到达输出端子
当实际速度值到达设定的零速范围（运动参数PA-29）时，零速到达输出ON
2
READY
主轴准备好输出
主轴准备好输出端子
SRDYON：
控制电源和主电源正常，驱动器没有报警，主轴准备好输出ON
SRDYOFF：
主电源未合或驱动器有报警,主轴准备好输出OFF
3
ALM
主轴报警输出
主轴报警输出端子
ALMOFF：
主轴驱动器无报警，主轴报警输出OFF
ALMON：
主轴驱动器有报警，主轴报警输出ON
4
GET
速度到达输出
速度到达输出端子
当速度偏差到达或小于设定的速度偏差范围（运动参数PA-11）时，速度到达输出ON
5
ORN_FIN
主轴定向完成
输出
主轴定向完成输出端子
当主轴实际位置与设定的主轴定向位置（运动参数PA-39）偏差等于或小于设定的主轴定向完成范围（运动参数PA-37）时，主轴定向完成输出ON，当定向输入信号取消时，该状态撤除。
6
DINPUT8
保留
7
AN_TP+
保留
8
AN_TP-
保留
9
AN_TN+
保留
10
AN_TN-
保留
11,12
GNDAM
模拟信号地
模拟输入模拟信号地
13
CP+
指令脉冲PLUS输入
外部指令脉冲输入端子
注1：
由运动参数PA-22设定脉冲输入方式。
①指令脉冲+符号方式
②CCW/CW指令脉冲方式
③两相指令脉冲方式
14
CP-
15
DIR+
指令脉冲SIGN输入
16
DIR-
17
ENA+
第一光电编码器
A+相输出
主轴电机的光电编码器A相脉冲输出
18
ENA-
第一光电编码器
A-相输出
19
THL
保留
20
REW
反向运转
REW：
反向运转开关输入端子
21
TLL
保留
22
FWD
正向运转
FWD：
正向运转开关输入端子
23
ORN
主轴定向开始
主轴定向开始输入端子
ORNON：
主轴定向开始；
ORNOFF：
主轴定向取消。
24
ALM_RST
报警清除
报警清除输入端子
ALM_RSTON：
清除系统报警
ALM_RSTOFF：
保持系统报警
25
EN
主轴使能
主轴使能输入端子
ENON：
允许驱动器工作
ENOFF：
驱动器关闭，停止工作，
电机处于自由状态
注1：
当从ENOFF打到ENON前，
电机必须是静止的；
注2：
打到ENON后，至少等待50ms
再输入命令；
注3：
可以通过控制参数STA-6设置屏蔽此功能，或永远使开关ON。
26,27,28
COM
公共端
XS4端子开关量输入/输出信号公共端
注意:
COM信号必须与XS4端子开关量输入/输出外部DC24V电源的地信号连在一起,否则主轴驱动器不能正常工作。
29
AN+
模拟输入正端
模拟输入指令正端
30
GNDDM
数字信号地
脉冲输入数字信号地
31
AN-
模拟输入负端
模拟输入指令负端
32
ZPLS_OUT
Z脉冲输出
Z相脉冲输出
33
ENZ-
第一光电编码器
Z-相输出
主轴电机的光电编码器Z相脉冲输出
34
ENZ+
第一光电编码器
Z+相输出
35
ENB-
第一光电编码器
B-相输出
主轴电机的光电编码器B相脉冲输出
36
ENB+
第一光电编码器
B+相输出
2.1.6XS3第一光电编码器接口
端子号
端子记号
信号名称
功能
1
A+
编码器A+输入
与主轴电机光电编码器A+相连接
2
A-
编码器A-输入
与主轴电机光电编码器A-相连接
3
B+
编码器B+输入
与主轴电机光电编码器B+相连接
4
B-
编码器B-输入
与主轴电机光电编码器B-相连接
5
Z+
编码器Z+输入
与主轴电机光电编码器Z+相连接
6
Z-
编码器Z-输入
与主轴电机光电编码器Z-相连接
13
OH1
电机过热
电机过热检测输入端子
连接电机过热检测传感器
26
OH2
14,15
PE
屏蔽地
与电机外壳连接
16,17,
18,19
+5V_ENC
第一光电编码器
+5V电源输出端
主轴电机光电编码器用+5V电源，
电缆长度较长时，应使用多根线并联。
23,24,
25
GNDPG
第一光电编码器+5V电源地
20,21,
22
+5V_MI
第一光电编码器
＋5V反馈输入端
编码器电源反馈，主轴驱动器可根据编码器电源反馈自动进行电压补偿。
2.1.7XS5输入/输出端子
端子号
端子
记号
信号名称
功能
1
MC1
故障连锁
故障连锁输出端子
继电器常开输出，主轴故障时继电器断开
2
MC2
3
保留
4
保留
2.2接口电路
2.2.1开关量输入接口
图2.8主轴驱动器开关量输入接口
1、XS4指令输入/输出接口的COM信号必须与外部DC24V电源的地信号连在一起,否则主轴驱动器不能正常工作。
2.2.2开关量输出接口
图2.9.a继电器连接
图2.9.b光电耦合器连接
1、输出为达林顿晶体管,与继电器或光电耦合器连接；
2、外部电源由用户提供,但是必需注意,如果电源的极性接反,会使主轴驱动器损坏；
3、输出为集电极开路形式,最大电流50mA,外部电源最大电压25V。
因此，开关量输出信号的负载必须满足这个限定要求。
如果超过限定要求或输出直接与电源连接，会使主轴驱动器损坏；
4、如果负载是继电器等电感性负载，必须在负载两端反并联续流二极管。
如果续流二极管接反，会使主轴驱动器损坏；
5、输出晶体管是达林顿晶体管，导通时，集电极和发射集之间的压降Vce约有1V左右，不能满足TTL低电平要求，因此不能和TTL集成电路直接连接。
2.2.3脉冲列输入接口
图2.10.a脉冲量输入的差分驱动方式
图2.10.b脉冲量输入的单端驱动方式
1、为了正确地接收脉冲列数据，建议采用差分驱动方式。
2、在使用过程中，建议采用差分方式（尤其信号电缆较长时），差分驱动方式采用AM26LS31，MC3487或类似的RS422线驱动器。
3、采用单端驱动方式，会使动作频率降低，根据脉冲量输入电路，驱动电流10～15mA,限定外部电源最大电压25V的条件，确定电阻R的数值。
经验数据：
VCC=24V，R=1.3K～2K;VCC=12V,R=510Ω～820Ω;VCC=5V,R=82Ω～120Ω。
4、采用单端驱动方式时，外部电源由用户提供。
但必须注意，如果电源极性接反，会使主轴驱动器损坏。
2.2.4主轴电机光电编码输入接口
图2.11主轴光电编码器输入接口
2.2.5主轴电机光电编码输出接口
图2.12.a主轴光电编码器输出接口
1、编码器信号经差分驱动器（AM26LS31）输出；
2、控制器输入端可采用AM26LS32接收器，必须接终端电阻，约330Ω左右；
3、控制器地线与驱动器地线必须可靠连接；
4、非隔离输出；
5、控制器输入端也可采用光电耦合器接收，但必须采用高速光电耦合器
（如6N137）。
图2.12.b 主轴光电编码器输出接口
2.2.6模拟指令输入接口
图2.13.a模拟差分输入接口
图2.13.b模拟单端输入接口
图2.13.c模拟差分电位器输入接口
图2.13.d模拟单端电位器输入接口
1、模拟输入接口是差分方式，根据接法不同，可接成差分和单端两种形式。
输入电压范围是-10V~+10V。
2、在差分接法中，模拟地线和输入负端在控制器侧相连，所以控制器到驱动器需要三根线连接,如图2.13.a。
3、在单端接法中，模拟地线和输入负端在驱动器侧相连，所以控制器到驱动器需要二根线连接，如图2.13.b。
4、差分接法比单端接法性能优越，它能抑制共模干扰。
5、输入电压不能超出-10V~+10V范围，否则可能损坏驱动器。
6、建议采用屏蔽电缆连接，减小噪声干扰。
7、模拟输入接口存在零偏是正常的，可通过调整运动参数PA-8对零偏进行补偿。
8、模拟接口是非隔离的。
2.3配线
1、强电输入输出端子XT1和控制电源输入端子XS6
（1）线径:
XT1端子中的P,BK,R,S,T,U,V,W,PE端子线径≥2.5mm2；XS6端子中的AC220，AC220端子线径≥1.0mm2。
（2）接地：
接地线应尽可能粗一些，主轴驱动器、主轴电机都要接PE，接地电阻<4Ω。
（3）端子连接采用H4-17预绝缘冷压端子，务必连接牢固。
（4）建议电源经噪声滤波器后供电，提高抗干扰能力。
（5）请安装非熔断型（NFB）断路器,使驱动器故障时能及时切断外部电源。
2、控制信号XS4,第一光电编码器反馈信号XS3
（1）线径：
采用屏蔽电缆（最好选用绞合屏蔽电缆），导线截面积≥0.12mm2（AWG24-26），屏蔽层须接接线插头的金属外壳。
（2）线长：
电缆长度尽可能短，控制信号XS4电缆不超过10米，反馈信号XS3的长度不超过40米。
（3）布线：
远离动力线路布线，防止干扰串入。
请给相关线路中的感性元件（线圈）安装浪涌吸引元件：
直流线圈反向并联续流二极管，交流线圈并联阻容吸收回路。
2.4标准接线
注意
●U、V、W与电机绕组一一对应连接，不可反接。
●电缆及导线须固定好，并避免靠近驱动器散热器和电机，以免因受热降低绝缘性能。
●主轴驱动器内有大容量电解电容，即使断电后，仍会保持高压，断电后5分钟内切勿触摸驱动器和电机。
●接线图中的“壳”指的是接线插头的金属外壳,电缆屏蔽线必须与外壳相连。
制作时，先解开网状屏蔽，使其互不相绕，再取其部分缠成线，其余部分剪除，然后将缠成线的屏蔽套上套管，露出线头焊接至插头的金属外壳。
2.4.1位置控制方式标准接线
图2.14位置控制方式标准接线图
注意
●XT1端子中的P,BK用于外接外部制动电阻。
主轴驱动器内置70Ω/500W的制动电阻。
若仅使用内置制动电阻，则将P端与BK端断开。
若使用外接制动电阻，则从P端与BK端端接外接制动电阻，此时内置制动电阻与外接制动电阻是并联关系。
注意：
P端不能与BK端短接，否则会损坏驱动器！
●连接图中的主轴电机是以登奇电机为例。
注:
图中的“壳”指的是接线插头的金属外壳,电缆屏蔽线必须与外壳相连。
制作时，先解开网状屏蔽，使其互不相绕，再取其部分缠成线，其余部分剪除，然后将缠成线的屏蔽套上套管，露出线头焊接至插头的金属外壳。
注意：
焊锡不要过多，应保证插头护罩能够盖上。
2.4.2速度控制方式标准接线
图2.15速度控制方式标准接线图
注意
●XT1端子中的P,BK用于外接外部制动电阻。
主轴驱动器内置70Ω/500W的制动电阻。
若仅使用内置制动电阻，则将P端与BK端断开。
若使用外接制动电阻，则从P端与BK端端接外接制动电阻，此时内置制动电阻与外接制动电阻是并联关系。
注意：
P端不能与BK端短接，否则会损坏驱动器！
●连接图中的主轴电机是以登奇电机为例。
注:
图中的“壳”指的是接线插头的金属外壳,电缆屏蔽线必须与外壳相连。
制作时，先解开网状屏蔽，使其互不相绕，再取其部分缠成线，其余部分剪除，然后将缠成线的屏蔽套上套管，露出线头焊接至插头的金属外壳。
注意：
焊锡不要过多，应保证插头护罩能够盖上。
2.5制动电阻的连接与选用
HSV-18型主轴驱动器制动电压为DC660V,最大制动电流如表2.1所示。
驱动器已内置70Ω/500W的制动电阻，最大允许10倍的过载（1秒连续）。
当驱动器的负载较大或惯量较大时，需外接制动电阻。
通常负载、惯量越大，制动时间越短，所选的制动电阻阻值就越小，电阻功率就越大，但最大制动电流不应超过驱动器的最大制动电流。
若仅使用内置制动电阻，需将驱动器XT1强电输入输出端子P端与BK端断开（驱动器出厂默认使用内置制动电阻）。
若使用外接制动电阻，需从驱动器XT1强电输入输出端子P端与BK端端接外接制动电阻，此时内置制动电阻与外接制动电阻是并联关系。
驱动器外接制动电阻推荐值如表2.1所示。
表2.1驱动器外接制动电阻推荐值
规格
最大制动电流（A）
外接制动电阻（推荐值）
HSV-18S-025
15
推荐只使用内置制动电阻
HSV-18S-050
25
阻值：
51Ω功率：
≥800W
阻值：
68Ω功率：
≥600W
HSV-18S-075
40
阻值：
24Ω功率：
≥1500W
阻值：
27Ω功率：
≥1500W
第3章操作与显示
3.1概述
1、驱动器面板由6个LED数码管显示器和5个按键↑、↓、←、M、S组成，用来显示系统各种状态、设置参数等。
按键功能如下：
M：
用于一级菜单（主菜单）方式之间的切换
S：
进入下一层操作菜单，或返回以及输入确认。
↑：
序号、数值增加，或选项向前。
↓：
序号、数值减少，或选项退后。
←：
移位
2、接通主轴驱动器控制电源，驱动器面板上的6个LED数码显示管全部显示“8”，保持1秒钟后显示“RO”。
3、操作按多层操作菜单执行，第一级为主菜单，包含五种操作模式：
显示模式、运动参数模式、辅助模式、控制参数模式、故障历史模式。
如图3.1所示第一级主菜单操作框图，及其五种操作模式。
图3.1HSV－18S主轴驱动器第一级主菜单
4、通过按M键可实现第一级主菜单中各操作模式之间的切换，通过按S键可进入第二级菜单。
第二级菜单为各操作模式下的功能菜单。
5、6位LED数码管显示系统各种状态及数据，当首位数码管出现“A”
时，表示发生报警，后续数码管显示报警号。
通过故障诊断和故障排除措施，当故障源消失后，可通过辅助模式下的报警复位方式进行系统复位或通过关断电源，重新给主轴驱动器上电来清除报警使系统复位。
图3.2报警显示
3.1.1显示模式操作
1、在第一级主菜单中选择
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