ZDM-3HA2280HD新一代數字顯示閉環三相步進電機驅動器

一、產品簡介

1．概述

CL2254 是本公司基于十幾年步進與伺服研發經驗，開發成功的一款新型閉環三相高壓步進電機驅動器， 采用****電機控制雙核專用芯片和應用矢量型閉環控制算法，從而****克服了開環步進電機丟步的問題，同時由于使用三相高壓步進電機和交流220V直接供電，能明顯提升電機的高速性能和扭矩輸出、降低電機的發熱程度和減小電機的高中低速振動，從而提升機器的加工速度和精度以及降低機器的能耗。此外，在電機連續過載時，驅動器會輸出報警信號，具有與交流伺服系統同樣的可靠性。 同時電機安裝尺寸與傳統的86-110系列步進電機完全兼容，傳統步進驅動方案極易升級，并且成本相比開環步進電機增加不多，僅相當于傳統交流伺服系統的 30-50%。

2．技術背景與特點

閉環步進電機控制作為一種新型的步進電機控制技術，是在傳統步進電機后軸上安裝了高精度光學增量編碼器，由于編碼器具備轉子實時位置信息回傳特性，所以驅動器可以實時監測電機軸位置，每秒取樣電機軸位置信息達到20000次，這使得驅動器可實時補償位移偏差，保證精確定位。而傳統開環步進電機，由于無編碼器反饋轉子實時位置信息，當負載突然變化時，電機會出現丟步，從而導致定位錯誤，最終給用戶帶來巨大損失。

閉環步進系統特別適用于低剛性負載情況（如：皮帶，滑輪系統），如果使用交流伺服系統，它們有一個共同的問題，就是一直要做補償動作。為了得到較好的剛性，交流伺服系統特別希望工作在高增益條件下，這樣極易導致交流伺服電機定位時會偏離位置，而驅動器會通過相反方向超調來糾正偏差，這種空震現象，在系統中十分普遍，其中靜止摩擦力明顯高于運行摩擦力。解決方案是降低增益，但是響應速度和精確度會受到影響。而閉環步進系統能****解決這個問題。它利用步進電機的獨特性能，將其固定在既定位置，減少震蕩。

這種優點特別適用于納米技術，半導體制造，視覺系統和噴墨打印領域，因為以上制造行業對系統的低振動性有很高要求。

CL2254采用了1000p/r高精度光學增量編碼器。區別于傳統的內部微細分步進驅動器，系統內部的高性能雙核數字信號處理器芯片，使用矢量控制和濾波技術，以****次諧波達到平穩的旋轉控制。

在高負載和高速情況下，CL2254表現依舊出色，不會出現失步或定位錯誤。轉矩輸出較之普通步進電機和驅動器而言，CL2254在長時間內可保持高轉矩輸出，在****負載情況下，步進電機持續運轉而不會出現失步現象。區別于傳統開環步進驅動器，CL2254倚靠其創新的電流相位控制技術，實現了在高速運動條件下，持續高轉矩運行。因其可以實時監測當前定位特性，讓步進電機實現了在****負載下，仍可以保持高轉矩輸出。

由于CL2254驅動器可以根據負載變化，實時調整控制電流，因此可以減少熱量的產生，提升使用效能，相比開環步進電機，發熱量減少50%以上，使得電機和軸承壽命得以延長，提升產品品質，降低維修率。

3．性能參數

u 采用全新32位電機控制專用雙核數字智能芯片；

u 4位LED數碼管顯示配4個按鍵操作，直觀明了，操作方便；

u 采用先進的矢量電流、速度和位置閉環控制算法；

u 靜態電流和動態電流比例可以任意設置（0---8A范圍內）；

u 可驅動 86-110全系列閉環三相混合式步進伺服電機；

u 電機標配1000線高精度光電或者磁編碼器；

u 提供與各種脈沖源相匹配的電子齒輪（任意細分值）；

u 光耦隔離差分信號輸入，脈沖響應頻率****可達300KHZ；

u 具有過流、過壓、超速、過熱、跟蹤誤差超差等保護功能；

u 支持指令控制模式；

u 集成RS232通信功能，并且支持PC端軟件調試參數；

       使用交流220V市電直接供電，節省變壓器成本。

4．產品相對優勢

    ● 優于開環步進電機驅動器的特點：

u 準確定位，電機不會失步；

u 定位穩定，即使受到外部力量影響，如機械振動或垂直定位保持，也會自動回復到原位；

u 采用****額定轉矩來驅動電機，而傳統開環步進電機為避免失步問題，通常只會用50%額定轉矩來驅動電機；

u CL2254的控制電流依負載而定，電機能在高速下運行，而傳統步進電機無論荷重，一律使用恒定電流，因此能效大大提高；

u 由于電機轉矩輸出沒有損失，所以電機的體積相比原來的開環系統降低1-2檔，從而使電機的安裝尺寸更小，系統成本下降；

    ●優于交流伺服電機驅動器的特點：

u 無需調整增益(應負載變化自動調整增益)；

u 維持穩定的位置控制，定位完成后無抖動；

u 可以實現快速定位，加減速曲線可以更陡，從而提高加工效率；實際測試空載起跳頻率達8KHZ以上。

u 擅長在快速短行程運動中持續運行；

u 成本只是交流伺服系統的30%-50%；

二、電氣、機械和環境指標

1．電氣指標

2．使用環境及參數

4．加強散熱方式 

（1）驅動器的可靠工作溫度通常在60℃以內，電機工作溫度為80℃以內； 

    （2）安裝驅動器時請采用直立側面安裝，使散熱器表面形成較強的空氣對流；必要時靠近驅動器處安裝風扇，強制散熱，保證驅動器在可靠工作溫度范圍內工作。

三、驅動器接口與接線介紹

1．接口定義

功率接口端子1：

注意：電機線U,V,W不能互換，如果電機上電無法鎖定，把其中任意兩根線互換即可。一共6種接法，其中有3種是正確的。

功率接口端子2：

Encoder：編碼器信號輸入端口DB315（CN2）

Control Signal：控制信號端口DB25（CN1）

2．控制信號接口電路圖

控制信號輸入和輸出接口電路圖，如圖所示。

（1）輸入信號接法

2）差分輸入的時候請按下圖接線

3．控制信號時序圖 

為了避免一些誤動作和偏差，PUL、DIR 和ENA 應滿足一定要求，如下圖4所示：

注釋： 

（1）t1：ENA（使能信號）應提前DIR 至少5μs，確定為高。一般情況下建議ENA+和ENA-懸空即可。 

（2）t2：DIR 至少提前PUL 下降沿5μs 確定其狀態高或低。 

（3）t3：脈沖寬度至少不小于2.5μs。 

（4）t4：低電平寬度不小于2.5μs。 

4．控制信號模式設置：具體可以參考下面的表格說明，參數可以使用數碼按鍵板設置，上位機軟件可以跟代理商索取。

四、驅動器通過數碼按鍵板進行參數設置：

CL2254有四位數碼管顯示狀態，數碼管面板操作如下圖所示。通過使用其中4個按鍵來切換顯示系統各種狀態、以及參數設置等。

客戶使用模式：      按鍵功能說明表

代理商工程模式：

驅動器每次上電時會默認處于監控頁面狀態下，該頁面下可以監控顯示3組數據信息：1，顯示當前驅動器的實際運轉速度（0000RPM），有故障時則顯示當前的故障代碼）；2、顯示當前的直流母線電壓（d000），注意：如果輸入的是交流電源，顯示的是整流后的直流電壓，是輸入交流電壓的1.4倍；3、當前散熱器溫度（t000），如果沒有安裝測溫電阻，則顯示-49°C。

通過按“”、“” 鍵翻頁來切換這3種監控頁面。驅動器實時顯示當前馬達的轉數（轉/分鐘）時，當馬達反轉時數碼管顯示值的最左邊位（****位）閃爍；驅動器發生多個故障報警時，驅動器閃爍顯示最近的故障代碼，Erxx具體定義參考表4.3.

4.1參數功能說明

驅動器提供2組參數共計25個參數項供用戶操作，其中Pr00-Pr10組參數用于設置驅動器的幾個常規參數值（如細分、鎖機電流，電機類型等），Pr11-Pr24組參數用于設置驅動器的性能參數指標值，詳見下表

5.1.1 參數功能表

注意：驅動器出廠默認的電流環參數，位置環參數等為配套電機最佳參數，客戶一般不需要修改。如客戶應用環境特殊可以在專業人員指導下修改帶 * 參數，以達到****使用效果。部分參數修改說明如下表：

5.1.2驅動器內部細分表（Pr00內部的值)

注意：

1、 上位機在計算脈沖當量時請用表格4.1.2里的細分數x200，得到單位為脈沖/轉的細分值。

2、 閉環驅動系統不能簡單的以更換電機相序來改變電機的運轉方向，如果電機運行方向與給定方向不一致時請通過更改參數Pr06里的值來進行換向。

3、 當Pr00里選擇的細分值為SEt時，驅動器細分采用電子齒輪變量來定義。通過電子齒輪可以定義輸入到驅動器的單位脈沖命令使傳動裝置移動任意距離，上位控制器所產生的脈沖命令不需要考慮傳動系統的齒輪比、減速比或是電機編碼器線數。可以很方便的與各種脈沖源相匹配，以達到用戶理想的控制分辨率（角度/脈沖）。

計算公式：

          P = G * 200

          P：期望的細分數（等價于希望電機旋轉一圈所要收到的脈沖數）

  G：電子齒輪比：

                 G＝＝

例如：當上位控制器輸出指令脈沖為1250時，也就是說希望電機收到1250個脈沖，電機旋轉1圈。

          G＝＝＝＝

則參數Pr08設為25，Pr09設為4，上面的結果通過數學約分計算得來，盡量取最小公約數。其中電子齒輪比推薦范圍為：

4.2參數設置

4.2.1基本參數值Pr00—Pr10組的設定

待機狀態下，長按“S”鍵3秒進入參數設置模式，顯示第一個參數Pr00（細分選擇），短按ENT鍵確認進入該參數項進行修改，頁面會顯示當前的參數值，按“”、“” 鍵翻頁選擇所需要更改的參數值。比如，如果需要更改細分數值，在顯示Pr00狀態下，按一下ENT鍵進入，數碼管顯示當前所用細分值，此時當前細分數值閃爍，通過“”、“” 鍵翻頁選出所需要的細分值，短按“S” 鍵返回到Pr00狀態下，此時再通過“”、“” 鍵翻頁選出其他需要修改的參數項，

然后按一下ENT鍵進入，數碼管顯示當前參數值。

Pr00細分參數，Pr05脈沖方式選擇、 Pr06電機運行方向選擇以及Pr07電機類型選擇這4類參數驅動器內部都已經做好了相應的數值，只需通過“”、“” 鍵翻頁來選取所需要的數值。其它參數內容用戶可以根據設備的需要來設定任意值，在進入到對應的設定界面時通過按“ ”鍵選擇需要更改的數據的位數（個位、十位、百位、千位和萬位），再通過按“”調整該位的數據大小（0到9變化）。每項參數系統內部已經做了****值和最小值設定，客戶設定的數值超過這一范圍，則修改的參數無效，系統會設定到最小值。

注：所有的參數修改完畢后，退出到監控頁面有兩種選擇，長按“S”鍵3秒返回監控頁面，參數只是暫存到內部RAM，有些參數不能起作用，掉電后修改的參數值全部丟失，并且系統不熱啟動。如果客戶長按“ENT”鍵3秒返回監控頁面，則修改的參數全部保存到掉電存儲空間，下次上電參數也不丟失，并且系統馬上重新熱啟動，修改后的所有參數立即生效。

4.2.2系統參數值Pr11—Pr24組的設定

待機狀態下，長按“S”鍵2秒進入參數設置模式，通過“”、“” 鍵翻頁到Pr10參數項，按“ENT”鍵進入，顯示Pr10的數值0，按“”鍵將數值改為1，按“S”鍵返回，會發現系統參數值Pr11—Pr24組已經可以正常顯示，此時修改該組參數只需按“”、“” 鍵翻頁進入到要修改的某個參數界面，然后進行修改，

修改方式跟上面修改基本參數的方式相同。修改完畢后，如果希望下次進入仍然不顯示Pr11—Pr24。則需要再把Pr10修改回數值0，參數保存方式仍然跟上面一樣。

4.2.3系統恢復默認參數

待機狀態下，長按“S”鍵2秒進入參數設置模式，首先選擇希望恢復的電機型號Pr07參數項（42-86）。然后把Pr10的數值改為“2222”，然后長按“ENT”鍵3秒等待系統恢復出廠默認參數，無需重新上電，系統已經更新為出廠默認參數！

4.3 驅動器報警代碼

當驅動器發生故障報警時，會閃爍顯示相應的故障代碼，如果有多個報警發生，將顯示****的故障碼。故障確認清除的情況下，可以長按“ENT”鍵3秒，則系統熱啟動重新返回監控頁面，無需重新斷電再上電。

4.3報警代碼一覽表

五、供電電源選擇

交流輸入電壓在AC50V~270V之間都可以正常工作，但是為了獲得****電機出力，CL2254驅動器****采用隔離變壓器與市電電網隔離供電，對于電網波動特別劇烈的應用場合建議加裝電源濾波器。注意應使輸入電壓紋波峰值不超過 270V，不低于50V。 

    請注意： 

1）接線時要注意電源輸入跟電機相線切勿接錯； 

2）電機的三相繞組U、V、W不能接錯； 

3）編碼器插頭跟脈沖輸入信號插頭切勿插錯位置； 

4）控制信號線跟電機相線不能纏繞在一起，信號線****外加屏蔽層； 

六、產品保修條款

1．一年保修期

本公司對其產品的原材料和工藝缺陷提供從發貨日起一年的質保。在保修期內公司為有缺陷的產品提供免費維修服務。

2．不屬保修之列 

● 不恰當的接線，如電源和電機接線接錯和帶電拔插

● 未經許可擅自更改內部器件

● 超出電氣和環境要求使用

● 環境散熱太差

3．維修流程

如需維修產品，將按下述流程處理：

（1）發貨前需致電代理商獲取返修許可號碼；

（2）隨貨附寄書面說明，說明返修驅動器的故障現象；故障發生時的電壓、電流和使用環境等情況；聯系人的姓名、電話號碼及郵寄地址等信息。

（3）先付郵費寄至公司所在地或指定維修點，公司拒絕接受任何運費到付快件。

4．保修限制

產品的保修范圍限于產品的器件和工藝（即一致性）。

公司不保證其產品能適合客戶的具體用途，因為是否適合還與該用途的技術指標要求和使用條件及環境有關。本公司不建議將此產品用于臨床醫療用途。  5．維修要求

返修時請用戶如實填寫《維修報告》以便于維修分析。

     配套咨詢楊工:18001308796