多功能交流伺服驱动器产品知识介绍.doc

济南三腾电子科技有限公司 STDS使用手册直流伺服驱动器使用手册STDS2430STDS3630济南三腾电子科技有限公司(2010-10-10) 目 录一概述31型号说明32适用范围33使用条件3二功能技术指标41主要功能42控制方式43技术参数5三端口说明71接口定义72接口说明83接线图104串口连接115安装尺寸(单位：mm)12四操作说明131初始化设置131.1 驱动器出厂时的默认参数如下：131.2 参数设置：142速度控制模式142.1 数字指令速度控制模式（SMOD0）142.2 差分模拟信号速度控制模式（SMOD1）142.3 PWM速度控制模式 (SMOD2)152.4 CLK脉冲速度控制模式 （SMOD3）152.5 单端模拟信号速度控制模式（SMOD5）163位置控制模式173.1 数字指令位置控制模式 （SMOD256）173.2 CLK 脉冲位置控制模式 （SMOD259）174. 转矩控制模式184.1 数字指令转矩控制模式 （SMOD512）184.2 差分模拟电压信号转矩控制模式 （SMOD513）184.3 PWM转矩控制模式 （SMOD514）194.4 单端模拟电压转矩控制模式 （SMOD517）195 放大器控制模式205.1 数字指令放大器控制模式 （SMOD768）205.2差分模拟电压放大器控制模式 （SMOD769）205.3 PWM放大器控制模式 （SMOD770）215.4 单端模拟电压信号放大器控制模式 （SMOD773）21六故障保护与复位231安全级别232故障保护依据233故障信息列表23七 PID调试251速度环PID调试252位置PID调试263力矩环PID调试29八参数设置与常见问题301参数设置302参数保存303ENA/DIS指令和外部使能信号EN的关系304关于SBS急停指令305关于读取速度指令GV306关于ESA指令307关于设置反馈方式SSFT指令30一概述1型号说明STDS2410（E）-CST -公司代码D-直流电源输入S -直流伺服电机驱动器24-电源电压范围+1248V30-最大连续输出电流30AE-工业级C-外部数字输入端口可直接接24V，编码器A、B相可对外输出。2适用范围l 适合驱动有刷、永磁直流伺服电机，空心杯永磁直流伺服电机，力矩电机；l 最大连续电流30A，最大峰值电流60A；l 直流电源+1248V；l 功率1440瓦以内，过载能力达2880瓦；l 放大器模式，转矩模式，速度模式，位置模式；3使用条件（1）电源：l 电源输入范围：+1248V直流电源；l 能提供连续电流2倍的瞬间电流过载能力；l 电压要保证不大于5的稳定度。（2）反馈元件：l 增量式编码器；（3）使用环境：l 温度：STDS2410-C：1070（以驱动器壳体表面温度为准）；STDS2410E-C：4085（以驱动器壳体表面温度为准）；l 湿度：85%RH以下；l 无防水要求；l 无腐蚀性气体。二功能技术指标1主要功能l 放大器模式、速度模式、位置模式 、转矩模式四种工作模式；l 反馈元件：增量式编码器，测速机；l 控制端口：数字指令RS232、CAN，CLK/DIR，PWM，10V模拟电压，单端模拟电压（电位器）；l 可以通过CAN总线组网控制；l 内部驱动电源和控制电源光电隔离；l 外部输入控制信号光电隔离；l 外部制动信号输入；l 自动寻零功能； l 左右限位功能；l 通过RS232或CAN2.0实现PC控制、参数调整、在线调测；l 驱动器内部温度监测；l 过流、过载保护；l 过压、欠压保护；l 温度保护；l 堵转、飞转保护；l 动态跟踪误差超限保护；2控制方式工作模式控制指令反馈元件放大器模式数字指令，PWM差分模拟电压，单端模拟电压-转矩模式数字指令，PWM差分模拟电压，单端模拟电压-速度模式数字指令，CLK + DIR，PWM差分模拟电压，单端模拟电压测速机增量式编码器位置模式数字指令，CLK + DIR增量式编码器3技术参数参数标号参数值单位电源电压U1248VDC最大连续电流Idauer30A最大峰值电流Imax60APWM开关频率fPWM25kHz静态功耗Iel115/12V，60/24V，45/36V，35/48V mA可控速度范围130000Rpm输出编码器电源VCC5VDCICC100mA模拟输入阻抗差分输入25.5K单端输入20模拟输入电平差分输入 10VV单端输入0+5VVPWM控制信号标准低电平00.3，高电平35V频段100500Hz占空比范围0%占空比100%占空比50%0RPM占空比50%电机反转CCW占空比50%电机正转CW脉冲最高频率fmax200KHz故障输出集电极开路最大电压为30V，电流5mA有故障低电平输出外部控制电源OPT+，OPT-24V外部控制电平（共阳接法）CLK,EN,DIR,BRAKELEFT,RIGHT,IN1,IN2 截止（高电平）：小于1mA导通（低电平）：37mAmA预留OUT1集电极开路最大电压为30V，电流5mA编码器输入信号属性TTL，5V差分，集电极开路最高频率200KHz欠压保护10.6V过压保护54V通讯端口RS2329600（19200）BpsCAN2.0B500（1000,250,125,100,50,20）Kbps高低温保护STDS2410小于-10或大于70保护；STDS2410-E小于-40或大于85保护工作温度STDS2410-10 +70STDS2410-E-40 +85储存温度STDS2410-40 +85STDS2410-E-55 +125三端口说明1接口定义1VDD驱动器电源正电源2VSS驱动器电源地3MOT+电机绕组正端电机4MOT-电机绕组负端21GNDTXRS232地RS232接收端RS23243GNDRXRS232地RS232发送端21GNDCAN-HCAN总线地CAN总线HCAN143GNDCAN-LCAN总线地CAN总线L21RES1CAN-H内部120电阻CAN总线HCAN243RES2CAN-L内部120电阻CAN总线L21AIN+5V差分模拟输入+5V输出模拟控制43AIN-POT差分模拟输入-单边模拟输入650V0V模拟地模拟地21LEFTOPT+左限位外部控制电源数字控制43RIGHTEN右限位使能65IN1CLK/PWMIO输入信号1步进脉冲/脉宽87IN2DIRIO输入信号2方向控制109OUT1BRAKEIO输出信号1急停信号1211FAULTOPT-故障输出外部控制电源地21Z+5VOUT编码器Z+编码器电源输出反馈输入43Z-A+编码器Z-编码器A+65GNDA-编码器地编码器A-87TA+B+空编码器B+109TA-B-空编码器B-21BOUTNC编码器B路输出空编码器输出43GNDAOUT编码器地编码器A路输出2接口说明（1）TX，RX，GND，GND：RS232接口，实现指令控制，以及参数设置、运行状态监测等；（2）CAN-H，CAN-L，GND，GND：CAN1接口，实现指令控制，以及参数设置、运行状态监测等；（3）CAN-H，CAN-L，RES1，RES2：CAN2接口 CAN2接口的CAN-H，CAN-L同CAN1接口是同一组信号； RES1，RES2分别是驱动器内部提供的120终端电阻的两端。组网时，用户可以选择网络中的任意一个驱动器，把CAN-H和CAN-L分别和RES1、RES2短接，即可保证总线上具备120欧姆阻抗。（4）AIN+， AIN-，+5V， POT，0V，0V：模拟输入接口。 AIN+， AIN-：10V模拟信号输入端，可以实现速度、转矩和放大器模式控制； POT，0V：05V单端模拟信号的输入端。 +5V，POT，0V：可以组成电位器控制接口，+5V电源为驱动器内部输出；（5）OPT+，OPT-， ENA， CLK/PWM， DIR，BRAKE， LEFT，RIGHT，IN1，IN2，OUT1，FAULT： 外部控制信号输入接口。接口电路如下： l EN信号为外部使能控制，在任何模式下都有效。EN高电平时，驱动器加载电机。当EN低电平时，驱动器释放电机，电机处于无力矩状态。此信号在悬空时为高电平状态，这时驱动器向电机加载。l CLK / PWM是步进脉冲、PWM信号共用端口，通过RS232串口或CAN接口设置信号属性。用户根据需要，可以选择下列其中一种控制组合：PWM脉宽信号，可以实现速度、转矩和放大器模式控制；CLK、DIR脉冲信号，可以实现速度和位置模式控制；CLK步进脉冲信号，上升沿有效。 l DIR是方向信号，高电平控制电机正转，低电平控制电机反转。悬空时为高电平状态。此信号只在步进脉冲信号输入时有效。l BRAKE是急停信号，当置为低电平时，驱动器将迅速制动电机并保持使能状态。置为高电平时，取消急停状态。l LEFT和RIGHT是限位信号，下降沿触发限位功能。检测到限位信号后，驱动器将迅速制动电机并保持使能状态，这时电机只能向未限位的方向旋转。l IN1，IN2为预留输入接口。l OUT1为预留输出接口。l FAULT是驱动器输出的出错信号，集电极开路，用户最高可以上拉到30V。当系统产生保护时，输出低电平；正常状态时，输出高电平。输入电流小于5mA。（6）+5VOUT ，GND， A+ ，A-， B+， B- Z+ ，Z- ，TA+，TA-：反馈输入接口l +5Vout是驱动器提供的编码器电源，最大输出电流100mA。l A+ ，A-， B+， B- ，Z+ ，Z-为编码器信号接口（当输入单端信号时，只接正端）。l TA+，TA-测速机信号接口。（7）AOUT，BOUT，GND：编码器输出接口。l 集电极开路输出，最大电压为30V，电流5mA。l 上拉电阻=上拉电压/电流。5V上拉可用1 K。24V上拉可用4.7 K。3接线图4串口连接公司提供专用电缆，DB9插头符合标注定义，可同计算机串口相连。线缆标识定义：驱动器标号颜色DB9引脚号TX红2RX蓝3GND黄（或绿）55安装尺寸(单位：mm)四操作说明1初始化设置1.1 驱动器出厂时的默认参数如下：指令参数说明ENA内部使能有效SMOD0速控模式，信号源数字指令SR正电压输入电机正转BAUD9600RS-232串口波特率9600bpsCAN波特率500KbpsSPC60000最大峰值电流60ASCC30000最大连续电流30AA50加速度50P200比例系数200I50积分系数50D0微分系数0MK100速度前馈系数100MP80位置比例系数80MI0位置积分系数0MD0位置微分系数0 Ip100电流比例系数100 Ii 30电流积分系数30Id0电流微分系数0SSP5000最高速度5000RPMSMV0PWM速控模式的最小速度0RPMSMAV200死区电压200mVSPE0禁用软件位置限制SPH2000000000设置位置范围上限SPL-2000000000设置位置范围下限SPHE0禁用硬件位置限制STW1步宽1ENC2000编码器分辨率2000（500线）SPT5设置延迟保护时间5msSER255设置步进脉冲位置模式最大位置跟踪误差(-255+255)1.2 参数设置：用户需要根据所选的电机、测速机、编码器及负载情况重新设置参数并存储。设置方法如下：l 通过本公司提供的伺服运控管理系统软件进行设置，在相应栏目输入参数，分别点击“设置”和“保存至EEPROM”两个按钮，即可存储；l 根据通讯协议，用户通过数字指令（RS232或CAN）分别进行设置，最后通过指令“ESA”保存至EEPROM。l 注意：参数设置后，驱动器只是暂存参数，必须保存至EEPROM，才能永久生效。2速度控制模式2.1 数字指令速度控制模式（SMOD0）（1）指令：V 参数如：V1000 启动速控模式，电机开始以设定的速度运动。（2）相关指令：A（加速度）2.2 差分模拟信号速度控制模式（SMOD1）（1）AIN+，AIN-输入电压范围：-10V+10V；输入电压VIN = (AIN+) (AIN-)；（2）相关指令：SSP（最大速度），SMAV（死区电压），SL，SR 最大速度：SSP 参数例如，SSP5000。电机允许速度范围：-50005000 RPM。 死区电压：SMAV 参数例如：SMAV200。当输入信号电压范围在 200mV到200mV时，电机速度为零；模拟电压控制速度的特性曲线如图： 注：如果死区电压值设置过低，在该端口悬空时，驱动器可能会控制电机以一个很低的速度旋转。电机转速和输入电压的关系： V = SSP VIN10V 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正电压时，电机正转；设置SL时，输入正电压时，电机反转；此指令仅在模拟信号输入控制时有效，其余模式无效特别提示：此功能可以方便用户在只提供010V的电压下，实现电机的双向运转。2.3 PWM速度控制模式 (SMOD2)（1）PWM信号规范：频率范围：100-500Hz；占空比范围：0%占空比100%。（2）工作原理当占空比50%，V = 0；占空比50%，电机反转；占空比50%，电机正转。计算公式：V = SSP x（占空比 x 100 50） 50（3）相关指令：SMV（最小速度）为了保证 PWM占空比50%时，电机速度绝对为零，可用SMV指令设置最小速度2.4 CLK脉冲速度控制模式 （SMOD3）（1）脉冲输入频率范围：0200KHz（2）相关指令： 设置最大速度：SSP 参数 设置最大加速度：A 参数 设置步宽：STW 参数 读取步宽值：GSTW 设置脉冲输入最高频率 SSK +参数 读取脉冲输入最高频率 GSK（3）工作原理当采用编码器作为反馈元件时，电机转速与输入脉冲的频率成正比： 转速与脉冲频率之间的关系如下：转速脉冲频率x步宽（STW）x 60 编码器分辨率（4倍线数）当采用测速机作为反馈元件时： 转速与脉冲频率之间的关系如下：转速最高转速 x（脉冲频率脉冲输入最高频率SSK）（4）通过DIR信号控制方向。2.5 单端模拟信号速度控制模式（SMOD5）(1) POT，0V：输入电压范围0+5V； （2）相关指令：SSP（最大速度），SMAV（死区电压），SL、SR 最大速度： 参数例如，SSP5000 意即：电机允许速度范围：-50005000 RPM。 死区电压：SMAV 参数例如：SMAV200。当输入信号电压范围在2.5V199mV时，电机速度为零；模拟电压控制速度的特性曲线如图：当输入模拟信号电压为VIN伏时：当VIN=2.5V时，V=0；当VIN2.5V时，电机正转；当 VIN2.5V时，电机反转。电机运行速度计算公式为：V = SSP x（VIN - 2.5V）2.5V；注：如果死区电压值设置过低，在该端口悬空时，驱动器可能会控制电机以一个很低的速度旋转。 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正信号时，电机正转；设置SL时，输入正信号时，电机反转；此指令仅在模拟信号输入控制时有效，其余模式无效。3位置控制模式3.1 数字指令位置控制模式 （SMOD256）（1）启动条件：电机停止运动时，才能启动位置控制模式（2）相关指令： 设置绝对位置：PO + 参数把当前位置设置为参数对应的绝对位置。如：PO0，则当前位置被设置为绝对零点。 设置最大速度：SSP 参数 设置最大加速度：A 参数 以绝对位置参量设置目标位置：M 参数如：M2000，从当前位置运动到绝对位置2000；M-2000，从当前位置运动到绝对位置-2000。 以相对位置参量设置目标位置：MR 参数如：MR2000，从当前位置正向运动2000个单位；MR-2000，从当前位置负向运动2000个单位。3.2 CLK 脉冲位置控制模式 （SMOD259）（1）脉冲输入频率范围：0200KHz（2）相关指令： 设置最大速度：SSP 参数 设置最大跟踪误差：SER 参数 设置最大加速度：A 参数 设置步宽：STW 参数 读取步宽值：GSTW（3）工作原理脉冲输入端每接收一个脉冲，电机运转一个步宽；位置与及转速的计算公式如下：位置（圈数）脉冲个数X步宽（STW） 编码器分辨率（4倍线数）转速（RPM）脉冲频率x步宽（STW）x 60 编码器分辨率（4倍线数）（3）通过DIR信号控制方向。4. 转矩控制模式4.1 数字指令转矩控制模式 （SMOD512）（1）相关指令： 设置最大连续电流：SCC + 参数 设置输出目标电流：EC + 参数 例如： EC5000 输出5000mA电流，驱动器向电机施加正向电流。4.2 差分模拟电压信号转矩控制模式 （SMOD513） （1）AIN+，AIN-输入电压范围：-10V+10V；输入电压VIN = (AIN+) (AIN-)；（2）相关指令： 设置最大连续电流：SCC + 参数 死区电压：SMAV 参数例如：SMAV200。当输入信号电压范围在 199mV到199mV时，输出电流为零。模拟电压控制输出电流的特性曲线如图：输出电流计算公式为：Iout = SCC x VIN 10V； 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正信号时，电机输出正向电流；设置SL时，输入正信号时，电机输出反向电流；此指令仅在模拟信号输入控制时有效，其余模式无效。特别提示：此功能可以方便用户在只提供010V的电压下，实现电流的双向控制。 4.3 PWM转矩控制模式 （SMOD514）（1）PWM信号规范：频率范围：100-500Hz；占空比范围：0%占空比100%。（2）相关指令： 设置最大连续电流：SCC + 参数（3）工作原理：占空比50%，Iout= 0；占空比50%，输出反向电流；占空比50%，输出正向电流。计算公式： Iout = SCC x（占空比 x 100 50）/50注意；为了保证 PWM占空比50%时，转矩输出为零，驱动器将0.195设置为死区，即在（50-0.195） 占空比 2.5V时，电机正转；当 VIN2.5V时，电机反转。输出电流计算公式为：Iout = SCC x （VIN - 2.5V） 2.5V； 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正信号时，电机输出正向电流；设置SL时，输入正信号时，电机输出反向电流；此指令仅在模拟信号输入控制时有效，其余模式无效。5 放大器控制模式5.1 数字指令放大器控制模式 （SMOD768）相关命令： AM + 参数如：AM20，则驱动器输出电压：Vout 电源电压x 20100；AM-20，则驱动器输出电压： Vout 电源电压x (-20)100；5.2差分模拟电压放大器控制模式 （SMOD769）（1）AIN+，AIN-输入电压范围：-10V+10V；输入电压VIN = (AIN+) (AIN-)；(2）相关指令： 死区电压：SMAV 参数例如：SMAV200。当输入信号电压范围在 200mV到200mV时，输出电压为零；模拟电压控制输出电压的特性曲线如图：输出电流计算公式为Vout =电源电压x VIN 10V； 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正电压时，电机被施加正向电压；设置SL时，输入正电压时，电机被施加方向电压；此指令仅在模拟信号输入控制模式下有效，其余模式无效。特别提示：此功能可以方便用户在只提供010V的电压下，可以给电机施加双向电压。5.3 PWM放大器控制模式 （SMOD770）（1）PWM信号规范：频率范围：100-500Hz；占空比范围：0%占空比100%。（2）工作原理：占空比50%，输出电压= 0；占空比50%，电机被施加方向电压；占空比50%，电机被施加正向电压。计算公式 Vout = 电源电压 x（占空比 x 100 50） 50 注意：为了保证 PWM占空比50%时，电压输出为零，固定将0.195设置为死区，即在（50-0.195） 占空比 2.5V时，电机正转；当 VIN2.5V时，电机反转。驱动器输出电压与输入电压的计算公式：Vout =电源电压 x （VIN - 2.5V ） 2.5V 转向：SL、SR通过两条指令可以设置电机运转方向。当设置SR时，输入正电压时，电机被施加正向电压；设置SL时，输入正电压时，电机被施加方向电压；此指令仅在模拟信号输入控制模式下有效，其余模式无效。六故障保护与复位1安全级别保护机制分为两个安全级别：报警和状态锁存。各级别故障信息保护机制如下： 报 警：驱动器继续工作，标志置位， FAULT信号输出； 状态锁存：故障发生后，系统关断PWM，标志置位， FAULT信号输出；故障标志只能通过发送DIS指令或外部EN信号置低清除。2故障保护依据（1）温度报警STDS2410：当驱动器温度超过65时产生温度报警；恢复后自动清除报警标志；STDS2410-E：当驱动器温度超过80时产生温度报警；恢复后自动清除报警标志；（2）温度保护STDS2410：驱动器温度超过70或低于10将产生保护；STDS2410-E：驱动器温度超过85或低于40将产生保护；（3）过流保护当电流大于峰值电流，将产生过流保护。（4）过压、欠压保护当电源电压低于10.6V时系统将产生欠压保护；当电源电压高于54伏时系统将产生过压保护；（5）失控驱动器无法控制电机按照设定的指令运行，将产生保护。（6）过载保护当电流持续大于连续电流的时间超过保护延迟时间，将产生过载保护。（7）跟踪误差保护在输入CLK脉冲的位置控制模式下，电机实际运行的位置与CLK指令之间的误差超过限定值将产生动态跟踪误差保护。3故障信息列表保护类别安全级别关断PWM输出FAULT输出温度报警报 警否是温度保护状态锁存是是过流保护状态锁存是是欠压保护状态锁存是是过压保护状态锁存是是速度失控保护状态锁存是是保留状态锁存是是过载保护状态锁存是是跟踪误差保护状态锁存是是EEPROM出错保护状态锁存是是注：故障状态被锁定后，驱动器将停止功率输出；使用DIS指令或者外部使能置低，可以清除所有故障标志。七 PID调试为使系统获得理想的控制效果，用户需要根据自己的实际应用情况调试PID参数，从而改善系统的动态特性。通过本公司提供的伺服运控管理软件，能直观的观测到调试效果，提高调试效率。位置环调节器速度环调节器电流环调节器电机电流环反馈速度环反馈位置环反馈+如果是多环调试，应当先调试内环，再调试外环。参数调节示例如下：1速度环PID调试1）、设置相关参数、工作模式及信号源如：SMOD0（速度模式、数字指令信号源）2）、监测速度并运行通过伺服运控管理软件监测实时速度启动电机： V4003）、调整PID根据监测图形和电机状态来判断PID参数是否过大或过小：A、参数过小，此时可以同时增加PI，D保持0不变（如下图）。B、刚性较好的PID：C、PID过大, 此时应同时减小PI：当PID过大时，电机会振动。2位置PID调试1）、设置相关参数、设置模式及信号源如：SMOD256（位置模式、数字指令信号源）2）、监测位置并运行通过伺服运控管理软件监测实时位置运行电机，M200003）、调整PID根据监测图形和电机状态来判断PID参数是否过大或过小：A、 参数小，可以适当加大MP：B、 较好的PID：C、 单次过冲PIDD、 参数较大，应当减小MP：E、 注意：如果加速度过小也会造成多次过冲的现象。F、 在B或C的基础上微调MP和MD，直到调试出比较合适的位置环PID，并保存到EEPROM中。3力矩环PID调试1）、设置相关参数、设置模式及信号源如：SMOD512（力矩模式、数字指令信号源）；2）、监测位置并运行通过伺服运控管理软件监测实时位置运行电机，EC10003）、调整PID根据监测图形和电机状态来判断PID参数过大或过小，尽而调整PID参数。（图形原理同上）八参数设置与常见问题1参数设置（1） 连接RS232或CAN通讯口，在伺服运控管理系统上进行设置，详见软件使用说明；（2） 用户自己根据软件协议进行设置。2参数保存（1）使用伺服运控管理系统进行保存，详见软件使用手册；（2）用户使用ESA指令进行保存。注意：在调试过程中下载的参数，如果不通过ESA指令保存，掉电后将丢失！3ENA/DIS指令和外部使能信号EN的关系 外部使能信号EN的优先级最高，当它为低时，ENA/DIS指令操作无效，当它为高时，ENA/DIS指令操作有效； 4关于SBS急停指令 电机在运转中需要急停时，可用SBS指令但此指令在重负载和高速度时会对电机和驱动器产生一定伤害，严禁经常使用；解除急停状态，可使用CBS指令或将驱动器重新加电。5关于读取速度指令GV 此驱动器速度显示分辨率为1RPM。电机在运转中的速度小于1RPM时，通过GV指令读取的速度均为1RPM，只有电机停止运转或处于制动状态，读取的速度才会为0。6关于ESA指令 在使用ESA指令存储参数时，应将电机停止运转，否则会出现短暂失调现象；济南三腾电子科技有限公司地址：中国山东济南市历下区山大路157号华强广场C座2305 250013电话：[phone]传真：[phone]网址： 邮箱： santengdianzi公司地址：山东省济南市历下区山大路157号华强广场3-2305 （P.R.：250010）电话：86-531-67866766 传真：86-531-67866766 网址： 第 29 页 共 32 页