Alpha-i驱动器基本连接电路

1.连接总图

αi系列驱动器采用了模块化结构，驱动器由电源模块（简称αiPS或PSM）、伺服模块（简称αiSV或SVM）和主轴模块（简称αiSP或SPM）组成。驱动器的模块安装和连接器布置如图7.4-6所示，从左到右的安装次序为电源、主轴和伺服模块；电源模块为1个，主轴、伺服模块可根据需要安装多个。驱动器的连接总图如图7.4-7所示。

图7.4-6 αi驱动器的模块和连接器

图7.4-7 αi驱动器连接总图

电源模块主要用于整流和直流母线电压控制，为主轴、伺服模块的逆变主回路提供公共的直流母线电压；电源模块需要连接主电源、控制电源及急停输入、主接触器控制输出、断电检测信号输出等控制信号。主轴模块用于主轴电动机驱动，需要连接主轴I/O-Link总线、电枢、位置检测编码器。伺服模块用于伺服电动机驱动，需要连接FSSB总线、电枢、位置检测编码器。在驱动器内部，各模块间需要连接直流母线和控制总线。在采用通用变频器驱动主轴的简单机床上，可省略主轴模块，此时，伺服模块直接与电源模块连接。

2.主回路设计

αi系列驱动器的主回路包括电源模块的主电源、控制电源输入，主轴、伺服模块的电枢，直流母线等。

驱动器的主电源和控制电源与电源模块（PSM）连接，标准型驱动器的输入电压为3～AC200V，高电压HV型为3～AC400V；驱动器的控制电源为单相AC200V。FS-0iD常用的AC200V输入标准型驱动器推荐使用图7.4-8所示的主回路；HV型用于3～AC380/400V时，不需要安装图中的伺服变压器和进线断路器。主回路设计要点如下。

图7.4-8 αi驱动器主回路推荐电路

①3～AC200V主电源输入应使用伺服变压器，伺服变压器不但可转换电压，而且还可起到隔离作用；变压器一次侧应安装原边短路保护的断路器。

②AC200V标准型驱动器的控制电源一般直接从伺服变压器的二次侧引出，变压器二次侧的主电源、控制电源应独立安装保护断路器。

③驱动器的容量较大，进线侧应安装RC吸收器抑制浪涌电压。由于浪涌电压吸收器本身为保护器件，易产生损坏，故需要安装短路保护断路器。为了简化设计，浪涌电压吸收器的保护断路器可与主轴风机、驱动器风机等AC200V供电回路共用。

④驱动器主电源输入必须安装主接触器，主接触器的通/断控制回路需要串联驱动器的主接触器控制触点。驱动器通电时，应先加入控制电源，如驱动器无故障，主接触器控制触点将接通，允许加入主电源；当驱动器发生故障时，主接触器控制触点将断开，这时可立即断开主接触器、切断主电源输入。

⑤为防止驱动器引起的电网畸变，保证轻载时的电流连续，主电源输入回路应安装滤波电抗器。

3.电源模块连接

αi系列驱动器的电源模块主要用于整流和直流母线电压控制，为主轴、伺服模块的逆变主回路提供公共的直流母线电压。模块有回馈制动型αiPS和电阻放电型αiPSR两种，其外形与规格有关，其连接要求基本相同；回馈制动型模块不需要连接制动电阻（无CZ3）。

电源模块的连接器布置可参见图7.4-6，对应的连接端可参见图7.4-7，模块的连接要求如下。

①主电源输入。电源模块的主电源连接端为L1/L2/L3/PE，小容量模块采用插接式连接器CZ1，大容量模块采用接线端TB2。标准型的3～AC200V输入电压允许范围为170～264V，HV高电压型的3～AC400V输入电压允许范围为340～528V；输入频率为50/60±1Hz；三相不平衡性应小于额定电压的±5%。

②控制电源输入。驱动器的控制电源连接器为CX1A，AC200V输入应连接到CX1A插脚1/2上，控制电压为单相AC200V，允许范围为170～264V；输入容量为0.7kVA；输入频率为50/60±1Hz。

③直流母线输出。直流母线安装在模块上部，连接端为TB1—L+/L-，直流母线输出端应通过配套的母线连接板和主轴模块、伺服模块连接。3～AC200V标准型驱动器的直流母线电压约为DC300V；3～AC400V输入HV型驱动器的直流母线电压约为DC600V。

④电阻单元。外置电阻单元仅用于电阻放电型模块αiPSR，其连接器为CZ3，它需要连接放电电阻和过热触点，大功率电阻单元还需要连接风机。连接器CZ3的连接要求可参见图7.4-7，电阻单元的风机直接由外部供电。(www.xing528.com)

⑤控制总线。控制总线是驱动器内部DC24V电源及控制信号的连接总线，其连接器为CXA2A。电源模块、主轴模块、伺服模块的控制总线应串联连接，CXA2A与下一模块的CXA2B互连。CXA2A/CXA2B的引脚布置及连接信号可参见图7.4-7。

⑥主接触器通/断控制触点。驱动器的主接触器通/断控制触点连接器为CX3，输出信号为继电器常开触点，连接端为CX3插脚1/3，触点的输出驱动能力为AC250V/2A，连接器的引脚布置及信号连接可参见图7.4-7。

⑦急停输入。驱动器的急停输入连接器为CX4，急停输入应使用常闭触点，其连接端CX4的插脚2/3，连接器的引脚布置及信号连接可参见图7.4-7。

⑧报警输出。报警输出（Power failure detection output）在FANUC中文说明书上称断电检测输出，它是αi系列驱动器新增的功能，报警信号为两只达林顿光耦合器输出，连接器为CX37。报警输出的驱动能力为DC24V/50mA。驱动器正常工作时，CX37的插脚A1/A3、B1/B3接通；驱动器故障时A1/A3、B1/B3断开。报警输出可用于驱动器故障时的紧急分断，使得CNC急停、电动机制动器快速制动，防止垂直轴的重力自落。连接器CX37的引脚布置及信号连接可参见图7.4-7。

⑨电流检测输出。电流检测输出是αi系列驱动器新增的功能，用来检查驱动器的实际输入电流，其连接器为JX1B。为了便于测量，该接口一般需要选用FANUC配套的A660_-2040-T0231#L200R0转换电缆和A20B-1005-0340测试版。电流检测信号为L1、L2相实际电流的模拟量输出IR、IS，其连接端分别为JX1B的引脚1、2，引脚12/14/16为模拟量输出基准0V；实际输入电流为0时的模拟电压值为DC2.5V，当电流从电网输入时，模拟电压大于DC2.5V；当电流向电网回馈时，模拟电压小于DC2.5V。电流检测信号输出幅值与模块的容量有关，具体可参见本书作者编写的《FANUC-0iD选型与设计》（机械工业出版社，2013.5）一书。

4.伺服模块连接

αi系列伺服模块有小功率单轴、2轴和3轴3种规格，大功率伺服模块均为单轴。电源模块、伺服模块是αi驱动器的基本模块，主轴模块可根据机床的实际需要选配。

伺服模块的连接要求如图7.4-9所示，图中以无主轴模块的2轴伺服模块和单轴伺服模块的连接为例，3轴伺服模块可连接3只伺服电动机和编码器，故有第3轴（N轴）的电枢连接端U_N/V_N/W_N以及编码器连接器JF3，其他与2轴伺服模块相同。当机床选配主轴模块时，伺服模块需要和主轴模块进行连接，其连接要求可参见图7.4-7。

根据功率大小，伺服模块的外形、连接器和连接要求有所不同。常用的中小功率伺服模块的连接要求如下。

①控制总线。控制总线是驱动器内部DC24V电源及控制信号的连接总线，其连接器为CXA2A。电源模块、主轴模块、伺服模块的控制总线应串联连接，CXA2A与下一模块的CXA2B互连。CXA2A/CXA2B的引脚布置及连接信号可参见图7.4-9。

②FSSB总线。FSSB总线用于模块与CNC的连接，第1模块的COP10B与CNC连接，COP10A与下一模块的COP10B互连，其连接要求可参见图7.4-9。

③绝对编码器电池连接。当使用绝对编码器时，需要连接用于保持位置数据的后备电池。电池盒的连接可以采用两种方式：当所有驱动模块共用的电池盒时；电池盒连接在最后一个驱动模块的CXA2A-A2/B2脚上，各模块的后备电源利用控制总线CXA2A/CXA2B的公用连接端BATL提供。当各驱动器使用独立的电池盒时，电池盒连接在模块的连接器CX5X上，此时必须断开控制总线CXA2A/CXA2B上的公用连接线BATL（B3脚），否则可能引起电池间的短路。

④检测板连接。模块的CX5为驱动器检测接口，供驱动器生产厂家维修用。

⑤电枢连接。小功率模块的伺服电动机电枢连接采用插头CZ2连接，多轴模块的第1/2/3轴以L、M、N区分。连接器CZ2L、CZ2M、CZ2N的插脚B1对应U、A1对应V、B2对应W、A2对应PE；从面板向底板的插头依次为CZ2L、CZ2M、CZ2N。

⑥反馈连接。L、M、N轴伺服电动机的内置编码器连接器为JF1/JF2/JF3。编码器连接与电动机规格有关，常用的αiS、αiF、αiSHV、αiFHV及βiS0.4～22电动机的连接要求如图7.4-10a所示；βiS0.2～0.3/5000小功率电动机的连接要求如图7.4-10b所示。

αiSV360、αiSV180HV、αiSV360HV等大功率伺服模块还需要连接如下控制信号。

①控制电源输入/输出。大功率伺服模块有独立的AC200V控制电源连接器CX1A，需要连接AC200V控制电源。模块的CX1B为控制电源输出端，可与下一模块的CX1A连接，作为其控制电源输入。CX1A/CX1B的连接要求与电源模块的CX1A相同，可参见图7.4-7。

图7.4-9 伺服模块的综合连接

图7.4-10 内置编码器的连接

a）常用电动机 b）βiS0.2～0.3

②动态制动模块连接。动态制动器模块是一种能耗制动电阻模块，它可为大功率电动机的制动提供制动力矩，电阻采用星形接法，它可通过制动接触器和电动机的电枢线U/V/W连接。动态制动模块的连接器为CX8/CX9，连接器CX8的1、3脚用来连接动态制动器模块中的接触器常开触点；CX9的1、3脚连接动态制动器模块中的接触器线圈。