ZDM-3HA2280HD新一代数字显示闭环三相步进电机驱动器

一、产品简介

1．概述

CL2254 是本公司基于十几年步进与伺服研发经验，开发成功的一款新型闭环三相高压步进电机驱动器， 采用****电机控制双核专用芯片和应用矢量型闭环控制算法，从而****克服了开环步进电机丢步的问题，同时由于使用三相高压步进电机和交流220V直接供电，能明显提升电机的高速性能和扭矩输出、降低电机的发热程度和减小电机的高中低速振动，从而提升机器的加工速度和精度以及降低机器的能耗。此外，在电机连续过载时，驱动器会输出报警信号，具有与交流伺服系统同样的可靠性。 同时电机安装尺寸与传统的86-110系列步进电机完全兼容，传统步进驱动方案极易升级，并且成本相比开环步进电机增加不多，仅相当于传统交流伺服系统的 30-50%。

2．技术背景与特点

闭环步进电机控制作为一种新型的步进电机控制技术，是在传统步进电机后轴上安装了高精度光学增量编码器，由于编码器具备转子实时位置信息回传特性，所以驱动器可以实时监测电机轴位置，每秒取样电机轴位置信息达到20000次，这使得驱动器可实时补偿位移偏差，保证精确定位。而传统开环步进电机，由于无编码器反馈转子实时位置信息，当负载突然变化时，电机会出现丢步，从而导致定位错误，最终给用户带来巨大损失。

闭环步进系统特别适用于低刚性负载情况（如：皮带，滑轮系统），如果使用交流伺服系统，它们有一个共同的问题，就是一直要做补偿动作。为了得到较好的刚性，交流伺服系统特别希望工作在高增益条件下，这样极易导致交流伺服电机定位时会偏离位置，而驱动器会通过相反方向超调来纠正偏差，这种空震现象，在系统中十分普遍，其中静止摩擦力明显高于运行摩擦力。解决方案是降低增益，但是响应速度和精确度会受到影响。而闭环步进系统能****解决这个问题。它利用步进电机的独特性能，将其固定在既定位置，减少震荡。

这种优点特别适用于纳米技术，半导体制造，视觉系统和喷墨打印领域，因为以上制造行业对系统的低振动性有很高要求。

CL2254采用了1000p/r高精度光学增量编码器。区别于传统的内部微细分步进驱动器，系统内部的高性能双核数字信号处理器芯片，使用矢量控制和滤波技术，以****次谐波达到平稳的旋转控制。

在高负载和高速情况下，CL2254表现依旧出色，不会出现失步或定位错误。转矩输出较之普通步进电机和驱动器而言，CL2254在长时间内可保持高转矩输出，在****负载情况下，步进电机持续运转而不会出现失步现象。区别于传统开环步进驱动器，CL2254倚靠其创新的电流相位控制技术，实现了在高速运动条件下，持续高转矩运行。因其可以实时监测当前定位特性，让步进电机实现了在****负载下，仍可以保持高转矩输出。

由于CL2254驱动器可以根据负载变化，实时调整控制电流，因此可以减少热量的产生，提升使用效能，相比开环步进电机，发热量减少50%以上，使得电机和轴承寿命得以延长，提升产品品质，降低维修率。

3．性能参数

u 采用全新32位电机控制专用双核数字智能芯片；

u 4位LED数码管显示配4个按键操作，直观明了，操作方便；

u 采用先进的矢量电流、速度和位置闭环控制算法；

u 静态电流和动态电流比例可以任意设置（0---8A范围内）；

u 可驱动 86-110全系列闭环三相混合式步进伺服电机；

u 电机标配1000线高精度光电或者磁编码器；

u 提供与各种脉冲源相匹配的电子齿轮（任意细分值）；

u 光耦隔离差分信号输入，脉冲响应频率****可达300KHZ；

u 具有过流、过压、超速、过热、跟踪误差超差等保护功能；

u 支持指令控制模式；

u 集成RS232通信功能，并且支持PC端软件调试参数；

       使用交流220V市电直接供电，节省变压器成本。

4．产品相对优势

    ● 优于开环步进电机驱动器的特点：

u 准确定位，电机不会失步；

u 定位稳定，即使受到外部力量影响，如机械振动或垂直定位保持，也会自动回复到原位；

u 采用****额定转矩来驱动电机，而传统开环步进电机为避免失步问题，通常只会用50%额定转矩来驱动电机；

u CL2254的控制电流依负载而定，电机能在高速下运行，而传统步进电机无论荷重，一律使用恒定电流，因此能效大大提高；

u 由于电机转矩输出没有损失，所以电机的体积相比原来的开环系统降低1-2档，从而使电机的安装尺寸更小，系统成本下降；

    ●优于交流伺服电机驱动器的特点：

u 无需调整增益(应负载变化自动调整增益)；

u 维持稳定的位置控制，定位完成后无抖动；

u 可以实现快速定位，加减速曲线可以更陡，从而提高加工效率；实际测试空载起跳频率达8KHZ以上。

u 擅长在快速短行程运动中持续运行；

u 成本只是交流伺服系统的30%-50%；

二、电气、机械和环境指标

1．电气指标

2．使用环境及参数

4．加强散热方式 

（1）驱动器的可靠工作温度通常在60℃以内，电机工作温度为80℃以内； 

    （2）安装驱动器时请采用直立侧面安装，使散热器表面形成较强的空气对流；必要时靠近驱动器处安装风扇，强制散热，保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。

三、驱动器接口与接线介绍

1．接口定义

功率接口端子1：

注意：电机线U,V,W不能互换，如果电机上电无法锁定，把其中任意两根线互换即可。一共6种接法，其中有3种是正确的。

功率接口端子2：

Encoder：编码器信号输入端口DB315（CN2）

Control Signal：控制信号端口DB25（CN1）

2．控制信号接口电路图

控制信号输入和输出接口电路图，如图所示。

（1）输入信号接法

2）差分输入的时候请按下图接线

3．控制信号时序图 

为了避免一些误动作和偏差，PUL、DIR 和ENA 应满足一定要求，如下图4所示：

注释： 

（1）t1：ENA（使能信号）应提前DIR 至少5μs，确定为高。一般情况下建议ENA+和ENA-悬空即可。 

（2）t2：DIR 至少提前PUL 下降沿5μs 确定其状态高或低。 

（3）t3：脉冲宽度至少不小于2.5μs。 

（4）t4：低电平宽度不小于2.5μs。 

4．控制信号模式设置：具体可以参考下面的表格说明，参数可以使用数码按键板设置，上位机软件可以跟代理商索取。

四、驱动器通过数码按键板进行参数设置：

CL2254有四位数码管显示状态，数码管面板操作如下图所示。通过使用其中4个按键来切换显示系统各种状态、以及参数设置等。

客户使用模式：      按键功能说明表

代理商工程模式：

驱动器每次上电时会默认处于监控页面状态下，该页面下可以监控显示3组数据信息：1，显示当前驱动器的实际运转速度（0000RPM），有故障时则显示当前的故障代码）；2、显示当前的直流母线电压（d000），注意：如果输入的是交流电源，显示的是整流后的直流电压，是输入交流电压的1.4倍；3、当前散热器温度（t000），如果没有安装测温电阻，则显示-49°C。

通过按“”、“” 键翻页来切换这3种监控页面。驱动器实时显示当前马达的转数（转/分钟）时，当马达反转时数码管显示值的最左边位（****位）闪烁；驱动器发生多个故障报警时，驱动器闪烁显示最近的故障代码，Erxx具体定义参考表4.3.

4.1参数功能说明

驱动器提供2组参数共计25个参数项供用户操作，其中Pr00-Pr10组参数用于设置驱动器的几个常规参数值（如细分、锁机电流，电机类型等），Pr11-Pr24组参数用于设置驱动器的性能参数指标值，详见下表

5.1.1 参数功能表

注意：驱动器出厂默认的电流环参数，位置环参数等为配套电机最佳参数，客户一般不需要修改。如客户应用环境特殊可以在专业人员指导下修改带 * 参数，以达到****使用效果。部分参数修改说明如下表：

5.1.2驱动器内部细分表（Pr00内部的值)

注意：

1、 上位机在计算脉冲当量时请用表格4.1.2里的细分数x200，得到单位为脉冲/转的细分值。

2、 闭环驱动系统不能简单的以更换电机相序来改变电机的运转方向，如果电机运行方向与给定方向不一致时请通过更改参数Pr06里的值来进行换向。

3、 当Pr00里选择的细分值为SEt时，驱动器细分采用电子齿轮变量来定义。通过电子齿轮可以定义输入到驱动器的单位脉冲命令使传动装置移动任意距离，上位控制器所产生的脉冲命令不需要考虑传动系统的齿轮比、减速比或是电机编码器线数。可以很方便的与各种脉冲源相匹配，以达到用户理想的控制分辨率（角度/脉冲）。

计算公式：

          P = G * 200

          P：期望的细分数（等价于希望电机旋转一圈所要收到的脉冲数）

  G：电子齿轮比：

                 G＝＝

例如：当上位控制器输出指令脉冲为1250时，也就是说希望电机收到1250个脉冲，电机旋转1圈。

          G＝＝＝＝

则参数Pr08设为25，Pr09设为4，上面的结果通过数学约分计算得来，尽量取最小公约数。其中电子齿轮比推荐范围为：

4.2参数设置

4.2.1基本参数值Pr00—Pr10组的设定

待机状态下，长按“S”键3秒进入参数设置模式，显示第一个参数Pr00（细分选择），短按ENT键确认进入该参数项进行修改，页面会显示当前的参数值，按“”、“” 键翻页选择所需要更改的参数值。比如，如果需要更改细分数值，在显示Pr00状态下，按一下ENT键进入，数码管显示当前所用细分值，此时当前细分数值闪烁，通过“”、“” 键翻页选出所需要的细分值，短按“S” 键返回到Pr00状态下，此时再通过“”、“” 键翻页选出其他需要修改的参数项，

然后按一下ENT键进入，数码管显示当前参数值。

Pr00细分参数，Pr05脉冲方式选择、 Pr06电机运行方向选择以及Pr07电机类型选择这4类参数驱动器内部都已经做好了相应的数值，只需通过“”、“” 键翻页来选取所需要的数值。其它参数内容用户可以根据设备的需要来设定任意值，在进入到对应的设定界面时通过按“ ”键选择需要更改的数据的位数（个位、十位、百位、千位和万位），再通过按“”调整该位的数据大小（0到9变化）。每项参数系统内部已经做了****值和最小值设定，客户设定的数值超过这一范围，则修改的参数无效，系统会设定到最小值。

注：所有的参数修改完毕后，退出到监控页面有两种选择，长按“S”键3秒返回监控页面，参数只是暂存到内部RAM，有些参数不能起作用，掉电后修改的参数值全部丢失，并且系统不热启动。如果客户长按“ENT”键3秒返回监控页面，则修改的参数全部保存到掉电存储空间，下次上电参数也不丢失，并且系统马上重新热启动，修改后的所有参数立即生效。

4.2.2系统参数值Pr11—Pr24组的设定

待机状态下，长按“S”键2秒进入参数设置模式，通过“”、“” 键翻页到Pr10参数项，按“ENT”键进入，显示Pr10的数值0，按“”键将数值改为1，按“S”键返回，会发现系统参数值Pr11—Pr24组已经可以正常显示，此时修改该组参数只需按“”、“” 键翻页进入到要修改的某个参数界面，然后进行修改，

修改方式跟上面修改基本参数的方式相同。修改完毕后，如果希望下次进入仍然不显示Pr11—Pr24。则需要再把Pr10修改回数值0，参数保存方式仍然跟上面一样。

4.2.3系统恢复默认参数

待机状态下，长按“S”键2秒进入参数设置模式，首先选择希望恢复的电机型号Pr07参数项（42-86）。然后把Pr10的数值改为“2222”，然后长按“ENT”键3秒等待系统恢复出厂默认参数，无需重新上电，系统已经更新为出厂默认参数！

4.3 驱动器报警代码

当驱动器发生故障报警时，会闪烁显示相应的故障代码，如果有多个报警发生，将显示****的故障码。故障确认清除的情况下，可以长按“ENT”键3秒，则系统热启动重新返回监控页面，无需重新断电再上电。

4.3报警代码一览表

五、供电电源选择

交流输入电压在AC50V~270V之间都可以正常工作，但是为了获得****电机出力，CL2254驱动器****采用隔离变压器与市电电网隔离供电，对于电网波动特别剧烈的应用场合建议加装电源滤波器。注意应使输入电压纹波峰值不超过 270V，不低于50V。 

    请注意： 

1）接线时要注意电源输入跟电机相线切勿接错； 

2）电机的三相绕组U、V、W不能接错； 

3）编码器插头跟脉冲输入信号插头切勿插错位置； 

4）控制信号线跟电机相线不能缠绕在一起，信号线****外加屏蔽层； 

六、产品保修条款

1．一年保修期

本公司对其产品的原材料和工艺缺陷提供从发货日起一年的质保。在保修期内公司为有缺陷的产品提供免费维修服务。

2．不属保修之列 

● 不恰当的接线，如电源和电机接线接错和带电拔插

● 未经许可擅自更改内部器件

● 超出电气和环境要求使用

● 环境散热太差

3．维修流程

如需维修产品，将按下述流程处理：

（1）发货前需致电代理商获取返修许可号码；

（2）随货附寄书面说明，说明返修驱动器的故障现象；故障发生时的电压、电流和使用环境等情况；联系人的姓名、电话号码及邮寄地址等信息。

（3）先付邮费寄至公司所在地或指定维修点，公司拒绝接受任何运费到付快件。

4．保修限制

产品的保修范围限于产品的器件和工艺（即一致性）。

公司不保证其产品能适合客户的具体用途，因为是否适合还与该用途的技术指标要求和使用条件及环境有关。本公司不建议将此产品用于临床医疗用途。  5．维修要求

返修时请用户如实填写《维修报告》以便于维修分析。

     配套咨询杨工:18001308796