电气安装与设计
资料来源:02.ES680N_电气安装与设计.html(ES680N 系列伺服驱动器综合手册”电气安装与设计”章节)
适用范围
本页整理 ES680N 驱动器在注塑机电液伺服系统中的安装与接线要点,面向电气设计、柜内装配、现场调试和售后维护人员。内容重点覆盖主回路接线、电机连接、编码器连接、控制回路接线、通信连接和接地。
以下内容来自 PDF 转 HTML 后的文字抽取。涉及端子编号、参数号、额定值和安全要求时,应以原厂正式手册为最终依据;页面中的图纸类内容已转换为文字说明,后续如需最高还原度,建议补充原图资源。
接线前检查
严禁在电源接通的状态下进行接线,请务必将所有断路器保持在OFF状态。否则会有触电的危险。
- 请在切断输入侧和输出侧电源后,等待10 min,待电源指示灯彻底熄灭后再开始作业。
- 使用人有责任遵守所在国家认可的技术规程以及其他使用的地区性规定,对电机、机柜设备和其他组件进行安装和连接。尤其要注意有关电缆尺寸、保险装置、接地、断路、隔离和过流保护方面的规定。
- 如果电流支路上的保险装置跳闸,则故障电流有可能已经切断。为了降低火灾和电击的风险,应当对设备的导电部件和其它组件进行检查并对损坏的部件进行更换。
主回路端子说明
ES680N 驱动器根据功率等级不同,分为 T4~T8 多种机型尺寸,主回路端子布局略有差异。
| 端子标记 | 端子名称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| R、S、T | 三相电源输入端子 | 交流输入三相电源连接点 |
| (+)、(-) | 直流母线正、负端子 | 共直流母线输入点 |
| (+)、BR | 制动电阻连接端子 | 制动电阻连接点 |
| U、V、W | 输出端子 | 连接三相电动机 |
| PE | 接地端子(PE) | 保护接地 |
主回路线缆选型
动力线缆选型要求
- 符合 EN 60204-1 和 IEC 60364-5-52 标准。
- 采用 PVC 铜导体线缆。
- 40℃ 环境温度,70℃ 线缆表面温度。(备注:环境温度超过 40° 时,请联系厂家)
- 带铜网屏蔽的对称电缆。
- 为了满足 EMC 标准要求,请务必采用带有屏蔽层的线缆。屏蔽层的编织密度应大于 90%。
推荐主回路线缆规格(国标)
| 驱动器产品型号 | 驱器T型号 | RST/UVW 推荐线缆 (mm²) | RST/UVW 推荐线耳型号 | 地线 推荐线缆 (mm²) | 地线 推荐线耳型号 | 端子宽度 (mm) | 螺钉规格 | 紧固力矩 (N·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ES680N-4T025S-C1 | T4 | 3 x 6 | TLK6-5 | 6 | TLK6-5 | 10 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T032S-C1 | T4 | 3 x 10 | TLK10-5 | 10 | TLK10-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T037S-C1 | T4 | 3 x 10 | TLK10-5 | 10 | TLK10-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T044S-C1 | T4 | 3 x 10 | TLK10-5 | 10 | TLK10-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T060S-C1 | T5 | 3 x 16 | TLK16-6 | 16 | TLK16-6 | 12 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T075S-C1 | T6 | 3 x 25 | TLK25-6 | 16 | TLK25-6 | 14 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T091S-C1 | T6 | 3 x 35 | TLK35-6 | 25 | TLK25-6 | 17 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T112S-C1 | T7 | 3 x 50 | TLK50-8 | 35 | TLK35-8 | 20 | M8 | 13.0 |
| ES680N-4T150S-C1 | T7 | 3 x 70 | TLK70-8 | 50 | TLK50-8 | 26 | M8 | 13.0 |
| ES680N-4T176S-C1 | T8 | 3 x 95 | TLK95-12 | 70 | TLK70-8 | 26 | M12 | 35.0 |
| ES680N-4T210S-C1 | T8 | 3 x 120 | TLK120-12 | 95 | TLK95-8 | 28 | M12 | 35.0 |
| ES680N-4T253S-C1 | T8 | 3 x 150 | SQNBS150-12 | 95 | TLK95-8 | 30 | M12 | 35.0 |
以上电缆耐温温度需 ≥70℃,载流参考 GB5226 及 GB50217 标准。推荐线耳厂家为苏州源利 TNR 系列、GTNR 系列及 BC 系列线耳。
推荐主回路线缆规格(UL 认证)
| 驱动器产品型号 | 驱器T型号 | RST/UVW 推荐线缆 (AWG/Kcmil) | RST/UVW 推荐线耳型号 | 地线 推荐线缆 (AWG/mil) | 地线 推荐线耳型号 | 端子宽度 (mm) | 螺钉规格 | 紧固力矩 (N·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ES680N-4T025S-C1 | T4 | 8 | TLK10-5 | 8 | TLK10-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T032S-C1 | T4 | 8 | TLK10-5 | 8 | TLK10-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T037S-C1 | T4 | 6 | TLK16-5 | 6 | TLK16-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T044S-C1 | T4 | 6 | TLK16-5 | 6 | TLK16-5 | 12 | M5 | 2.8 |
| ES680N-4T060S-C1 | T5 | 3 | TLK25-6 | 3 | TLK25-6 | 14 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T075S-C1 | T6 | 3 | TLK25-6 | 3 | TLK25-6 | 14 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T091S-C1 | T6 | 2 | TLK35-6 | 3 | TLK25-6 | 17 | M6 | 4.8 |
| ES680N-4T112S-C1 | T7 | 1/0 | TLK50-8 | 2 | TLK35-8 | 20 | M8 | 13.0 |
| ES680N-4T150S-C1 | T7 | 3/0 | TLK95-8 | 1/0 | TLK50-8 | 26 | M8 | 13.0 |
| ES680N-4T176S-C1 | T8 | 4/0 | TLK120-12 | 2/0 | TLK70-8 | 28 | M12 | 35.0 |
| ES680N-4T210S-C1 | T8 | 250kcmil | SQNBS150-12 | 3/0 | TLK95-8 | 22 | M12 | 35.0 |
| ES680N-4T253S-C1 | T8 | 300kcmil | SQNBS150-12 | 3/0 | TLK95-8 | 22 | M12 | 35.0 |
以上推荐的线耳厂家为 KST 的 TLK、SQNBS 系列线耳。美标线说明:5 代表 5AWG,1/0 代表 0AWG,2/0 代表 00AWG,3/0 代表 000AWG,4/0 代表 0000AWG,2 x 250Kcmil 代表 2 根 250Kcmil 线。
主回路接线要求
- 外部主回路配线的规格和安装方式要符合当地法规及相关 IEC 标准要求。
- 驱动器的输入侧 R、S、T 接线,无相序要求。
- 为了保护主回路,将其和可能接触的表面进行分离遮盖。
- 控制回路为安全特别低电压回路,和其他回路进行加强绝缘隔离。
- 使用绞合芯线时不要进行焊接处理。
- 各个端子的紧固力矩可能不同,请按规定的紧固力矩紧固螺丝。
- 端子 BR、(-)、(+) 为连接选购件用端子。请勿将这些端子连接到交流电源。
直流母线接线要求
刚停电后直流母线 (+)、(-) 端子有残余电压,须等电源指示灯熄灭,并确认停电 10 分钟以上才能进行配线操作,否则有触电的危险。
- 制动单元的配线长度不应超过 10m。应使用双绞线或紧密双线并行配线。
- 不可将制动电阻直接接在直流母线上,可能引起驱动器损坏甚至火灾。
- 制动电阻选型参考推荐值且配线距离应小于 5m。
- 注意制动电阻周围不能有可燃物。
- 连接制动电阻后,根据实际负载合理设置
H01.41直流母线电压泄放点参数。
主回路布线要求
驱动器电源输入线、电机线缆会产生很强的电磁干扰,布线时主回路线缆与信号线缆间隔应大于 30cm。常见的主回路线缆有输入 RST 线、输出 UVW 线、直流母线及制动线缆,信号线缆有 IO 信号线、通信线及编码器线。
线缆线槽之间必须保持良好的连接,且接地良好。铝制线槽可保证设备的等电位。滤波器、驱动器、电机均应和系统(机械或装置)良好搭接。
防护要求
主回路线缆防护
在主回路线缆的线耳铜管与电缆芯线部分要加套管热缩,并确保套管完全包覆线缆导体部分。
对前级保护装置的要求
- 在输入配电线路上要加装合适的保护器件,保护器件需提供过流保护、短路保护和隔离保护等功能。
- 选择保护器件时应考虑主回路电缆电流容量、系统过载能力要求和设备前级配电的短路能力等因素。
IT 电网的应用
- 本产品适用于中性点接地的电网系统,如果用于 IT 电网系统(中性点未接地的电网系统),需要将 EMC 可选择性接地螺钉拆掉,并且不能安装滤波器,否则可能导致设备损坏甚至人员伤亡。
- 在配置漏电断路器场合中,如果出现上电中跳漏保现象,可以将 EMC 可选择性接地螺钉拆掉。
电机连接
电机线缆屏蔽层要求
输出电机线缆推荐使用屏蔽线,屏蔽层需要用动力线屏蔽层接地支架在结构上做 360° 搭接,并将屏蔽层引出线压接到 PE 端子。电机线缆屏蔽层引出线应尽量短,且宽度不小于 1/5 长度。
电机线缆长度要求
驱动器工作时由于功率开关管的快速通断,会使输出端存在较大的 dU/dt,当电动机线缆过长时会导致电动机绕组上较大的电压应力,进而引起绝缘击穿。强烈推荐使用符合 IEC60034-25 IVIC B 技术规范的电动机。
| 驱器T型号 | 驱动器产品型号 | 额定电压 (V) | 选配输出电抗器时的线缆长度最小值 (m) |
|---|---|---|---|
| T4 | ES680N-4T025S-C1 | 200~500 | 110 |
| T4 | ES680N-4T032S-C1 | 200~500 | 125 |
| T4 | ES680N-4T037S-C1 | 200~500 | 135 |
| T4 | ES680N-4T044S-C1 | 200~500 | 150 |
| T5~T8 | ES680N-4T060S-C1 ~ ES680N-4T253S-C1 | 280~690 | 150 |
电机接线
将驱动器的 UVW 相与电机的 UVW 相一一对应连接。
编码器连接
现场安装调试时,需要将信号线(如编码器线)和动力线分不同线槽走线,严禁编码器线与动力线捆在一起走线,否则很容易出现编码器干扰问题。电机外壳必须要接到驱动器的接地端子(PE端子),而且电机外壳侧的地线必须要良好搭接。
若需要自制编码器线缆,建议使用双绞屏蔽线,线径为 26AWG 以上。双绞屏蔽线的屏蔽层双端接地,分别接至驱动器接地端子(PE)和电机外壳。
对于某些大型设备,驱动器离电机距离较远(≥10m),受线缆电感影响接地效果会变差,这时编码器屏蔽层可以不接地。
A3 系列高性能编码器线缆信号及颜色定义
| 驱动器端(DB9公头) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 9 | 7 | 8 | 6 | 外壳 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 电机端(17pin航插) | 10 | 7 | 5 | 6 | 4 | 14 | 16 | 17 | 9 | 8 / 15 |
| 信号定义 | PS+ | PS- | / | / | PT1000+ | PT1000– | +5V | GND | / | / / 屏蔽 |
| 芯线颜色 | 黄 | 黄/黑 | 灰 | 橙 | 白 | 绿 | 红 | 黑 | 蓝 | 紫 / 屏蔽 |
| 备注 | 对绞 | 对绞 | 对绞 |
控制回路接线
控制回路端子说明
| 类型 | 端子符号 | 端子名称 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 电源输入(CN4) | +24V-0V | 外接 24V 电源输入 | 控制板上控制电用,输入范围:24V±10%,最大输入电流:1A |
| 电源输出(CN5) | 24VA-GND | 24VA 模拟信号电源 | 24V±10%,最大输出电流:30mA,一般用作压力传感器电源 |
| 模拟输入(CN5) | AI1-GND | 模拟量输入端子1 | 输入电压范围:DC -10V~+10V,输入阻抗:52kΩ,12位分辨率,校准后精度 0.5% |
| 模拟输入(CN5) | AI2-GND | 模拟量输入端子2 | 同 AI1 |
| 模拟输入(CN5) | AI3-GND | 模拟量输入端子3 | 输入范围:0Vdc~10Vdc / 0mA~20mA,由面板设置功能码选择决定;电压输入时阻抗 52kΩ,电流输入时 500Ω |
| 数字输入(CN6) | DI1~DI5-COM | 数字输入 1~5 | 光耦隔离,输入频率小于 100Hz,由控制板上的 S1 拨码选择外部或内部电源驱动;输入阻抗:1.98kΩ;有效电平输入时电压范围:9V~30V |
| 数字输入(CN6) | OP | 外接 24V 电源 | 可通过拨码选择 DI 电路外接 24V 电源供电 |
| 数字输出(CN4) | DO1、DO2-COM | 数字输出 1、2 | 光耦隔离,双极性开路集电极输出,输出电压范围:0V~24V,输出电流范围:0mA~50mA |
| CAN通讯(CN7) | CANH、CANL、CGND | CAN 正/负输入、电源地 | 标配 1 路隔离 CAN 通讯,最大通信速率:1Mbps,最大节点数:64 个 |
| STO(CN8) | 24VD、STO1、STO2、COM | STO 安全功能 | 满足 SIL3 等级;不使用 STO 时短接 STO1、STO2 和 24VD;使用 STO 时需移除短路跳线 |
| 辅助接口 | CN1、CN2 | EtherCAT 通讯网口 | 支持百兆 EtherCAT 标准功能,实现 COE、EOE 应用层协议,CN1 进线,CN2 出线 |
| 辅助接口 | CN3 | 23 位电机编码器接口 | 标配 PT1000 电机温度检测,兼容 KTY 温度检测 |
| 辅助接口 | CN9 | 外引键盘接口 | 外引键盘 |
| 拨码 | S1 | DI 信号驱动选择 | 内部、外部电源驱动 DI 信号可选,默认为内部 24V 电源驱动 |
| 拨码 | S2、S3 | CAN 终端匹配电阻设置 | 终端电阻匹配可选,默认进行终端电阻匹配 |
控制回路接线要求
- 控制回路的电缆推荐使用屏蔽电缆。不同模拟信号应使用单独的屏蔽线,数字信号使用屏蔽双绞线。
- 建议屏蔽电缆配合线缆屏蔽层接地支架(选配件)使用,电缆屏蔽层可以 360° 接地。
- 控制回路电缆应远离主回路线缆,推荐使用不同的走线槽将主回路线缆和控制回路电缆分开。
- 当控制回路与驱动线必须交叉时,交叉角度应为 90 度。
- 请使用带有绝缘套的管状端子;单线或绞线的场合,线芯露出长度不大于 6mm。
模拟量输入端子接线
微弱的模拟电压信号特别容易受到外部干扰,一般需要用屏蔽电缆,配线距离尽量短,不要超过 20m。在某些模拟信号受到严重干扰的场合,模拟信号源侧需加滤波电容器或铁氧体磁芯。模拟量端子的屏蔽层要在驱动器侧将屏蔽层引出线接 PE。
数字量输入端子 DI1-DI5 接线
漏型接线方式:
- 使用伺服驱动器内部 24V 电源是最常用的接线方式,将控制板上的 S1 按内部 24V 电源接线图拨码(拨向左侧),将 COM 端子与外部控制器的 0V 连接。
- 如果使用外部 24V 电源,将 S1 拨码(拨向右侧),外部电源 24V 正极接在 OP 端子,外部电源 0V 经控制器触点后接到相应的 DI 端子。
漏型接线方式下,不同伺服驱动器的 DI 端子不能并接使用,否则可能引起 DI 的误动作。若需 DI 端子并接(不同伺服驱动器之间),则需在 DI 端子处串接二极管(阳极接 DI),二极管需满足:IF > 40mA、VR > 40V。
源型接线方式:
使用源型接线方式时,需要使用外部 24V 电源驱动,同时 S1 拨码拨向右侧,还必须确保外部 0V 与 OP 相连接。
数字输出端子 DO 接线
当数字输出端子需要驱动继电器时,应在继电器线圈两边加装吸收二极管,否则易造成直流 24V 电源损坏。驱动能力不大于 50mA。
一定要正确安装吸收二极管的极性,否则当数字输出端子有输出时,马上会将直流 24V 电源烧坏。数字输出只能使用外部 24V 电源驱动。当 DO1 用外部电源驱动时,必须确认外部 24V 电源地与伺服驱动器控制板地是否可以相连。
STO 端子接线
| 信号 | 输入状态 | 说明 |
|---|---|---|
| STO1 | ”1” or “H” | 输入信号正常 |
| STO1 | ”0” or “L” | 激活 STO |
| STO2 | ”1” or “H” | 输入信号正常 |
| STO2 | ”0” or “L” | 激活 STO |
安全输入信号的电气特性:
| 项目 | 特性 |
|---|---|
| 电压范围 | 24VDC (±15%) |
| 输入电流 | 3mA (Typ.),每个通道的值 |
| 逻辑电平标准 | ”0” < 5V,“1” > 15V |
| 数字输入电阻抗 | 7.88kΩ |
通信连接
CAN 通信接线
CAN 总线请使用三芯屏蔽线,依次连接 CANH、CANL、CGND 三个端子。CANH、CANL 采用双绞线连接,另一根线缆连接 CAN 参考地 CGND,屏蔽层连接设备地。只在总线首尾两端分别连接 120Ω 终端匹配电阻以防止 CAN 信号发生反射。
| 驱动器侧控制板 CN5(A端) | PLC侧(B端) | ||
|---|---|---|---|
| 通信类型 | 信号名称 | 通信类型 | 信号名称 |
| CAN | CANH | CAN | CAN-H |
| CAN | CANL | CAN-L | |
| CAN | CGND | CGND | |
| - | +24V | ||
| - | 屏蔽层 | 屏蔽层 |
柜体间 CAN 通信线缆屏蔽层统一接到 CGND 上。考虑现场运行环境中接地线(PE)可能存在较大干扰,禁止将 CAN 通信线缆屏蔽层接到接地线(PE)上。
通信组网要求:
- CAN 总线必须采用菊花链形式连接。
- CAN 总线推荐使用带屏蔽层双绞线,CANH、CANL 采用双绞线连接。
- 只在总线两端分别连接 120Ω 终端匹配电阻以防止信号反射。
- 所有节点的 CAN 信号参考地连接在一起,最多连接 64 个节点。每个节点支线的距离要小于 0.3m。
传输距离与波特率:
| 波特率 (kbps) | 线径 | 传输距离 (m) | 节点数 |
|---|---|---|---|
| 1024 | 0.205mm² | 25 | 64 |
| 500 | 0.34mm² | 95 | 64 |
| 100 | 0.5mm² | 560 | 64 |
| 50 | 0.75mm² | 1100 | 64 |
终端匹配电阻设置:
| 端子标识 | 端子名称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| S2、S3 | CAN 终端匹配电阻设置拨码 | 进行终端电阻匹配 / 不进行终端电阻匹配,S2、S3 状态需保持一致 |
EtherCAT 通信接线
EtherCAT 支持的拓扑结构包括总线型、星型、树型等,通过合理利用交换机实现组网功能。
接地
主回路接地要求
请务必将接地端子接地。产品的漏电流会超过 3.5 mA,因此应按 IEC/EN 61800-5-1 标准规定,使用保护接地导体线径截面积至少 10mm² 的铜线。
- 保护接地导体必须采用黄绿色铜导体线缆,且不能串联断路器等开关设备。
- 接地端子必须可靠接地,否则会导致设备工作异常甚至损坏。
- 不可将接地端子和电源零线 N 端子共用。
- 推荐安装在导电金属安装面上,保证设备整个导电底部与安装面是良好搭接的。
- 接地螺钉的固定务必按照推荐的扭力矩进行固定。
- 滤波器要和本设备安装在同一安装面上,保证滤波器的滤波效果。
单机安装接地说明
| 序号 | 接线说明 |
|---|---|
| ① | 直流母线端子、制动电阻端子请勿接地 |
| ② | 将输入电源端 PE 连接到驱动器输入 PE 端子上 |
| ③ | 驱动器输出 PE 连接到电机的电缆屏蔽层 |
| ④ | 输入保护(保险丝,保险丝下端连接滤波器) |
| ⑤ | 输入电源 |
| ⑥ | 三相电机 |
| ⑦ | 将电机外壳接地 |
多机并联安装接地说明
| 序号 | 接线说明 |
|---|---|
| ① | 产品主回路输入 PE 端子通过保护接地导体连接到控制柜接地铜排 |
| ② | 将输入电源端 PE 线缆连接到控制柜接地铜排 |
| ③ | 将控制柜接地铜排通过保护接地导体连接到控制柜金属机壳 |
| ④ | 电机输出电缆屏蔽层连接到产品输出 PE 端子 |
控制回路接地
出厂状态下控制板是不接地的。当控制板需要接地时,请在控制板的接地螺纹孔上紧固一颗 M3×8 十字槽盘头组合螺钉,导通接地。
接线后检查
| 序号 | 检查项目 |
|---|---|
| 1 | 伺服驱动器与订购产品型号一致 |
| 2 | 外围设备(制动电阻、制动单元、交流电抗器、滤波器、断路器等)符合设计要求 |
| 3 | 伺服驱动器安装方法和安装场所符合要求 |
| 4 | 伺服驱动器输入侧电压在 323~528V 范围 |
| 5 | 电机额定电压与伺服驱动器输出规格一致 |
| 6 | 电源输入端线缆接在 R、S、T 端子上 |
| 7 | 电机接入线接在 U、V、W 端子上 |
| 8 | 主回路的电缆线径符合要求 |
| 9 | 电机输出线未超过 50m;如超过 50m,需降低载频 F0-15 |
| 10 | 接地线方式正确 |
| 11 | 伺服驱动器输出端子和控制信号线端子紧固牢靠 |
| 12 | 使用制动电阻和制动单元时,确认接线正确、电阻值合适 |
| 13 | 伺服驱动器控制回路信号线选用了屏蔽双绞线 |
| 14 | 控制回路线缆与主回路动力电缆分开走线 |
| 15 | 编码器接线紧固牢靠 |