Opis
Dane techniczne
Do pobrania / Informacje techniczne

Sterownik SSK-B03 jest ekonomicznym, wysokowydajnym sterownikiem mikrokrokowym bazującym na najnowszych osiągnięciach technicznych. Jest dostosowany do sterowania 2-fazowymi i 4-fazowymi hybrydowymi silnikami krokowymi. Używając zaawansowanej techniki bipolarnej stało-prądowej, pozwala uzyskać większą prędkość i moc z tego samego silnika porównując z tradycyjnymi technikami jakich używają np. sterowniki L/R. Jego 3-stanowa technika sterowania pozwala na poprawne kontrolowanie prądu cewki przy zachowaniu małych tętnień, co z kolei skutkuje zmniejszeniem się grzania silników. SSK-B03 współpracuje z szeroką gamą silników Nema 17, 23, 34 i może być stosowany w wielu różnych maszynach, takich jak: moduły X-Y, etykieciarki, cięcie laserem, maszyny grawerujące oraz urządzenia typu podnieś - przenieś. Szczególnie użyteczny w aplikacjach z małymi wibracjami oraz tam gdzie wymagane są wysokie prędkości i precyzja. Szeroki zakres napięć zasilających 20-50 VDC, czyni go uniwersalnym w zastosowaniu i umożliwia adaptację w różny gotowych systemach sterowania.

Zalety sterownika silnika krokowego SSK-B03 Leadshine

  • wysoka wydajność,
  • niski koszt,
  • małe wymiary,
  • zasilanie do +50VDC,
  • wyjściowy prąd szczytowy do 4,2A,
  • optoizolowane sygnały wejściowe,
  • częstotliwość do 300 kHz
  • funkcja automatycznej redukcji prądu podczas postoju silnika,
  • zaawansowana kontrola prądu dla zmniejszenia nagrzewania się silnika,
  • 16 wybieranych rozdzielczości w systemie dziesiętnym i binarnym,
  • dopasowany do silników z 4, 6, 8 wyprowadzeniami,
  • mikroprzełączniki do ustawiania 8 różnych wartości prądu,
  • ochrona przed zbyt wysokim napięciem i zwarciem.

Date techniczne silnika krokowego SSK-B03 Leadshine:

Parametry elektryczne

ParametrMinimalneTypoweMaksymalneJednostka
Prąd wyjściowy 1 - 4,2 [A] Peak
Zasilanie (DC) 20 36 50 [V] DC
Prąd sygnałów logicznych 7 10 16 [mA]
Częstotliwość impulsów wej. 0 - 300 [kHz]
Rezystancja izolacji 500     [MΩ]

Parametry eksploatacyjne

ChłodzeniePasywne lub wymuszony obieg
Środowisko Miejsce Unikać kurzu, oleju i gazów powodujących korozję
Temperatura otoczenia 0°C - 50°C
pracy 65°C Max
składowania -20°C - 65°C
Wilgotność 40% - 90% RH
Drgania   5,9 m/s2 Max

Parametry mechaniczne

Wymiary [mm] Długość 118
Szerokość 33
Wysokość Bez wtyczek P1 i P2 Z wtyczkami P1 i P2
76 87
Waga [kg] ~ 0,280

Wymiary:

Rysunek z wymiarami sterownika silników krokowych SSK-B03- 4,2A

Budowa - opis złącz sterownika silnika krokowego SSK-B03:

Piny złącza sygnałów sterujących P1

Zdjęcie pinów złącza sygnałów sterujących P1 sterownika SSK-B03- 4,2A

SygnałFunkcja
PUL+ (+5V) Sygnał impulsowy: wejście reprezentuje sygnał kroku, działa na każde zbocze narastające sygnału sterującego. Dla poprawnego działania szerokość impulsu powinna być większa niż 1,5µs.
PUL- (PUL)
DIR+ (+5V) Sygnał kierunku: sygnał przyjmuje niski lub wysoki poziom, reprezentujące kierunek obrotów silnika. Działa na każde zbocze narastające sygnału. Dla poprawnego działania sygnał kierunku powinien być przesłany do sterownika 5µs przed pierwszym impulsem kroku w odwrotnym kierunku.
DIR- (DIR)
ENA+ (+5V) Sygnał zezwolenia: sygnał używany do zezwolenia/zakazu pracy. Niepodłączone oznacza zezwolenie pracy dla sterownika.
ENA- (ENA)

Kierunek ruchu silnika jest zależny od podłączenia przewodów silnik-sterownik .Odwrotne podłączenie przewodów jednego z uzwojeń silnika odwróci kierunek ruchu.

Piny złącza zasilającego P2

Zdjęcie pinów złącza zasilającego P2 sterownika SSK-B03- 4,2A

Nr pinuSygnałFunkcja
1 GND Masa zasilania DC
2 +V Zasilanie DC, od +20 V do +50 V (Silnik w czasie nawrotów oddaje część energii do źródła zasilania, co powoduje wzrost napięcia zasilania)
3,4 Faza A Cewka A silnika (przewody A+ i A-)
5,6 Faza B Cewka B silnika (przewody B+ i B-)


8-bitowy przełącznik DIP

8-bitowy przełącznik DIP

Nr przełącznikaFunkcja
1, 2, 3 Używane do ustawiania prądu pracy silnika (prąd dynamiczny). Używane do ustawiania prądu pracy silnika (prąd dynamiczny).
4 Używany do ustawienia wartości prądu postojowego. OFF oznacza, że prąd trzymający jest ustawiony na połowę prądu dynamicznego. ON oznacza, że prąd trzymający będzie miał tą samą wartość co prąd dynamiczny.
5, 6, 7, 8 Używane do ustawiania rozdzielczości.

Diody sygnalizacyjneDiody sygnalizacyjne sterownika SSK-B03- 4,2A

Diody sygnalizują stan pracy sterownika. Zielona LED oznacza podanie sygnału zezwolenia (ENA) i oczekiwanie SSK-B03 na sygnały kierunku (DIR) i kroku (PUL).

Czerwona LED oznacza wystąpienie błędu (awarii). Spowodowane to może być zadziałaniem, któregoś z zabezpieczeń, zbyt dużym napięciem, zwarciem lub uszkodzeniem układu.

Eksploatacja sterownika silnika krokowego SSK-B03

Kompletny system krokowy powinien zawierać silnik, zasilanie i kontroler (generator impulsów, komputer lub sterownik PLC).

Eksploatacja sterownika silników krokowych SSK-B03- 4,2A

Podłączenie sygnałów sterujących

W sterowniku SSK-B03, aby zwiększyć odporność na zakłócenia oraz elastyczność interfejsu, zastosowano wejścia różnicowe. Pojedyncze impulsy z urządzenia sterującego, także są akceptowane. Obwód wejściowy posiada wbudowaną szybką optoizolację podłączoną szeregowo z rezystorem 270Ω ograniczającym prąd diody. Zalecane jest stosowanie rezystorów podciągających w celu uzyskania większej stromości impulsów sterujących. Poniższe schematy przedstawiają sposoby podłączenia sygnałów sterujących:

Wspólna anoda

Wspólna anoda - Schemat podłączenia sygnałów sterujących

Wspólna katoda

Wspólna katoda - Schemat podłączenia sygnałów sterujących

Wartości dodatkowych rezystorów ograniczających prąd diody transoptora w zależności od napięcia VCC (sterującego).

VCC [V]R0 [kΩ]
5 0
12 1
24 2,2

Aby uniknąć błędów przy sterowaniu sygnały krok (PUL), kierunek (DIR) i zezwolenie (ENA) muszą być zgodne z parametrami z diagramu poniżej.

Wykres sygnałów sterownika SSK-B03- 4,2A

Uwaga:

(1) tl - sygnał zezwolenia (ENA) musi być załączony co najmniej 5µs przed sygnałem kierunek (DIR) , nie podłączony zezwala na pracę sterownika;
(2) t2 - sygnał kierunek (DIR) musi być załączony co najmniej 5µs przed sygnałem krok (PUL), aby zapewnić właściwy kierunek;
(3) t3 - szerokość impulsu nie może być mniejsza niż 1,5 µs;
(4) t4 - szerokość niskiego impulsu nie może być mniejsza niż 1,5 µs.

Podłączenie silników krokowych

Sterownik SSK-B03 może sterować krokowymi silnikami hybrydowymi z 4, 6 lub 8 wyprowadzeniami. Poniższy diagram pokazuje podłączenia do silników w różnej konfiguracji.

Konfiguracja sterownika SSK-B03- 4,2A z silnikami krokowymi

Silniki 4-przewodowe są najmniej elastyczne, ale najprostsze w podłączeniu. Prędkość i moment będą zależały od induktancji zwojów. Przy ustawianiu prądu wyjściowego sterownika należy pomnożyć prąd fazowy przez 1,4 aby wyznaczyć szczytowy prąd wyjściowy.

Silniki 6-przewodowe możemy podłączyć w dwóch konfiguracjach: wysoka prędkość-niższy moment lub wysoki moment-niższa prędkość.

Konfiguracja wyższej prędkości lub pół cewki jest tak nazwana ponieważ używa połowę zwojów silnika. Pozwala to na zmniejszenie indukcyjności przez co obniża się moment silnika. Będzie on bardziej stabilny przy wyższych prędkościach. Przy ustawianiu prądu wyjściowego sterownika należy pomnożyć prąd fazowy (lub unipolarny) przez 1,4 aby wyznaczyć szczytowy prąd wyjściowy.

Konfiguracja wyższego momentu lub pełnej cewki używa całej induktancji zwojów faz. Aplikacja ta powinna być używana tam gdzie wymagany jest wyższy moment przy niskich prędkościach. Przy ustawianiu prądu wyjściowego należy pomnożyć prąd fazowy (lub unipolarny) przez 0,7 i taką wartość szczytową ustawić na sterowniku.

Silniki 8-przewodowe oferują wysoką elastyczność projektantowi systemu, ponieważ mogą być połączone szeregowo lub równolegle, pozwalając na zastosowanie w wielu aplikacjach.

Połączenie szeregowe jest zazwyczaj stosowane tam, gdzie wymagany jest wysoki moment i niska prędkość. Ponieważ przy tej konfiguracji indukcyjność jest najwyższa, wydajność spada przy większych prędkościach. Do określenia szczytowego prądu wyjściowego należy pomnożyć wartość prądu fazowego (lub unipolarnego) przez 0,7.

Równoległe połączenie uzwojeń silnika oferuje bardziej stabilny moment przy wyższych prędkościach. Do określenia szczytowego prądu wyjściowego należy pomnożyć wartość prądu fazowego (lub unipolarnego) przez 1,96 lub prąd bipolarny przez 1,4.

Po wybraniu konfiguracji z jaką ma pracować silnik zbędne (niepodłączone) przewody należy solidnie odizolować od pozostałych. Możemy teraz przystąpić do podłączenia kabli do stopnia mocy. Przy tej operacji należy wykazać się szczególną starannością. Złe kontakty mogą skutkować niepoprawną pracą silników, zakłóceniami lub w gorszym przypadku wystąpieniem zwarcia. W celu zmniejszenia zakłóceń motory z szafą należy łączyć kablami ekranowanymi, które to należy odpowiednio uziemić.

 Przewód zasilający sterownik silnika krokowego SSK-B03- 4,2A

Podłączenie i dobór zasilania do sterowników

Aby sterownik pracował prawidłowo, z optymalną wydajnością, ważny jest prawidłowy dobór zasilania. Sterownik może pracować w zakresie napięć od 20VDC do 50VDC uwzględniając "pływanie napięcia" zasilania i napięcie EMF (generowane przez cewki silnika podczas nawrotów). Sugeruje się użycie źródeł zasilania z napięciem wyjściowym nie większym niż +45V, pozostawiając zapas na skoki zasilania i powrót EMF. Przy niższych napięciach zasilania od 20V sterownik może działać niepoprawnie. Wyższe napięcie uszkodzi sterownik.
Źródło zasilania może mieć niższy prąd niż znamionowy silnika (zazwyczaj 50% ~ 70% prądu silnika). Wynika to z tego, że sterownik pobiera prąd z kondensatora zasilacza tylko w czasie gdy cykl PWM jest w stanie ON, a nie pobiera, gdy cykl jest w stanie OFF. Tak więc średni pobór prądu ze źródła zasilania jest znacznie niższy niż prąd silnika. Na przykład dwa silniki 3A mogą być bez problemu zasilane ze źródła o prądzie 4,5A.
Zasilanie kilku sterowników z jednego źródła zasilania jest dozwolone pod warunkiem, że źródło to posiada odpowiednią wydajność prądową. Poniżej zamieszczono wzór na obliczenie wydajności prądowej źródła.

(Ilość silników * prąd znamionowy silnika) * 70% = prąd znamionowy źródła

Dorze jest dodać jakiś zapas mocy, czyli plus 5 - 10% wartości, która nam wyszła powyżej.

Obliczenie dla przykładu z tekstu powyżej:

(2 * 3A) * 70% = 4,2 A

4,2 A * 1,1 = 4,62 A

Aby uniknąć zakłóceń nie należy łączyć szeregowo sterowników do zasilacza. Każdy sterownik powinien być podłączony osobnymi przewodami (równoległe podłączenie).

Wyższe napięcie zasilania pozwoli na osiągnięcie wyższej prędkości obrotowej kosztem większych zakłóceń i grzania się silnika. Jeżeli nie jest wymagana wysoka prędkość należy użyć niższego napięcia. Pozwoli to na zwiększenie niezawodności i żywotności układu.

UWAGA!!!

Nigdy nie należy odwracać polaryzacji zasilania, ponieważ uszkodzi to sterownik!!!

Sugerowany układ zasilacza niestabilizowanego do zasilania sterowników silników krokowych.

Sugerowany układ zasilacza niestabilizowanego do zasilania sterowników silników krokowych.

Ustawienia

Po podłączeniu sterowania, silnika zasilania i przed uruchomieniem całego systemu należy poprawnie skonfigurować stopnie końcowe. Wybór wartości prądu podawanego na motory i podział kroku odbywa się za pomocą 8 mikrowłączników umieszczonych na obudowie modułu. Pierwsze trzy bity (SW1, 2 i 3) przełącznika DIP używane są do ustawienia prądu pracy silnika (prąd dynamiczny). Należy wybrać ustawienia najbardziej zbliżone do prądu wymaganego przez silnik według tabeli podanej poniżej:

Prąd szczytowyRMSSW1SW2SW3
1,00A 0,71A ON ON ON
1,46A 1,04A OFF ON ON
1,91A 1,36A ON OFF ON
2,37A 1,69A OFF OFF ON
2,84A 2,03A ON ON OFF
3,31A 2,36A OFF ON OFF
3,76A 2,69A ON OFF OFF
4,20A 3,00A OFF OFF OFF

Przełącznik SW4 wykorzystywany jest do ustawiania prądu trzymającego. OFF oznacza, prąd trzymania zostanie ograniczony o połowę wybranej wartości prądu dynamicznego. ON oznacza, że prąd trzymania będzie taki sam jak wybrana wartość prądu dynamicznego. Sterownik, po upływie 1 sekundy od ostatniego sygnału kroku, automatycznie obniża do 60 % wybranej wartości prądu dynamicznego. W ten sposób zmniejsza się do 36% nagrzewanie silnika. Podział kroku ustawiany jest za pomocą przełączników SW 5, 6, 7 i 8 według poniższej tabeli:

µkrokµkroków/obrót
( dla silnika 1,8°)
SW5SW6SW7SW8
2 400 OFF ON ON ON
4 800 ON OFF ON ON
8 1600 OFF OFF ON ON
16 3200 ON ON OFF ON
32 6400 OFF ON OFF ON
64 12800 ON OFF OFF ON
128 25600 OFF OFF OFF ON
5 1000 ON ON ON OFF
10 2000 OFF ON ON OFF
20 4000 ON OFF ON OFF
25 5000 OFF OFF ON OFF
40 8000 ON ON OFF OFF
50 10000 OFF ON OFF OFF
100 20000 ON OFF OFF OFF
125 25000 OFF OFF OFF OFF

Pracę sterownika sygnalizują dwie diody LED umieszczone przy złączu sygnałów sterujących (zielona-poprawna praca, czerwona - błąd). Po podaniu napięcia zasilania i sygnału zezwolenia Enable dioda zielona świeci się ciągle. Po zmianie stanu ENA na przeciwny - dioda gaśnie. Aby zwiększyć niezawodność SSK-B03 posiada wbudowane następujące funkcje ochronne:
a) ochrona przed przekroczeniem napięcia
Kiedy napięcie zasilania przekroczy +50VDC, ochrona aktywuje i zaświeci się dioda czerwona. Jeżeli napięcie zasilania będzie niższe niż +20VDC, sterownik nie będzie pracował poprawnie.
b) ochrona przed zwarciem cewki
Ochrona zostanie aktywowana jeżeli cewka silnika zostanie zwarta do masy. Zapali się dioda czerwona.
c) ochrona przed przekroczeniem prądu
Ochrona zostanie aktywowana, gdy zostanie przekroczony prąd który może uszkodzić sterownik. (dioda czerwona).

UWAGA!!!
Sterownik nie posiada zabezpieczenia przed odwróceniem polaryzacji zasilania(+, -). Przy błędnym podłączeniu sterownik ulegnie natychmiastowemu uszkodzeniu.

Podłączenie sterownika do płyty głównej SSK-MB2

Sterownik SSK-B03 może być sterowany za pośrednictwem programu Mach 3, bądź innego pracującego na sygnałach kroku i kierunku. Do podłączenia sterownika z komputerem wykorzystuje się płyty główne umożliwiające rozdział sygnałów z portu LPT na poszczególne elementy wykonawcze. Sposób podłączenia sterownika do produkowanej przez naszą firmę płyty SSK-MB2 przedstawiono na poniższym diagramie.

Opis portu LPT

Opis portu LPT sterownika silnika krokowego SSK-B03- 4,2A
1 - PRZEKAŹNIK PK1
2 - CLK X
3 - DIR X
4 - CLK Y
5 - DIR Y
6 - CLK Z
7 - DIR Z
8 - CLK A
9 - DIR A
10 - E-STOP
11 - HOME X, Y, Z, A
12 - LIMIT
13 - CZUJNIK DŁUGOŚCI NARZĘDZIA
14 - KANTHALL/SPINDLE CONTROL
15 - DODATKOWY PIN WEJŚCIOWY
16 - PRZEKAŹNIK PK2
17 - ENABLE
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 - GND

Schemat podłączenia sterownika SSK-B03 do płyty głównej SSK-MB2

UWAGA!!!

Podczas uruchamiania obrabiarki należy kolejno włączać: komputer, program, sterownik. Program przejmuje kontrolę nad pinami portu LPT. Przy zamykaniu systemu stosujemy kolejność odwrotną. Uchroni to przed nieoczekiwanymi i niebezpiecznymi ruchami maszyny.

Porady:

W przypadku kiedy sterownik SSK-B03 nie pracuje poprawnie, pierwszym krokiem powinno być sprawdzenie czy problem jest natury elektrycznej czy mechanicznej. Ważne jest, aby dokumentować każdy krok przy rozwiązywaniu problemu. Być może będzie konieczność skorzystania z tej dokumentacji w późniejszym okresie, a szczegóły w niej zawarte w wielkim stopniu pomogą pracownikom naszego Wsparcia Technicznego rozwiązać zaistniały problem. Wiele błędów w systemie sterowania ruchem może być związanych zakłóceniami elektrycznymi, błędami oprogramowania urządzenia sterującego lub błędami w podłączeniu przewodów. Poniżej przedstawiono tabelę z najpopularniejszymi problemami, z którymi zgłaszają się klienci do naszego Wsparcia Technicznego.

ObjawyPrawdopodobna przyczyna usterkiPostępowanie
Silnik nie pracuje Brak zasilania sterownika Wizualnie sprawdzamy świecenie się poszczególnych diod LED sygnalizujących obecność napięć na urządzeniu. W przypadku stwierdzenia braku jakiegoś napięcia należy odłączyć zasilanie szafy sterowniczej i sprawdzić działanie poszczególnych bezpieczników. Uszkodzone wymieniamy na nowe zgodne z aplikacją systemu.
Źle dobrana rozdzielczość Wykonujemy korektę ustawień na przełączniku DIP lub w programie.
Złe ustawienia prądu Dokonujemy korektę na przełączniku DIP
Aktywny błąd sterownika Sprawdzamy wartość napięcia zasilania. Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy podłączenia z silnikami (prawdopodobne zwarcie na wyjściu sterownika). Włączone zabezpieczenie termiczne.
Brak sygnału zezwolenia Sprawdzamy konfigurację pinu wyjściowego Enable, możliwe, że trzeba będzie zmienić jego stan na przeciwny (Acive Low). Sprawdzamy poprawność połączeń z płytą główną lub sterownikiem PLC.
Silnik kręci się w złym kierunku Fazy silnika mogą być odwrotnie podłączone Przy wyłączonym zasilaniu zamieniamy wyprowadzenia jednej fazy silnika lub zmieniamy kierunek w programie sterującym.
Błąd sterownika Złe ustawienia prądu Dokonujemy korektę na przełączniku DIP
Zwarcie cewek silnika Możliwe zwarcie na wyjściu sterownika, możliwe uszkodzenie silnika
Przeciążenie na zasilaniu lub wyjściu sterownika Sprawdzamy wartość napięcia zasilania. Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy podłączenia z silnikami (prawdopodobne zwarcie na wyjściu sterownika).
Przegrzanie sterownika Sprawdzamy wartość zadaną prądu (może być zbyt duża). Sprawdzamy ustawienia funkcji redukcji prądu.
Nieregularny ruch silnika Kable silnika nieekranowane Do podłączeń silników należy stosować kable ekranowane, ekran należy uziemić. Sprawdzamy poprawność uziemienia.
Kable sterujące nieekranowane Do połączeń sterowników z płytą główną, sterownikiem PLC należy stosować kable ekranowane, ekran należy uziemić. Sprawdzamy poprawność uziemienia.
Kable sterujące za blisko kabli silników Sprawdzamy odległość między kablami sterującymi a zasilającymi silniki.
Złe uziemienie w systemie. Sprawdzamy poprawność uziemienia.
Przerwane uzwojenie silnika Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy poprawność połączeń silnik ze sterownikiem. Sprawdzamy rezystancję uzwojeń. W razie potrzeby wymieniamy silnik na inny.
Złe podłączenie faz silnika Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy podłączenia silnika. Jeżeli zaobserwujemy nieprawidłowość, korygujemy
Opóźnienia podczas przyśpieszania silnika Złe ustawienia prądu Dokonujemy korektę na przełączniku DIP
Za słaby silnik do aplikacji Wymieniamy silnik na inny, mocniejszy.
Zbyt wysokie ustawienia przyśpieszania Wykonujemy korektę ustawień na przełączniku DIP. Korygujemy nastawy wykonane w programie Mach3 podczas dostrajania siników.
Zbyt niskie napięcie zasilania Sprawdzamy wartość napięcia zasilania stopni końcowych.
Nadmierne grzanie się silnika i sterownika Zbyt słabe odprowadzenie ciepła Sprawdzamy drożność filtrów wentylacyjnych w szafie sterowniczej i poprawność działania wentylatora.
Nieużywana redukcja prądu Sprawdzamy ustawienia funkcji redukcji prądu. Wykonujemy korektę na przełączniku DIP
Zbyt wysokie ustawienie prądu Wykonujemy korektę na przełączniku DIP

Dane techniczne

Minimalne napięcie zasilania: 20 VDC
Typowe napięcie zasilania: 36 VDC
Maksymalne napięcie zasilania: 50 VDC
Minimalny prąd fazowy PEAK: 1 A
Maksymalny prąd fazowy: 4,2 A
Minimalny podział kroków: 1/2
Maksymalny podział kroków: 1/128
Optoizolacja wejść: tak
Regulacja prądu: skokowa
Możliwość konfiguracji przez komputer: nie
Maksymalna częstotliwość sygnałów wejściowych: 300 kHz
Sugerowany do silników: <= 3 Nm