BRC产品应用须知1.docx

博世力士乐公司电子驱动和控制系统产品应用须知电子驱动和控制产品应用须知的说明主要为用户在应用电子驱动和控制产品时，需要注意或者经常遇到的一些问题进行解释以及如何处理这些问题。并且提供如何进一步指导寻找相关的资料。电子驱动和控制产品的应用设计者除了阅读电子驱动和控制产品的原理方面的资料之外，必须仔细阅读下面的相关的信息。一、 伺服电机/主轴电机机械方面的连接设计和装配1. 伺服电机/主轴电机的输出轴与负载连接方式必须注意伺服电机/主轴电机设计手册规定的伺服电机/主轴电机输出轴的轴向受力，径向受力和受力位置。否则容易造成伺服电机/主轴电机输出轴的损坏。2. 如果机械的传动链部分有机械减速要求，推荐采用行星齿轮的减速器。3. 不推荐采用同步轮/带将伺服电机/主轴电机与负载连接。如果一定需要采用同步轮/带与负载连接的结构，必须严格控制同步轮安装在伺服电机/主轴电机输出轴上的位置。应该将同步轮尽可能靠近伺服电机/主轴电机输出轴的前轴承端，绝对不能超过伺服电机/主轴电机设计手册上的规定径向受力和受力位置的数据。在伺服电机装配时，同步轮/带的张紧力不得超过伺服电机/主轴电机设计手册上的规定径向受力和受力位置的数据。4. 伺服电机/主轴电机装配过程中，伺服电机/主轴电机的输出轴绝对不能受到轴向力的冲击，否则将会造成伺服电机/主轴电机的轴承和编码器的损坏。5. 为了避免止机械部分对伺服电机/主轴电机冲击和振动的影响，推荐伺服电机/主轴电机的输出轴采用连接轴与负载连接。6. 推荐伺服电机/主轴电机输出轴采用光轴连接结构，特别是在加减速频繁或者定位精度需要比较高的应用情况下特别需要选择光轴连接结构。7. 在设备需要液体应用的环境下，请注意对伺服电机/主轴电机的防护。不允许任何液体长期直接撒落在防护等级为IP65的伺服电机/主轴电机上。如果有特别需要的应用，必须选择防护等级更高的伺服电机/主轴电机。8. 带有冷却风扇的伺服电机/主轴电机需要保证其周围有一定的风道和一定的风流空间，否则会引起伺服电机/主轴电机的散热不够而产生发热报警。9. 如果伺服电机/主轴电机的应用环境温度范围超过0-45oC，将不能保证伺服电机/主轴电机所标定的技术参数。10. 如果伺服电机的应用海拔高度超过0-1000米，将不能保证伺服电机/主轴电机所标定的技术参数。二、 行星齿轮箱机械方面的连接设计和装配1. 行星齿轮箱的输出轴与负载连接方式必须注意行星齿轮箱设计手册规定的行星齿轮箱输出轴的轴向受力，径向受力和受力位置。否则容易造成行星齿轮箱输出轴的损坏。2. 在采用伺服电机/主轴电机+行星齿轮箱的传动结构时，如果伺服电机/主轴电机本身的自重比较大，不允许采用完全由行星齿轮箱负重安装的方法。推荐采用伺服电机/主轴电机的底脚安装方法。3. 必须严格控制负载轮或者齿轮安装在行星齿轮箱输出轴上的位置。应该将负载轮或者齿轮尽可能靠近行星齿轮箱输出轴的前轴承端，绝对不能超过行星齿轮箱设计手册上的规定径向受力和受力位置的数据。如果采用同步轮/带的负载方式，必须严格控制同步轮安装在行星齿轮箱输出轴上的位置。同步轮/带的张紧力不得超过行星齿轮箱设计手册上的规定径向受力和受力位置的数据。4. 行星齿轮箱装配过程中，行星齿轮箱的输出轴绝对不能受到轴向力的冲击，否则将会造成行星齿轮箱的轴承的损坏。三、 伺服驱动机械方面的安装设计和装配1. 伺服驱动器的机械安装必须注意驱动器尺寸，重量，安装位置。伺服驱动器机械的安装结构必须能经受运输过程中的振动。防止运输过程中的振动造成伺服驱动器掉落损坏。2. 必须保证伺服驱动器散热风道的通风空间以及保持一定的风速和风量。推荐使用电气箱空间比较大的装配结构，保证伺服驱动器散热的要求。3. 必须计算所有伺服驱动器的耗损功率，计算电气箱的散热空间和散热条件。采用必要的散热方法和设计散热结构。特别需要注意散热条件会受到设备使用地理位置的影响。4. 对于M系列伺服驱动器或者DC母线连接的伺服驱动器的安装位置分布，必须按照功率/电流大小依次安置。以遵循最大电流的伺服驱动器最靠近电源模块的安装原则。四、 控制系统机械方面的安装设计和装配1. MTX，MLC，PLC，PPC，PLC和HMI等控制系统机械方面的安装必须注意它们的尺寸，重量，安装位置。控制系统机械的安装结构必须能经受运输过程中的振动。防止运输过程中的振动造成控制系统掉落损坏。2. 必须保证控制系统散热风道的通风空间以及保持一定的风速和风量。推荐使用电气箱或者操作盒空间比较大的装配结构，保证控制系统散热的要求。3. 必须计算所有控制系统的耗损功率，计算电气箱或者操作盒的散热空间和散热条件。采用必要的散热方法和设计散热结构。特别需要注意散热条件会受到设备使用地理位置的影响。五、 主电源输入1. 主电源电压和频率l C系列驱动器允许的主电源电压和频率：1*200V-250V+/_10%，50-60Hz+/-2Hz。或者3*200V-500V+/_10%，50-60Hz+/-2Hz。l M系列驱动器允许的主电源电压和频率： HMV01.1E系列3*400V-15%-480V+10%，48Hz-62Hz。HMV01.1R系列3*380V-10%-480V+10%，48Hz-62Hz。2. 选择电气系统的主电源输入形式l 假如应用的电气系统需要采用主电源中线的情况下，必须采用三相五线制形式的主电源输入。l 假如应用的电气系统内绝对不会产生中线需求的情况下，允许采用三相四线制形式的主电源输入。l 设备安装时，引入的主电源形式必须符合电气系统设计需要的主电源形式。3. 电源滤波器和电源扼流圈l 由于电磁兼容性原因，推荐使用主电源滤波器或者控制电源滤波器。滤波器规格取决于实际使用的功率大小。l 由于功率因素的原因，推荐使用电源扼流圈，电源扼流圈规格取决于实际使用的功率大小。4. 保护回路和保护元件l 主电源开关：按实际使用的功率计算/选择主电源开关。l 主熔断器：按实际使用的功率计算/选择熔断电流，注意必须选择快速熔断器。六、 紧急停止电路1. 电气控制系统中的紧急停止功能是应用于设备出现人身安全或者设备安全需求而采取紧急停止的措施。通常是将设备的动能(运转能量)以最大能力停止运动或者停止旋转。2. 推荐将紧急停止的功能独立处理，不提倡一般的停止功能操作与紧急停止功能操作混淆在一起处理。频繁地紧急停止操作将会损害驱动系统。3. 各种设备的紧急停止要求的时间是不同的。紧急停止的时间将取决于设备应用行业的实际要求而确定。4. 紧急停止的处理原则是必须将所有的运动或者旋转驱动部分的供电切断，并且将所有运动或者旋转的机械动能尽快消耗。对于反馈到伺服电机/主轴电机或者变频电机上的机械动能，将设计成在伺服驱动器和变频器中消耗或者反馈到电网中消耗。如果由于机械惯量非常大而动能不能很快在电气系统中消耗，必须采用机械制动等其他措施进行消耗动能。5. 推荐机械防护门和电气箱门的安全功能处理与紧急停止的处理采用相同原则，并且在一个控制电路中一起处理。6. 推荐将每一个驱动器或者电源模块的Bb信号与紧急停止信号在一个串联电路中处理。7. 紧急停止功能的处理应用应该参考相关的标准进行处理。七、 电气系统的中线N和保护接地P(E)1. 中线N不可以作为保护接地P(E)使用，同样保护地线P(E)不可以作为中线N使用，二者不得混淆。特别需要注意的是在三相四线制的主电源输入的形式中，仅仅可以使用保护地线P(E)，而不得使用中线N。2. 作为保护地线P(E)引入电气系统后，必须作为永久保护接地进入电气系统(电气箱)，必须直接与电气系统(电气箱)中的总接地排连接。3. 在整个电气控制系统中，保护接地连接必须是独立连接的，不允许任何借用其他安装目的的螺栓作为保护接地连接。4. 整个电气系统的保护接地必须采用是树叉状连接。控制系统(PLC，数控系统，运动控制系统和HMI等)的保护接地线必须大于6平方毫米。驱动器和电源模块的保护接地线必须符合按功率规定的要求以及必须大于10平方毫米。5. 推荐主电源输入的主滤波器与驱动系统安装在同一电气元件的底板上。八、 控制系统的供电电源1. 对需要直流24V供电的控制系统(PLC，数控系统，运动控制系统和HMI等等)和驱动系统中控制部分的供电电源，推荐使用隔离变压器-电源滤波器-直流电源(开关电源)-控制系统的方案。2. 由直流电源(开关电源)输出直流24V电源中的0V由于屏蔽的需要必须接地，隔离变压器次级不得接地。3. 推荐控制系统独立使用直流24V电源。不推荐将控制系统的直流电源与电气系统中其他的控制直流电源共用一个直流24V电源。特别注意，不要将有带有强烈电磁干扰的控制回路(如直流电磁阀控制回路)共用一个直流24V电源。4. 选择直流24V供电的功率时，需要详细计算各个控制电路的功率。特别注意控制单元的最大电流和额定电流。5. 在需要由直流24V电源的并联供电的输出电路连接，不推荐采用同一对连接电路连接到多个的负载电路。除非这个连接的多个的负载电路的负载电流非常小。对于采用同一对连接到直流24V的供电连接，必须遵守并联控制单元端子的允许最大电流和额定电流。特别是元件端子上的最大电流和的电流，以及注意并联供电连接端子上线路电压的降落。对多个的负载电路采用同一对连接电路的的直流24V电源输出连接应该首先送到电流需要最大的控制单元，并且随后按照电流大小的次序连接。九、 屏蔽的处理1. 对必须屏蔽控制信号的连接，不允许借用连接的插头或插座的固定螺栓或者外壳用作屏蔽连接。对一些重要的控制信号或者反馈信号必须按照相关资料的要求采用双屏蔽连接。2. 所有的伺服电机的动力电缆必须带有屏蔽层连接。如果使用由用户自己制作电缆。除了需要按照连接要求接线之外，必须十分注意接地线和屏蔽层的连接。并且按照上面要求安装动力电缆。3. 不推荐动力电缆与信号/反馈电缆平行安置，二者也不要在一个走线槽内安置。信号/反馈电缆的安置应该尽可能远离动力电缆。4. 屏蔽接地是最终必须连接到保护地线P(E)上。不允许连接到中线N上。5. 所有电缆(动力和反馈电缆)的屏蔽层必须保持良好的接地。每一根成套动力电缆都有屏蔽层的连接铜套，这个屏蔽层连接铜套在电缆安装时必须固定在电缆夹子上面。6. 所有伺服电机的外壳必须接地，其技术特点是同时包括对屏蔽处理和安全接地处理。对于1MB，MBT，MBS，MBW和LSF等需要由用户自己装配的电机，特别需要注意动力电缆的屏蔽处理和外壳接地。7. 所有屏蔽处理的连接必须按照相关资料要求进行处理。十、 控制回中的保护和吸收电路1. 电感性元件在控制系统中使用时必须安装相关的吸收电路。l 对于控制回路中直流回路中的电感性负载，推荐直流电感负载使用续流二极管保护。l 对于控制回路中交流回路中的电感性负载。推荐交流电感负载使用电阻电容回路进行保护。l 控制系统中的继电器输出模块的触点输出在应用时必须加接保护电路。推荐直流电感负载使用续流二极管电路。推荐交流电感负载使用电阻电容回路吸收电路。l 控制系统中的晶体管输出模块在应用时必须必须加接保护电路。由于继电器是电感性负载，在继电器断开时会产生非常高的反向电压(可能会有几千伏的电压)。对于继电器或电感性负载必须采取保护电路，推荐续流二极管保护电路。2. 电气系统中的所有其他接触器和继电器都要必须使用交流浪涌吸收装置或直流续流装置。3. 电容负载启动电流非常大，建议电容负载控制回路带有限流回路。4. 白炽灯的冷/热状的电流不一样，建议白炽灯控制回路带有限流回路。5. 所有的吸收电路必须安装在负载附件，否则将降低干扰效率。十一、 变频器应用1. 变频器应用是非常类似于伺服驱动器应用。推荐变频器采用与伺服驱动器相同的方法处理连接方面的问题。2. 甚至某些变频器自身由于没有采用必要的措施而带有强烈电磁干扰。在变频器应用时必须注意变频的干扰问题。建议选择自身电磁干扰较小的变频器。3. 变频器的保护接地和屏蔽接地不要混合在一起处理。十二、 电气箱的防护等级和散热1. 根据电子驱动和控制系统应用要求，推荐电气箱设计成为具有IP65的防护标准。详细参考相关资料。2. 所有的控制单元和驱动器，电源模块和附加模块，电子驱动和控制系统的各种控制模块等，对安装平面的左右侧面没有散热距离(空间)要求，对安装平面的上下面有规定的散热距离(空间)要求。必须参考相关的资料进行布置和设计控制元件的安装位置。3. 必须详细计算各个控制元件的耗损功率而产生的热量，特别是驱动器模块和电源，电阻模块等耗损功率大的元件。根据耗损功率和热量计算电气箱的内部容积和内部通风速度和风量。4. 注意设备使用的地理位置，在热带和湿热地带使用的设备特别要注意电气箱内部的耗损功率和热量处理。推荐在热带和湿热地带使用电气箱空调装置。附录一 推荐的应用电路1. 推荐的主电源输入电路和控制电源电路2. 推荐的电气箱的平面布置3. 推荐的紧急停止控制电路附录二 相关参考资料一、 伺服电机的设计应用必须参考的相关电机的Operating Conditions and Application Notes章节，注意下面条件：1. 标准的伺服电机参数是下面的环境条件执行的；l 标准的环境温度范围0-45oC。如果超过这些条件，参考相关资料的Operating Conditions and Application Notes/Environmental Conditions。l 标准的海拔高度0-1000米。如果超过这些条件，参考相关资料的Operating Conditions and Application Notes/Environmental Conditions。l 湿度/温度范围：参考相关资料的Operating Conditions and Application Notes/ Environmental Conditions-Humidity/Temperaturel 振动和冲击范围：参考相关资料的Operating Conditions and Application Notes/ Vibration和Shock。5. 防护等级IP65(电机外壳，电机轴，动力连接器/反馈连接器)。参考相关资料的Operating Conditions and Application Notes/Degree of Protection。6. 设计和安装必须按照Operating Conditions and Application Notes/Design and Installation Positions。7. 伺服电机输出轴，键和键平衡参考Operating Conditions and Application Notes /Output Shaft。8. 伺服电机的轴承和输出轴受力(轴向和径向)必须按照Operating Conditions and Application Notes/ Bearings and Shaft Load。9. 负载(齿轮变速箱，连接器和齿轮)的连接必须按照Operating Conditions and Application Notes/Attachment of Drive Elements。10. 制动器应用要求必须按照Operating Conditions and Application Notes/Holding Brakes。11. 电机的冷却要求必须按照Operating Conditions and Application Notes/Motor Cooling。12. 伺服电机的温度特性参考Operating Conditions and Application Notes/Motor Temperature Overview。二、 伺服驱动器安装必须参考相关驱动器的资料1. 伺服驱动器机械的安装必须参考相关伺服驱动器的Mechanical Installation章节，注意下面条件：l 安装环境条件参考Mechanical Installation/Conditions for Mountingl 尺寸，重量，安装位置和控制箱元件布置的机械数据参考相关伺服驱动器的Mechanical Installation/Conditions for Mounting/ Mechanical Data。l 冷却和热交换单元安装参考相关伺服驱动器的Mechanical Installation/Cooling and Heat-Exchanger Unit2. 电气的安装参考相关伺服驱动器的的Electrical Installation章节，注意下面条件：l 伺服驱动器安装设计电磁兼容性规则参考相关伺服驱动器的Electrical Installation/10 Rules for Electromagnetically Compatible Drive Design和EMC-Optimal Installationl 功率级和控制电压的电气数据参考相关伺服驱动器的Electrical Installation/ Electrical Data-Power Section和Control Voltage。l 驱动器的功率级连接图和电缆连接参考相关伺服驱动器的Electrical Installation/ Total Connection Plan和Connection of Various Cables and Bars。3. C系列驱动器的电源连接参考Power Connectionl 选择电源输入连接方法Main/Power Connection/Options for Input to the Mainsl 地线连接和屏蔽连接4. M系列驱动器的电源连接参考Power Connection三、 附加模块的应用参考Additional Components资料1. 主滤波器参考相关Mains Filter NFD / NFE，Mains Filter HNF01.1和Mains Filter (-Combination) HNK01.1的资料2. 主扼流圈参考相关Mains Choke HNL01.1E (feeding)，Mains Choke HNL01.1R (regenerating)和Mains Chokes HNL01.1E-*-S (current compensated)的资料3. 制动单元参考相关DC Bus Resistor Unit HLB01.1C和 HLB01.1D的资料。4. 制动电阻参考相关Braking Resistors HLR01.1的资料。5. 内部电抗器参考相关Internal Line Reactor HNL01.1的资料6. 电容模块参考相关DC Bus Capacitor Unit的资料附录三 综合参考资料1. 安全指导：Safety Instructions for ElectricDrives and Controls DOK-GENERL-DRIVE*-SVS3-MS-P/ R9112714042. 电磁兼容性： Electromagnetic Compatibility (EMC) in Drive and Control Systems” DOK-GENERL-EMV*-PR02-EN-E/ R9112598143. 同步电机：Rexroth IndraDyn S Synchronous Motors MSKProject Planning ManualDOK-MOTOR*-MSK*-PR04-EN-P/R9112962894. 异步电机：Rexroth IndraDyn A Series Asynchronous Motors MAD/MAF Project Planning ManualDOK-MOTOR*-MAD/MAF*-PR02-EN-P/R911295781025. C驱动器功率级：Rexroth IndraDrive C Drive Controllers Power Sections HCS02.1 Project Planning ManualDOK-INDRV*-HCS02.1*-PR01-EN/ R911306138Rexroth IndraDrive Drive Control Devices Power circuit HCS03.1 Project Planning ManualDOK-INDRV*-HCS03.1*-PR01-EN-P/ R9113070496. M驱动器功率级：IndraDrive M Drive Controllers Power Sections Project Planning ManualDOK-INDRV*-HMS+HMD*-PR02-EN-P/ R9112950147. M系列电源模块：Rexroth IndraDrive Supply Units Project Planning ManualDOK-INDRV*-HMV-*-PR02-EN-P/R9112992298. 驱动器控制级：Rexroth IndraDrive Drive Controllers Control Sections Project Planning ManualDOK-INDRV*-CSH*-PR02-EN-P/ R9112950129. 附件模块：Rexroth IndraDrive Additional Components Project Planning ManualDOK-INDRV*-ADDCOMP*-PR01-EN-P/R91130614010. PLC 系统：11. MTX系统：12. SYANX系统：13. MLC系统：14. MHI系统：12