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Kollmorgen S700 系列数字伺服放大器
时间: 2025-08-25浏览次数：
Kollmorgen S700 系列数字伺服放大器
Kollmorgen S700 系列数字伺服放大器
基础信息
核心定位：S700 系列为高性能数字伺服放大器，支持 208-480VAC 三相输入（S7xx0 机型）或 110-230VAC 单 / 三相输入（S7xx6 机型），集成 CANopen、EtherCAT 总线接口，标配双通道 STO（安全扭矩关断）功能（最高达 SIL CL3/PLe 等级），可通过扩展卡实现 PROFIBUS、SERCOS、DeviceNet 等额外功能，需搭配 Kollmorgen 推荐电机使用，禁止直接连接负载运行。
版本与硬件适配：文档对应硬件版本 02.20，需搭配固件版本 ≥5.18（ND1/NDO 数据结构），不同硬件版本功能差异主要体现在 DC 总线并联能力、存储器兼容性（02.10 及以上支持存储卡），旧版本（如 00.20/01.21）需参考对应手册修订版。
放大器核心技术特性与分类
（一）通用技术参数
类别 参数项 规格
电源特性 输入电压 S7xx0：3×208V-10%~3×480V+10%（50/60Hz）；S7xx6：1×110V-10%~3×230V+10%（50/60Hz）
直流母线电压 最大 900VDC（S7xx0）、455VDC（S7xx6），欠压故障 100VDC，过压故障 900VDC（S7xx0）/455VDC（S7xx6）
输出电流 额定 1.5-24ARMS（如 S70102 为 1.5ARMS，S72402 为 24ARMS），峰值 4.5-72ARMS（持续 2s）
电机适配 电机类型 同步伺服电机、异步电机、直流电机、直线电机
电机电感范围 S7xx0（320VDC 母线）：50-200mH；S7xx6（160VDC 母线）：7-30mH
反馈支持 旋转变压器、SinCos 编码器（EnDat 2.1/2.2、BiSS-C、HIPERFACE）、增量编码器（ROD）、SSI 编码器
控制特性 开关频率 8kHz（输出级）
控制周期 电流环 62.5μs，速度环 62.5μs，位置环 250μs（可选 125μs）
安全功能 双通道 STO（SIL CL3/PLe），支持 SS1/SS2/SOS/SLS 等扩展安全功能（需安全扩展卡）
环境适应性 工作温度 0-40℃（额定工况），40-55℃ 需降额 2.5%/℃
存储温度 -25-70℃
湿度 95% 相对湿度（无冷凝）
海拔 ≤1000m（无降额），1000-2500m 降额 1.5%/100m
防护等级 IP20（IEC 60529）
（二）机型分类与关键参数
S700 系列按额定输出电流与输入电压分为两大子系列，核心参数差异如下：
子系列 机型 额定输出电流（ARMS） 峰值输出电流（ARMS/2s） 输入电压 直流母线电压（VDC） 重量（kg） 散热方式
S7xx0（三相输入） S70102 1.5 4.5 3×208-480VAC 900 4.4 强制风冷
S70302 3 9 3×208-480VAC 900 4.4 强制风冷
S70602 6 18 3×208-480VAC 900 4.4 强制风冷
S71202/S7120S 12 24/30 3×208-480VAC 900 5.5 强制风冷
S72402/S7240S 24 48/72 3×208-480VAC 900 5.5 强制风冷
S7xx6（单 / 三相输入） S70162 1.5 4.5 1×110-230VAC/3×110-230VAC 455 4.4 强制风冷
S70362 3 9 1×110-230VAC/3×110-230VAC 455 4.4 强制风冷
S70662 6 18 1×110-230VAC/3×110-230VAC 455 4.4 强制风冷
S71262/S7126S 12 24/30 1×110-230VAC/3×110-230VAC 455 5.5 强制风冷
S72462/S7246S 24 48/72 1×110-230VAC/3×110-230VAC 455 5.5 强制风冷
（三）可选配置与扩展卡
核心功能扩展
安全扩展卡：Slot 3 可安装 S3（S1-2，SIL CL3/PLe）或 S4（S2-2，SIL CL2/PLd）安全卡，支持 SS1/SS2/SOS/SLS/SLP 等安全功能，S3 卡额外支持安全制动控制（SBC）与制动测试（SBT）。
通信扩展卡：Slot 1 支持 PROFIBUS（DE-106712）、SERCOS（DE-90879）、DeviceNet（DE-103571）、SynqNet（DE-200073），Slot 2/3 支持 PosI/O（DE-200881）扩展高精度 I/O 接口。
反馈扩展卡：FB-2to1（DE-201664）支持同时连接数字主反馈与模拟副反馈，解决多反馈设备兼容问题。
散热优化：F2 选项（Slot 2/3）为可控风扇，根据温度（55-75℃）与制动功率（20-45W）自动调节转速，降低噪音（默认风扇噪音 43-65dB (A)）。
存储与通信：支持 MMC/SD 存储卡（DE-201257），可存储固件与参数，实现多轴系统快速配置；标配 RS232（X6）、CANopen（X6）、EtherCAT（X7）接口，EtherCAT 支持 CAN over EtherCAT 协议，自动检测总线类型。
安装与接线规范
（一）机械安装要求
安装准备
安装面：需为导电材质（如镀锌钢板），平整度误差≤0.1mm，使用 M5 内六角螺丝（扭矩 0.7-0.8Nm）固定，S701-S712 安装尺寸为 345×70×243mm（H×W×D），S724 为 348×100×243mm，周围预留≥25.4mm 散热空间，禁止安装在热源（如变频器）下方。
温度控制：环境温度超 40℃ 需增加强制风冷（风速≥2m/s），散热片温度超 80℃ 时放大器将过热停机（故障 F01），S724 机型建议搭配冷板（散热面积≥0.1m²）使用。
风扇安装
S701-S712 风扇：捏住风扇外壳长边向下拔出，安装时对准绿色连接器推入至卡扣锁定。
S724 风扇：捏住风扇外壳短边向下拔出，安装时确保连接器对准插座，按压至卡扣固定，风扇无独立接线，通过内部连接器取电。
（二）电气接线规范
接线安全与顺序
断电操作，确保电容放电（断电后≥8 分钟，测量直流母线电压＜60V），所有动力电缆（电机 / 电源）与控制电缆（反馈 / I/O）需单独屏蔽，屏蔽层通过放大器前端面板或金属连接器 360° 接地（低阻抗）。
动力电缆与控制电缆间距≥200mm，避免交叉干扰；电机电缆长度超 25m 时需串联 Kollmorgen 3YL/3YLN 电机扼流圈（如 S70102 配 4×1mm² 电缆），减少漏电流与 EMI 干扰。
核心接口定义
电源接口（X0）：S7xx0 机型 L1/L2/L3 接三相火线，PE 接保护地；S7xx6 单相接 L1/N，三相接 L1/L2/L3，PE 线截面≥10mm² 或双 PE 接线，外部需配置慢熔保险丝（如 S70102 配 6A/600V，S72402 配 30A/600V）。
电机接口（X9）：U2/V2/W2 接电机三相绕组，PE 接电机机壳，BRAKE+/BRAKE- 接 24V 抱闸（仅带抱闸电机），抱闸电流≤2A，需单独配置续流元件（如压敏电阻）。
安全接口（X4A/X4B）：STO1-Enable（X4B/6）、STO2-Enable（X4A/3）接外部安全回路（24V/33-40mA），双通道配置时需分别连接安全继电器输出，确保 SIL CL3 等级，未使用时需短接至 +24V。
反馈接口（X1/X2）：X2 为旋转变压器接口（9 针 SubD），R1/R2 为参考信号，S1/S2/S3/S4 为正弦 / 余弦信号；X1 为编码器接口（15 针 SubD），支持 EnDat/BiSS/HIPERFACE 等协议，需根据反馈类型选择 FBTYPE 参数（如 EnDat 2.2 设为 32/34）。
典型接线方案
三相电源（S70602）：L1/L2/L3 接 3×400VAC，PE 接机柜地，X0 端子拧紧扭矩 0.7-0.8Nm，电源侧串联 10A 慢熔保险丝（UL 类 RK5），避免浪涌电流损坏。
电机与抱闸（带抱闸电机）：X9 端子 U2/V2/W2 接电机绕组，BRAKE+ 接 24V 电源，BRAKE- 接放大器 X9/1，抱闸控制线使用屏蔽双绞线（如 2×0.75mm²），屏蔽层两端接地，垂直轴应用需额外配置机械制动（抱闸仅作驻车，禁止频繁制动）。
STO 安全回路（双通道）：STO1-Enable（X4B/6）接安全继电器 K1 常闭触点，STO2-Enable（X4A/3）接安全继电器 K2 常闭触点，继电器线圈由急停按钮控制，触发急停时 STO 信号断开，放大器切断电机扭矩（故障 F27）。
安全功能与系统配置
（一）STO 安全功能（核心安全特性）
功能定义与等级
STO（安全扭矩关断）通过阻断功率晶体管触发脉冲实现电机无扭矩输出，符合 EN 60204-1 停止类别 0（无控制停机），单通道配置（STO1/STO2 串联）达 SIL CL2/PLd，双通道 + 周期测试（安全控制器监测反馈信号）达 SIL CL3/PLe，PFH_D 为 1.04E-09 1/h，MTBF 20 年。
接线与测试
单通道接线：STO1-Enable 与 STO2-Enable 串联后接安全继电器输出，参考地为 XGND（X4B/5），输入电压 20-30VDC，电流 33-40mA，断开时放大器显示 “-S-”，电机无扭矩。
功能测试：
电机静止时（使能信号有效），断开 STO 输入，放大器应立即切断扭矩，显示故障 F27，BTB/RTO 触点（X3B/14-15）断开。
复位 STO 输入，通过 Fault Reset 输入（X3A/18）或软件复位，放大器恢复正常状态，测试周期≤8 小时（SIL CL3 要求）。
（二）系统配置（软件与硬件设置）
软件配置（DRIVEGUI.EXE）
安装与连接：支持 Windows 2000/XP/Vista/7，通过 RS232 电缆（P7S2-232-9D）连接 PC 与放大器 X6 接口，波特率 38400bps，数据位 8、偶校验、停止位 1，软件自动识别放大器型号与固件版本。
核心配置模块：
电机配置：从数据库选择电机型号（如 AKM 系列），或手动输入额定电流、扭矩常数、电感等参数，执行 “Motor Probe” 检测电机电感，优化电流环增益。
安全配置：STO 功能需设置 STO-Status 输出（如 X3A/6），通过 ASCII 命令 OxMODE70 关联安全控制器，实现周期测试；安全卡 S3/S4 需配置 SS1 激活信号（X30/1）与复位信号（X30/20），确保安全功能触发时序正确。
运动配置：位置环设置电子齿轮比（如 1:2 减速箱设为 PGEAR1=2，PGEAR0=1），速度环增益（Kp=0.5-2.0，Tn=0.01-0.1s），通过 “Autotuning” 自动优化控制参数，减少跟随误差（故障 F03）。
硬件开关配置
地址与波特率：通过放大器前端按键设置 CANopen 站地址（1-99）与波特率（10-1000kbit/s），设置后需重启 24V 电源生效，波特率编码如 “25” 对应 250kbit/s，“50” 对应 500kbit/s。
扩展卡识别：Slot 1/2/3 插入扩展卡后，放大器上电自动识别，通过 DRIVEGUI “Expansion Card” 界面配置功能（如 PROFIBUS 地址设为 3，波特率 1.5Mbit/s），未识别时需检查扩展卡安装是否到位（卡扣锁定）。
