在小型自动化设备、包装机械、雕刻机、上下料工位中,脉冲型伺服凭借低成本、易上手、适配各类国产 PLC 的优势被广泛使用。本文基于 SG100 系列脉冲交流伺服原厂手册,完整梳理硬件规格、端子接线、三种控制模式(位置 / 速度 / 转矩)参数配置、报警故障排查,同时结合前文 Bronze100 CODESYS PLC、工业交换机组网给出成套落地方案,全文仅做工控技术实操分享,无营销导向,适合设备调试、电气选型工程师收藏查阅。
一、SG100 脉冲伺服整体产品介绍
1.1 产品定位
SG100-P-S 为单相 220V 经济型脉冲伺服驱动器,配套 SM100 系列伺服电机,支持脉冲指令控制、RS485 Modbus 通讯,兼容增量 / 17 位单圈 / 多圈磁编码器,覆盖 400W/750W/1KW 中小功率点位运动场景,无需复杂总线配置,直接搭配晶体管输出型 CODESYS PLC 即可实现精准定位。
1.2 驱动器型号命名规则
SG100 - P - S - 750 - M17S - XX
- SG100:经济伺服系列;
- P:脉冲指令型驱动器;
- S:单相 AC220V 供电;
- 功率:400/750/1000(对应 0.4/0.75/1kW);
- 编码器:M17S (17 位单圈磁编)、M17D (17 位多圈磁编)、O25 (2500 线光编);
- XX:客户定制规格。
1.3 伺服电机命名规则
SM100-80-5-1-01-048-30-M17S-X SM100 经济电机;80 机座;极对数;电压;功率;额定转矩 ×0.1;额定转速 ×100;编码器;X 带刹车 / N 无刹车。
1.4 核心硬件参数汇总
表格
| 项目 | 技术指标 |
|---|---|
| 供电 | 单相 AC220V -15%~+10% 50/60Hz |
| 功率档位 | 400W / 750W / 1KW |
| 控制模式 | 位置 / 速度 / 转矩三种可切换 |
| 脉冲输入 | 差分 / 集电极开路两种;最大 200Kpps |
| 脉冲形态 | 脉冲 + 方向、CW/CCW、AB 正交、内部多段位置 4 种 |
| 编码器支持 | 2500 线光编、17 位单 / 多圈磁编 |
| 通讯 | 双 RJ45 RS485 接口,支持 Modbus RTU 组网 |
| IO 端口 | 6 路 DI 可编程、4 路 DO 可编程 |
| 制动 | 内置制动电阻,支持外接大功率制动电阻 |
| 保护功能 | 过压 / 欠压 / 过流 / 过载 / 超速 / 编码器故障 / IPM 模块保护 |
| 环境 | 工作 0~40℃,存储 - 40~50℃,湿度≤80% 无凝露 |
二、硬件端子与标准接线实操
2.1 驱动器主电路端子(L1/L2、U/V/W、PE、B/B1/P)
- L1、L2:单相 220V 电源输入,严禁接入 380V;
- U/V/W:电机动力线,必须一一对应,相序接错会飞车;
- PE:驱动器 + 电机外壳共地,降低电磁干扰;
- B、B1:出厂短接使用内置制动电阻;断开短接,P-B 外接制动电阻(阻值≥25Ω)。 线缆规格:主回路 1.5~4mm² 屏蔽线,控制线≥0.14mm² 屏蔽双绞线。
2.2 CN1 控制端子(DB44,脉冲 + DI/DO)
- 脉冲信号 PULS+/PULS-、SIGN+/SIGN-:支持 NPN/PNP 集电极、差分两种接线,搭配 Bronze100-T 系列晶体管 PLC 直接脉冲输出;
- 6 路 DI 默认功能:DI1 伺服使能、DI2 报警复位、DI3/4 正负驱动禁止、DI5 偏差清零、DI6 急停;全部可通过 P1 组参数自定义;
- 4 路 DO 默认:伺服就绪、定位完成、抱闸输出、报警输出,驱动继电器需并联续流二极管。
2.3 CN2 编码器端子(6Pin)
5V、0V 给编码器供电,SD+/SD - 绝对值编码器通讯,屏蔽层两端接地,线缆最长 20m,超长需加粗电源线。
2.4 CN3/CN4 RS485 通讯口
双 RJ45 级联接口,485 A/B 信号,可多台伺服手拉手组网,上位 Bronze100 PLC RS485 直接对接,实现参数读写、速度转矩通讯给定。
2.5 布线抗干扰关键规范
- 动力线与控制线分开走线,间距≥30cm,禁止同线管;
- 脉冲指令线长度≤3m,编码器线≤20m;
- 控制柜加装电源滤波器,单点粗线接地(≥3.5mm² 编织铜线);
- 继电器、接触器线圈加装浪涌吸收器。
三、三种控制模式原理与参数调试步骤
3.1 位置控制模式(最常用,脉冲指令定位)
适用场景:雕刻机、点胶机、机械手、流水线定位工位,由 Bronze100 晶体管 PLC 输出脉冲控制位移速度。
核心设置参数
- P1-00=0 切换至位置模式;
- P1-02 脉冲形态:0 脉冲 + 方向(PLC 主流)、1AB 正交、2 双脉冲;
- 电子齿轮比 P1-06~P10:匹配机械减速比,消除定位小数误差;
- P2-02 位置比例增益、P2-24 平滑滤波,抑制抖动;
- 内部多段 Pr 模式:无需上位脉冲,8 组内置位置,DI 端子触发自动走定位。
调试流程
1 无负载 JOG 点动测试电机运转; 2 设置电子齿轮,匹配丝杆 / 齿轮减速; 3 低速发送脉冲,确认转向、定位完成信号; 4 逐步增大增益,优化响应,避免共振抖动。
3.2 速度控制模式
适用场景:恒速输送、绕线机,支持 DI 多段内部速度或 485 通讯给定转速。 关键参数:P1-00=1;P4-44~47 四段内部速度;P2-00 速度比例增益、加减速 P1-26/27。
3.3 转矩控制模式
适用场景:收放卷、张力设备,限制输出扭矩,搭配速度限幅防止飞车。 关键参数:P1-00=2;P4-09~11 多段内部转矩;配套速度上限参数保护机械。
四、配套 Bronze100 CODESYS PLC 成套运动方案
4.1 硬件搭配选型
- 单轴 / 双轴点位设备:Bronze100_T_AD_E(晶体管输出,3 路高速脉冲 100KHz)+ 单台 SG100 伺服;
- 3 轴多轴设备:PLC 搭配 DT32 扩展 IO,多路脉冲同步输出;
- 多伺服 485 组网:PLC SB485 信号板 + 多台 SG100 CN3/CN4 级联;
- 上位视觉 / 触摸屏:搭配 SG-SWITCH 千兆工业交换机,以太网 Modbus TCP 组网。
4.2 PLC 脉冲接线方案
Bronze100 晶体管输出为 NPN 型,伺服 CN1 脉冲 COM 接 24V,PULS-/SIGN - 接 PLC 脉冲输出点,差分模式可长线稳定传输。
4.3 程序开发流程
1 CODESYS 新建工程,导入 Bronze100 设备库; 2 配置高速脉冲轴参数,匹配伺服电子齿轮; 3 编写脉冲输出、回零、限位逻辑; 4 伺服 RS485 接入 PLC,通过 Modbus 读写伺服报警、实时转速。
五、伺服报警代码与现场排查手册
表格
| 报警代码 | 故障原因 | 处理方案 |
|---|---|---|
| ALE01 超速 | 脉冲频率过高、电子齿轮过大、编码器异常 | 降低脉冲频率,修正齿轮,检查编码器线 |
| ALE02 过压 | 减速制动能量过高、电源电压偏高 | 加大加减速时间,加装外置制动电阻 |
| ALE03 欠压 | 输入电源不足、瞬时掉电 | 检测 220V 供电,减少频繁启停 |
| ALE04 位置超差 | 增益过低、负载卡死、扭矩不足 | 提高位置增益,检查机械卡滞,增大扭矩限制 |
| ALE09 编码器故障 | 编码线断线、接触不良 | 更换屏蔽编码器线缆,紧固接头 |
| ALE11/12 过流 / IPM 故障 | UVW 短路、电机绝缘损坏、驱动器损坏 | 断开电机空载测试,更换动力线或伺服 |
| ALE32 持续过载 | 长期超重负载、刹车未松开 | 检查机械阻力,确认抱闸 DO 输出正常 |
通用排查步骤:断电等待 5 分钟再操作;先检查接线(UVW、编码器、接地);空载 JOG 判断驱动器本体是否正常;再带负载调参。
六、三类完整工业落地应用案例(PLC + 伺服 + 交换机整套)
案例 1:小型单机点胶设备(T_AD_E PLC+750W SG100+5 口工业交换机)
设备需求
X/Y 两轴点位点胶,搭载视觉相机、触摸屏,需要精准脉冲定位,车间温度波动大。
硬件配置
- 控制器:Bronze100_T_AD_E,两路脉冲输出驱动两台 SG100-750 伺服;
- 伺服:M17S 单圈磁编,位置模式脉冲 + 方向控制;
- 组网:SG-SWITCH_GE_5 千兆交换机,PLC、视觉、触摸屏以太网通讯;
落地优势
1 CODESYS 统一编程,运动逻辑 + 视觉数据采集同一工程; 2 伺服 17 位编码器定位精度高,电子齿轮精准适配丝杆; 3 工业交换机宽温防尘,车间粉尘环境无断流; 4 伺服 RS485 接 PLC,实时读取过载、报警信息上传上位。
案例 2:流水线多工位输送(多台 SG100 485 组网 + 8 口交换机)
需求
产线 6 个输送工位独立伺服调速,MES 采集各段速度、运行状态。
方案
1 每工位 SG100 伺服 RS485 手拉手组网,PLC SB485 总线统一读写速度参数; 2 8 口千兆交换机汇聚 PLC、MES 网关、产线摄像头; 3 伺服速度模式,PLC Modbus 下发四段切换转速; 价值:总线布线简洁,减少脉冲线缆,多伺服集中监控,故障统一上报。
案例 3 绕线机张力控制(转矩模式 SG100+R_AD_E AC220V PLC)
需求
线材收卷恒张力控制,转矩模式运行,搭配模拟量采集张力传感器。 硬件:SG100 转矩模式运行,Bronze100_R_AD_E 自带 AI 采集张力模拟量,PLC 运算后 485 下发转矩参数;配套 5 口交换机远程上云监控张力曲线。
七、选型与调试避坑总结
伺服选型要点
1 短距离点位、单双轴设备:脉冲 SG100 性价比优于总线伺服; 2 有绝对定位需求选 M17D 多圈编码器,无需每次上电回零; 3 频繁启停、大惯量负载,加装外置制动电阻; 4 刹车电机必须正确配置 DO 抱闸输出延时参数 P2-53/54。
PLC 配套适配
1 脉冲控制伺服必须选用 T 系列晶体管 Bronze100,R 继电器款无高速脉冲输出; 2 超过 2 台伺服 485 组网,总线末端伺服短接 120Ω 终端电阻; 3 高速计数 / 脉冲场景,PLC 数字输入滤波调小,避免脉冲丢失。
布线与调试禁忌
1 禁止伺服动力线、脉冲线同槽,必引发定位抖动; 2 更换电机后务必重新设置 P1-05 电机型号参数; 3 伺服断电 5 分钟内禁止触碰主回路端子,残余高压危险; 4 增益不可一次性大幅上调,容易电机剧烈抖动报过流故障。