SHINKAWA MP-2W2
一、概述
SHINKAWA MP-2W2是高精度双轴伺服驱动控制器，是面向电子制造、精密机械加工、半导体封装等高端领域的核心控制设备，广泛应用于贴片机定位控制、激光加工设备运动驱动、半导体晶圆搬运机械臂控制、精密印刷机双轴同步驱动等场景。该设备作为双轴协同控制的核心，采用先进的伺服控制算法与多核处理架构，可同时驱动两台伺服电机实现高精度位置、速度及转矩控制，通过双轴联动功能满足复杂轨迹运动需求（如圆弧、直线插补），为设备的高精密运行提供稳定可靠的控制支撑。
以“高精度、高响应、易集成”为核心优势，采用32位多核处理器与16位高精度编码器信号采集电路，位置控制精度可达±0.001mm（搭配线性编码器时），速度响应频率达1kHz，可快速响应外部指令变化。设备支持多种主流通信协议与控制模式，兼容脉冲指令、模拟量指令及总线控制，能无缝适配三菱、西门子、发那科等品牌的PLC及运动控制器，同时具备完善的故障诊断与保护功能，可在过载、过压、编码器故障等异常工况下快速停机保护，保障设备与人员安全。其紧凑式机身设计适配工业设备的狭小安装空间，模块化接口布局简化了接线与维护流程，是实现精密设备自动化升级的关键组件。
二、技术参数
参数类别 | 规格参数 | 说明 |
|---|
基本控制参数 | 控制轴数 | 2轴独立控制/双轴联动控制，支持轴间同步、插补功能 |
控制模式 | 位置控制、速度控制、转矩控制（三种模式可通过参数切换或外部信号切换）；支持点对点定位、轨迹插补（直线、圆弧插补）、电子凸轮、电子齿轮同步控制 |
位置控制精度 | 脉冲指令控制：±1个脉冲；搭配17位增量式编码器：±0.005mm；搭配23位绝对式编码器：±0.001mm；线性编码器适配时：±0.0005mm |
速度控制范围 | 0.1rpm-3000rpm（连续可调）；速度波动范围：≤±0.1%（额定速度下） |
驱动能力参数 | 适配电机功率 | 单轴适配0.1kW-2.0kW伺服电机；双轴同时工作时总功率≤3.0kW（220V AC输入） |
输出电压/电流 | 输出电压：0-220V AC（三相）；单轴额定输出电流：10A（有效值）；单轴最大输出电流：20A（峰值，持续时间≤3s） |
转矩输出能力 | 额定转矩：0.32N·m-6.37N·m（对应0.1kW-2.0kW电机）；最大转矩：3倍额定转矩（持续时间≤3s） |
响应性能 | 速度响应频率：1kHz；位置环带宽：500Hz；转矩响应时间：≤1ms |
输入/输出与通信参数 | 指令输入方式 | 脉冲指令：差分信号（A/B相脉冲、脉冲+方向），最高脉冲频率1MHz；模拟量指令：0-10V DC（对应速度/转矩指令），精度±0.1% FS；数字量指令：16路隔离数字量输入（干/湿接点） |
反馈信号输入 | 支持增量式编码器（5V差分，最高1MHz）、绝对式编码器（SSI协议、EnDat 2.2协议）、线性编码器（Heidenhain协议适配）；每轴独立编码器接口 |
数字量输出 | 12路隔离数字量输出（晶体管输出，NPN型），最大输出电流500mA，响应时间≤1ms；可配置为报警输出、定位完成、速度到达等状态信号 |
通信接口 | 1路EtherCAT总线接口（支持CoE协议，周期通信≤1ms）；1路Modbus RTU接口（RS485，波特率1200-115200bps）；1路USB接口（用于参数配置与程序下载）；1路CANopen接口（可选配） |
电源与功耗参数 | 供电规格 | 主电路电源：单相/三相220V AC（允许波动范围±10%），50/60Hz；控制电路电源：DC 24V（允许波动范围18-30V），电流≤1A |
功耗指标 | 空载功耗：≤50W；额定负载功耗：≤3.5kW（双轴2.0kW电机满负荷运行）；待机功耗：≤10W |
环境与可靠性参数 | 环境适应性 | 工作温度：0℃-40℃（无冷凝）；存储温度：-20℃-60℃；相对湿度：20%-80%（无凝露）；防护等级：IP20（机身）、IP65（连接器部分，需搭配专用接头） |
可靠性指标 | 平均无故障时间（MTBF）：≥200,000小时；使用寿命：≥10年；抗电磁干扰：IEC 61000-4-2（ESD ±8kV接触放电）、IEC 61000-4-4（EFT ±2kV） |
物理参数 | 尺寸与安装 | 尺寸：180mm×150mm×80mm（长×宽×高）；安装方式：DIN导轨安装/面板安装；机身材质：铝合金（阳极氧化）；重量：约1.8kg |
三、功能特点
1. 双轴协同控制，高精度轨迹运行保障
MP-2W2核心优势在于双轴协同控制能力，通过多核处理器并行处理双轴控制算法，实现高精度同步与轨迹插补。在贴片机应用中，设备可控制X轴与Y轴伺服电机实现直线插补，带动贴片头按预设路径快速移动，位置控制精度达±0.001mm，确保贴片精度满足0201规格元器件的贴装要求；在激光切割设备中，支持圆弧插补功能，控制双轴驱动激光头沿圆形轨迹运动，轨迹误差≤0.002mm，适配精密零件的环形切割需求。设备具备电子齿轮与电子凸轮功能，电子齿轮可实现双轴速度按固定比例同步（如主轴转速1000rpm时从轴按1:2比例运行），适用于印刷机的滚筒同步驱动；电子凸轮可模拟机械凸轮曲线，通过参数设置实现非匀速同步运动，替代传统机械凸轮，减少设备维护成本。双轴控制支持“主从控制”模式，可设定某一轴为主轴，另一轴跟随主轴运动，跟随误差≤1个脉冲，满足流水线多设备协同运行需求。
2. 多模式控制与指令适配，系统集成灵活高效
设备支持位置、速度、转矩三种核心控制模式，且模式切换便捷，可通过参数配置固定模式，或通过外部数字量信号实现实时切换。在半导体晶圆搬运场景中，取料阶段采用转矩控制模式（设定固定转矩避免夹伤晶圆），搬运阶段切换为速度控制模式（快速移动提升效率），定位阶段切换为位置控制模式（精准放置），三种模式无缝切换确保作业高效与安全。指令输入方式多样化，脉冲指令支持最高1MHz差分信号，适配高精度PLC的脉冲输出；模拟量指令0-10V DC可直接接入电位器或模拟量控制器，用于简易速度调节；数字量指令通过16路隔离输入接口接收启停、急停、模式切换等信号，适配现场操作按钮或PLC输出。设备兼容多种编码器反馈信号，增量式编码器满足常规精度需求，绝对式编码器支持断电位置记忆，线性编码器适配超精密运动控制，用户可根据场景精度需求灵活选择，无需更换驱动控制器，降低系统升级成本。
3. 高速总线通信，实时控制响应迅速
MP-2W2搭载EtherCAT高速总线接口，支持CoE（CANopen over EtherCAT）协议，通信周期可低至1ms，实现与上位运动控制器的实时数据交互。在多轴联动系统中，上位控制器通过EtherCAT总线同时向多个MP-2W2设备下发控制指令，各设备同步响应，轴间同步误差≤0.1ms，满足大型设备多轴协同需求；总线通信支持数据批量传输，可同时上传双轴位置、速度、转矩及故障状态等数据，上传周期与控制周期一致，便于上位系统实时监控设备运行状态。设备同时配备Modbus RTU接口，可与PLC或HMI通过RS485总线通信，实现参数读取、指令下发等功能，适用于中小规模控制系统；USB接口支持与电脑直连，通过新川专用组态软件快速完成参数配置、程序下载与故障诊断，无需额外通信模块，简化调试流程。总线通信具备故障重连功能，当通信链路中断后，设备可维持当前运行状态或执行预设安全动作（如减速停机），通信恢复后自动重新连接，确保生产连续性。
4. 完善保护与诊断，运行安全稳定
设备内置全方位保护机制，覆盖电气故障、机械故障等多种异常场景，保障设备与人员安全。电气保护方面，具备过压保护（主电路电压＞264V AC时触发）、欠压保护（主电路电压＜198V AC时触发）、过流保护（输出电流＞20A峰值时触发）、过载保护（持续过载150%时3s内触发）、过热保护（散热器温度＞75℃时触发），触发保护后设备立即停止输出并输出报警信号；机械保护方面，支持硬件急停接口（无源干接点），急停信号接入后0.5ms内切断电机动力输出，同时具备软限位功能，可通过参数设置电机运行的正负极限位置，避免机械碰撞。诊断功能全面，通过组态软件可实时监测双轴电流、电压、温度、位置偏差等运行参数，当参数超出正常范围时发出预警；内置故障日志存储功能，可记录500条故障信息（含故障类型、发生时间、故障时运行参数），支持故障代码查询与日志导出，便于运维人员快速定位故障原因，如故障代码E01表示过流故障，可通过日志查看故障时的电流值，判断是电机短路还是负载过大导致。
5. 紧凑设计与便捷运维，安装调试高效省心
设备采用紧凑式机身设计，尺寸仅180mm×150mm×80mm，重量约1.8kg，支持DIN导轨或面板安装，可轻松嵌入贴片机、激光加工机等设备的狭小电控柜内，节省安装空间。接口布局模块化，主电路电源、控制电路电源、编码器接口、数字量I/O接口分区排列，标识清晰，接线时可快速区分，同时配备防错插设计（不同接口采用不同规格接头），避免接线错误导致的设备损坏。运维方面，机身正面配备LED状态指示灯组，包括电源灯、运行灯、报警灯及双轴状态灯，可直观显示设备运行状态，如报警灯红色常亮表示存在故障，某一轴状态灯闪烁表示该轴处于运行中；通过USB接口连接电脑后，使用新川组态软件可实现参数备份与恢复、程序上传与下载、实时监控与校准等功能，软件界面支持中文显示，操作流程可视化，如位置控制参数配置时，可通过图形化界面输入定位目标值、加速时间、减速时间等参数，无需记忆复杂参数代码。设备支持在线自诊断功能，通电后自动检测编码器、电源、通信接口等关键部件，检测通过后运行灯亮起，检测失败则通过报警灯与故障代码提示，简化开机检查流程。
四、操作指南
1. 安装操作步骤
- 安装前准备：确认设备型号为SHINKAWA MP-2W2，外观无破损、接口无弯曲氧化；准备安装工具（DIN导轨卡扣、十字螺丝刀、扭矩扳手）、组态软件、接线图纸、伺服电机及配套编码器线缆；检查电控柜内安装空间满足尺寸要求，通风良好，远离高温热源与强电磁干扰源（如变频器）。
- 设备安装：根据安装方式选择DIN导轨安装或面板安装——DIN导轨安装：将设备卡扣对准导轨，用力推入直至卡扣卡紧，确保设备无松动；面板安装：用螺丝将设备固定在面板预设安装孔位，扭矩0.8-1.0N·m。安装完成后检查设备与周围元器件间距≥50mm，确保散热良好。
- 接线操作：按接线图纸依次连接线缆，严格区分主电路与控制电路——主电路：接入单相/三相220V AC电源，连接伺服电机动力线缆，区分U、V、W三相，确保相序正确；控制电路：接入DC 24V控制电源，连接急停信号线缆（接入硬件急停接口）；反馈回路：连接伺服电机编码器线缆至对应轴的编码器接口，确保信号线与电源线分开布线；通信与I/O：连接EtherCAT或Modbus RTU通信线缆，接入数字量输入（如启停按钮）与输出（如报警指示灯）线缆。接线完成后整理线缆，用扎带固定，主电路线缆与控制线缆分开绑扎，避免干扰。
- 上电检查：首次上电前，用万用表测量主电路电源电压（220V AC±10%）、控制电路电源电压（24V DC±10%），确认无过压或欠压；检查电机动力线缆相序是否正确，编码器线缆接线是否牢固；闭合控制电路电源，观察设备电源灯是否绿色常亮，无报警灯亮起；闭合主电路电源，设备运行灯闪烁后常亮，表明自检通过。
- 初始调试：通过USB接口连接设备与电脑，启动组态软件并建立通信连接；读取设备默认参数，确认控制模式、编码器类型等基础参数与实际应用匹配；进行电机识别（软件“电机自动识别”功能），设备自动读取电机型号与参数，识别成功后提示“识别完成”，若失败检查电机线缆连接。
2. 组态配置流程
- 软件启动与通信建立：安装新川伺服组态软件（V3.0及以上版本），打开软件后选择“通信设置”，接口类型选择“USB”，点击“搜索设备”，识别到MP-2W2后点击“连接”，成功后软件状态栏显示“已连接”。
- 基础参数配置：进入“基础参数”界面，配置核心参数——控制模式：根据场景选择“位置控制”“速度控制”或“转矩控制”，如贴片机选择“位置控制”；编码器类型：选择接入的编码器类型（如“23位绝对式编码器”）；电机参数：若未自动识别，手动输入电机功率、额定转速、额定转矩等参数；轴参数：设置双轴编号（轴1、轴2）及轴间关系（独立控制/主从控制）。
- 控制参数配置：根据选择的控制模式配置对应参数——位置控制：进入“位置参数”界面，设置定位方式（“点对点定位”）、加速时间（如100ms）、减速时间（如100ms）、定位完成精度（如±0.001mm）、软限位位置（正负极限位置值）；速度控制：进入“速度参数”界面，设置额定速度（如1000rpm）、加速时间、减速时间、速度波动允许范围；转矩控制：进入“转矩参数”界面，设置额定转矩、最大转矩、转矩限制方式。
- 通信与I/O配置：进入“通信参数”界面，配置EtherCAT或Modbus RTU参数——EtherCAT：设置节点ID、通信周期（如1ms）、协议类型（CoE）；Modbus RTU：设置从站地址、波特率（如9600bps）、数据位、停止位；进入“I/O参数”界面，配置数字量输入（如DIN1设为“启停信号”）、数字量输出（如DOUT1设为“定位完成信号”）。
- 联动与插补配置（双轴协同场景）：进入“双轴配置”界面，选择“双轴联动”模式，设置插补类型（“直线插补”或“圆弧插补”）；直线插补：输入起点与终点坐标、运行速度；圆弧插补：输入圆心坐标、半径、圆弧方向（顺时针/逆时针）、运行速度；设置电子齿轮或电子凸轮参数（如主从轴速度比1:2）。
- 参数下载与测试：配置完成后点击“参数下载”，将参数写入设备，下载完成后设备重启；进入“在线监控”界面，点击“点动测试”，分别点动轴1、轴2，观察电机运行方向与速度是否正常，若方向相反可通过参数修改相序；进行定位测试（位置控制模式），输入目标位置后点击“启动”，观察电机是否精准定位，通过软件查看定位误差是否在允许范围内；测试完成后备份参数至电脑，命名为“MP-2W2_贴片机配置_20251119”。
3. 日常操作规范
- 开机操作：每日开机前检查电控柜通风风扇是否正常运行，设备散热孔无粉尘堵塞；依次闭合控制电路电源、主电路电源，观察设备电源灯、运行灯正常亮起，无报警提示；通过组态软件读取设备状态参数（电流、电压、温度），确认无异常后启动运行程序。
- 运行监控：运行过程中每小时查看设备指示灯状态，确保无报警灯亮起；通过HMI或组态软件监控双轴位置、速度、转矩等参数，确认参数在正常范围内（如电流≤额定电流100%）；观察电机运行是否平稳，无异常噪音或剧烈振动，若有异常立即按下急停按钮。
- 参数修改：修改参数前必须备份当前参数配置文件；在“离线编辑”模式下修改参数，修改完成后执行“参数校验”，确认无逻辑错误（如加速时间＜减速时间）；选择设备停机时段下载参数，下载后进行空载测试，确认运行正常后再投入负载运行；记录修改内容、原因及时间，由操作人员与负责人签字确认。
- 停机操作：正常停机时先停止运行程序，待电机完全停止后，依次断开主电路电源、控制电路电源；紧急停机时直接按下硬件急停按钮，故障排除后顺时针旋转急停按钮复位，重新开机前需检查设备状态；长时间停机（超过7天）需断开所有电源，关闭电控柜柜门，做好防尘防潮措施。
4. 常见故障处理操作
故障现象 | 可能原因 | 处理步骤 | 注意事项 |
|---|
电源灯不亮，设备无反应 | 1. 控制电路电源未接入或电压异常；2. 电源接口松动或线缆断裂；3. 设备内部电源模块故障 | 1. 用万用表测量控制电路电源电压（24V DC±10%），不足则检查电源适配器；2. 重新插拔电源线缆，检查接头是否牢固，更换备用线缆测试；3. 更换备用设备，若恢复正常则原设备返厂维修 | 测量电压时需断电操作，避免短路；更换设备需为同型号MP-2W2，确保参数一致 |
报警灯亮，报“编码器故障”（代码E05） | 1. 编码器线缆接线错误或松动；2. 编码器损坏；3. 编码器接口故障；4. 干扰导致信号异常 | 1. 断电检查编码器线缆接线，对照图纸确认A、B、Z相及电源线连接正确，重新紧固接头；2. 更换备用编码器测试，若故障消失则原编码器损坏；3. 将编码器接入另一轴接口，若正常则为原接口故障；4. 检查编码器线缆与主电路线缆是否分开布线，增加屏蔽措施 | 编码器接线需断电操作；更换编码器需与电机型号匹配；屏蔽线需可靠接地 |
电机运行时振动剧烈，噪音大 | 1. 电机相序错误；2. 控制参数不匹配（如增益过大）；3. 电机轴承损坏；4. 机械负载卡阻 | 1. 断电交换电机动力线缆U、V相，重新开机测试；2. 进入组态软件“增益参数”界面，降低位置环增益与速度环增益；3. 断开电机与负载连接，空载运行电机，若仍振动则电机轴承损坏，需更换；4. 检查机械负载，排除卡阻、异响问题 | 调整增益参数需逐步进行，避免一次性大幅修改；更换电机需为同型号且重新进行电机识别 |
位置控制精度不足，偏差超±0.001mm | 1. 编码器精度不足；2. 控制参数未优化（如定位完成精度设置过大）；3. 机械间隙过大；4. 负载波动 | 1. 确认编码器类型为23位绝对式或线性编码器，若精度不足则升级编码器；2. 进入“位置参数”界面，减小定位完成精度阈值（如设为±0.0005mm），优化加速/减速时间；3. 检查机械传动机构（如丝杠），消除间隙；4. 稳定负载，避免运行中负载突变 | 参数优化需在空载测试合格后再带负载测试；机械间隙调整需由专业人员操作 |
通信中断，软件无法连接设备（EtherCAT） | 1. 通信线缆松动或断裂；2. 节点ID配置错误；3. 总线拓扑错误（如未接终端电阻）；4. 总线冲突 | 1. 重新插拔EtherCAT线缆，检查接头牢固，更换备用线缆；2. 进入“通信参数”界面，确认节点ID与上位控制器配置一致；3. 检查总线末端设备是否接入终端电阻（120Ω），拓扑为线性或环形；4. 断开其他总线设备，单独连接MP-2W2测试，排查冲突设备 | EtherCAT总线需使用专用屏蔽线缆；环形拓扑需启用冗余功能；终端电阻仅需在总线末端接入 |
