SHINKAWA VM-5C SST-2194-001-P001G
一、产品概述
SHINKAWA VM-5C SST-2194-001-P001G是一款中功率高精度伺服驱动模块，作为VM-5C系列伺服系统的核心控制单元，专为工业自动化领域中对运动控制精度与可靠性均有较高要求的场景设计。其适配新川VM-5C系列伺服电机，广泛应用于精密电子组装设备、锂电池极片切割设备、光伏组件封装设备、中端数控机床及自动化装配生产线等制造领域。
该模块核心功能是接收上位控制器（如PLC、运动控制器）的控制指令，通过高精度闭环控制算法驱动伺服电机实现转速、位置、扭矩的精准调节，并实时反馈电机运行状态与故障信息。依托新川在精密运动控制领域多年的技术积累，模块在保持VM系列一贯高精度优势的基础上，强化了中功率场景下的负载适配能力与稳定性，采用优化的功率拓扑与散热设计，可在连续高负载工况下稳定运行，同时具备丰富的接口与灵活的组态功能，能快速融入各类自动化控制系统，为设备实现“精准定位、高效驱动、安全可靠”的运动控制需求提供核心支撑。
SST-2194-001-P001G以“精准控制、中功率适配、稳定耐用、易集成运维”为显著特征。控制精度方面，支持位置、速度、扭矩三种核心模式，配合高精度编码器反馈，定位精度可达±0.002mm，速度控制精度达0.01r/min，满足多数精密制造场景需求；功率适配方面，额定输出功率1.5kW，最大瞬时功率3.0kW，可适配0.75kW-2.0kW区间的VM-5C系列电机，覆盖中功率应用主流需求；可靠性方面，内置过流、过压、过载、过热等多重保护机制，平均无故障时间（MTBF）达100000小时以上；集成性方面，兼容新川专用组态软件与主流工业通信协议，支持参数快速配置与故障实时诊断，大幅降低系统集成与运维成本。
二、技术参数
参数类别 | 规格参数 | 参数说明 |
|---|
基本电气参数 | 输入电源 | 主电路：AC 200V-240V ±10%，50/60Hz；控制电路：DC 24V ±5%；电源频率允许波动：47Hz-63Hz |
输出功率 | 额定输出功率：1.5kW；最大输出功率：3.0kW（瞬时，持续时间≤3s）；功率转换效率：≥94%（额定负载下） |
输出电流 | 额定输出电流：7.5A；最大输出电流：15A（瞬时，持续时间≤3s）；电流控制精度：±0.1A |
适配电机 | 适配新川VM-5C系列伺服电机；电机功率范围：0.75kW-2.0kW；电机极数：4极/6极；支持增量式/绝对式编码器反馈 |
控制性能参数 | 控制模式 | 支持位置控制、速度控制、扭矩控制三种独立模式，支持模式间外部信号或软件切换，切换过程无冲击 |
定位精度 | ±0.002mm（配合500线增量式编码器，减速比1:100）；脉冲指令接收频率：最高1MHz；电子齿轮比范围：1:1000 - 1000:1 |
速度控制精度 | 0.01r/min（额定转速下）；转速调节范围：0.1r/min - 3000r/min；转速波动范围：≤±0.1%（额定转速下） |
扭矩控制精度 | ±1.5%（额定扭矩下）；扭矩调节范围：0 - 150%额定扭矩；支持扭矩限制与软启动/软停止功能 |
反馈与接口参数 | 反馈接口 | 增量式编码器接口：A/B/Z相，最高支持1024线；绝对式编码器接口：SSI协议，最高支持20位分辨率；接口信号：差分信号（抗干扰） |
控制信号接口 | 数字量输入：8路光耦隔离输入（DC 24V，响应时间≤10μs），含使能、模式切换、急停等功能端子；数字量输出：4路光耦隔离输出（DC 24V），含运行状态、故障报警等反馈端子；模拟量输入：2路±10V模拟量输入（精度±0.1%），用于速度/扭矩给定 |
通信接口 | 标配RS-485接口（支持Modbus-RTU协议，波特率9600-115200bps）；可选配EtherCAT接口（周期通信延迟≤1ms）；支持与新川Servo Studio组态软件通信 |
环境与防护参数 | 环境适应性 | 工作温度：0℃ - 45℃（无冷凝）；存储温度：-20℃ - 65℃；相对湿度：20% - 85%（无凝露）；海拔高度：≤1000m（超过1000m每升高100m降额1%） |
防护与抗干扰 | 防护等级：IP20（面板安装）；散热方式：自然散热+强制风冷（温度≥55℃时风扇自动启动）；抗电磁干扰：符合IEC 61000-4-2（ESD ±8kV）、IEC 61000-4-4（EFT ±2kV）标准 |
物理参数 | 尺寸与安装 | 尺寸：190mm×130mm×260mm（长×宽×高，含安装耳）；安装方式：面板式安装/35mm标准导轨安装；重量：约2.8kg；外壳材质：铝合金（散热型） |
三、功能特点
1. 多模式精准控制，适配多元场景需求
SST-2194-001-P001G搭载高性能32位数字信号处理器（DSP）与优化的PID闭环控制算法，可根据不同制造场景灵活切换控制模式，实现全场景精准控制。在精密电子组装设备的芯片贴装工序中，采用位置控制模式，配合1024线增量式编码器与减速机构，实现贴装头±0.002mm的定位精度，确保芯片与基板焊盘精准对齐，贴装良率达99.8%以上；在锂电池极片切割设备中，采用速度控制模式，转速控制精度达0.01r/min，保证切割刀盘匀速转动，极片切割尺寸误差控制在±0.01mm以内；在自动化装配生产线的压装工序中，采用扭矩控制模式，通过精准控制压装扭矩（精度±1.5%），避免过压损坏零部件或欠压导致装配不牢固。
模块支持脉冲指令、模拟量指令、通信指令三种控制信号输入方式，可适配步进脉冲控制器、PLC模拟量控制、总线通信控制等多种上位控制架构。其中电子齿轮比可在1:1000至1000:1范围内任意调节，能匹配不同脉冲当量的上位控制器，无需额外增加脉冲分频/倍频模块，大幅提升系统适配灵活性。同时，模块具备“软启动/软停止”功能，可通过参数设置启动/停止时间（0.1s-10s），避免电机启停时的冲击扭矩对机械结构造成损伤。
2. 中功率高效驱动，平衡性能与能耗
针对中功率应用场景，模块采用先进的IGBT功率器件与优化的三相桥式逆变拓扑结构，功率转换效率达94%以上（额定负载下），在输出1.5kW额定功率驱动电机运行时，自身功耗仅约90W，有效降低设备整体能耗与散热负担。其宽范围输入电压设计（AC 200V-240V ±10%）可适配不同地区电网电压波动，在电压波动较大的工业现场仍能稳定输出功率，避免因电压不稳导致的电机转速波动或停机。
模块具备智能负载适配功能，可根据电机实时负载调整输出功率，当负载低于额定负载50%时，自动进入节能模式，降低开关频率与待机功耗，较传统驱动模块节能15%-20%，尤其适用于锂电池生产等长时间连续运行的场景，能显著降低生产能耗成本。在光伏组件封装设备的硅片传输机构驱动中，模块可根据传输硅片的重量变化（空载/满载）实时调节输出功率，既保证满载时的传输动力，又避免空载时的能源浪费。
3. 多重保护与诊断，保障系统安全运行
模块内置硬件与软件双重保护机制，全面覆盖电气与运行故障，为设备安全运行提供多重保障。硬件保护方面，具备过流保护（瞬时电流≥15A时10μs内切断输出）、过压保护（输入电压≥264V时触发）、欠压保护（输入电压≤180V时触发）、过热保护（模块温度≥75℃时触发）、电机短路保护及编码器故障保护，可快速响应故障并切断动力输出，避免模块、电机及机械结构损坏；软件保护方面，支持过载保护（负载≥150%额定负载且持续3s时触发）、位置超程保护（电机运行超出设定范围时触发），同时具备故障记忆功能，可存储最近50条故障信息（含故障类型、发生时间、故障时电流/电压参数）。
诊断功能方面，通过新川Servo Studio组态软件可实时监测电机转速、输出电流、扭矩、模块温度等16项运行参数，生成参数变化曲线，便于运维人员分析设备运行状态；当发生故障时，模块故障指示灯（FAULT）红色常亮，同时通过数字量输出端子或通信接口向上位系统发送报警信号，运维人员可通过软件读取故障日志，快速定位故障原因（如过流故障可区分是电机短路还是负载过大），故障处理时间从传统的1小时缩短至15分钟以内。
4. 灵活集成与适配，提升系统搭建效率
作为VM-5C系列标准驱动模块，SST-2194-001-P001G采用标准化接口与结构设计，可直接适配VM-5C系列0.75kW-2.0kW各规格伺服电机，无需额外配置适配电阻或转接模块，降低系统集成复杂度。模块支持面板式与导轨式两种安装方式，标准化安装孔位与35mm标准导轨适配，可快速融入各类设备控制柜布局，安装时间较传统模块缩短30%。
通信与控制适配方面，模块标配RS-485接口并支持Modbus-RTU协议，可与西门子S7-200SMART、三菱FX5U等主流PLC无缝通信；可选配EtherCAT工业以太网接口，满足高速总线控制需求，周期通信延迟≤1ms，适配多轴协同控制场景。其配套的新川Servo Studio组态软件提供图形化操作界面，支持控制模式配置、参数调节、运行监控、故障诊断及参数备份/恢复，支持离线配置与在线调试，更换模块时可通过备份文件一键恢复参数，调试时间控制在30分钟以内。在老旧设备升级改造场景中，模块可直接替换传统驱动模块，利用标准化接口快速完成接线与调试，无需对机械结构与控制程序大幅修改。
5. 稳定耐用结构，适配工业复杂环境
模块采用铝合金外壳设计，不仅具备优异的散热性能（热传导系数≥200W/(m·K)），可快速传导运行时产生的热量，还能抵御工业现场的振动与冲击（抗振动等级：10-500Hz，1.5g；抗冲击等级：10g，11ms），适应自动化生产线的振动环境。外壳防护等级达IP20，配合表面防尘网设计，可有效防止手指或异物进入模块内部，避免粉尘堆积导致的元器件短路，适用于电子组装、锂电池等洁净度要求较高的场景。
散热系统采用“自然散热+强制风冷”智能控制策略，当模块温度低于55℃时风扇停止运行，减少噪音与能耗；当温度≥55℃时风扇自动启动，风力随温度升高而增强，确保模块在45℃高温环境下仍能满负载运行，风扇使用寿命达30000小时以上。模块内部电子元器件均经过-40℃-85℃高低温老化测试与1000小时连续运行测试，平均无故障时间（MTBF）达100000小时以上，可满足工业设备24小时连续运行的可靠性需求。
四、安装与调试指南
1. 安装操作步骤
- 安装前准备：确认模块型号为SHINKAWA VM-5C SST-2194-001-P001G，外观无破损、接口无变形、指示灯无损坏；准备安装工具（十字螺丝刀、扭矩扳手、压线钳、万用表、绝缘电阻测试仪）、安装支架/导轨、动力电缆（3×1.5mm²铜芯电缆）、控制电缆（屏蔽双绞线）、编码器电缆（专用屏蔽电缆）、绝缘胶带、标签纸；检查安装环境：温度0℃-45℃，湿度20%-85%，无粉尘、腐蚀性气体、强电磁干扰源（如变频器、高压电缆），安装位置通风良好，预留至少15cm散热空间。
- 模块固定：面板式安装：将模块贴合设备面板安装位置，对齐安装孔，用M4螺丝穿过安装耳固定，扭矩扳手拧紧至1.5-2.0N·m，确保模块牢固无松动；导轨式安装：将35mm标准导轨固定在控制柜支架上，将模块顶部卡扣对准导轨，平稳推入直至听到“咔嗒”声，轻拉模块确认锁定牢固。安装后需保证模块外壳与周围金属部件无接触，避免短路。
- 电缆连接：动力电缆连接：断开主电源，用绝缘电阻测试仪检测动力电缆绝缘电阻（≥1MΩ）；将AC 200V-240V电源L、N线接入模块主电路输入端子（标记“L”“N”），PE线接入接地端子（标记“PE”），端子螺丝拧紧至1.2-1.5N·m；模块输出端子（“U”“V”“W”）与电机U、V、W端子对应连接，严禁接反相序。控制电缆连接：DC 24V控制电源接入模块“DC24V+”“DC24V-”端子；上位控制器控制信号（脉冲、模拟量）通过屏蔽双绞线接入对应端子，屏蔽层单端接地（接地电阻≤1Ω）。编码器电缆连接：电机编码器电缆接入模块编码器接口，按引脚定义对应连接（电源、A/B/Z相、接地），屏蔽层与模块PE端子连接。
- 接线检查：用万用表检测动力电缆相序（避免U、V、W接反），控制电缆与编码器电缆引脚对应关系；用绝缘电阻测试仪检测所有电缆对地绝缘电阻（≥1MΩ）；整理电缆，用扎带固定在电缆线槽内，避免与运动部件接触，标记电缆功能（如“动力输入-L线”“编码器反馈-A相”）。
- 安装后检查：手动晃动模块与电缆，确认无松动；检查指示灯、接口无遮挡；清理安装现场，确保控制柜内无杂物。
2. 调试操作流程
- 调试前准备：接通控制回路电源，观察模块电源指示灯（PWR）是否绿色常亮；启动新川Servo Studio软件，通过RS-485接口连接模块，在“设备搜索”界面确认模块型号识别正确，通信状态正常。若PWR灯不亮，检查控制电源接线；若通信失败，核对通信参数（地址、波特率）。
- 参数配置：进入“参数设置”界面，配置核心参数——电机参数：选择适配的VM-5C电机型号，软件自动加载电机默认参数（如额定转速、定子电阻），手动输入编码器类型与分辨率；控制模式参数：根据场景选择控制模式，位置模式设置电子齿轮比与脉冲类型，速度模式设置转速上下限，扭矩模式设置扭矩限制值；保护参数：设置过流、过压、过热保护阈值（建议采用默认值）；通信参数：配置RS-485地址（1-247）与波特率（如9600bps）。参数配置后点击“写入”并重启模块生效。
- 电机自整定：在软件“调试工具”界面点击“电机自整定”，选择“静态自整定”，模块自动检测电机电感、转动惯量等参数并优化PID，自整定完成后显示“成功”；若自整定失败，检查电机接线与负载是否过重。
- 运行测试：点动测试：软件发送正/反转点动指令（转速50r/min），观察电机运行方向是否正确（反向可交换U、V相序），运行是否平稳无异响；精度测试：位置模式下发送目标位置指令（如10mm），通过软件读取实际位置反馈，确认定位误差≤±0.002mm；负载测试：施加额定负载，运行30分钟，监测模块温度≤60℃，输出电流稳定无波动。
- 系统联调：将模块与上位控制器（如PLC）建立通信，通过控制器发送控制指令，测试模块响应是否准确（如PLC发送位置指令后电机精准到位）；模拟故障场景（如断开编码器电缆），检查模块是否触发报警并记录故障日志；连续运行24小时，确认无异常后完成调试。
3. 日常维护与故障处理
3.1 日常维护规范
- 日常巡检：每日开机前检查模块指示灯状态，确认PWR灯常亮、无故障报警；运行中每2小时用红外测温仪检测模块表面温度（≤60℃），检查风扇运行是否正常；每周清理模块表面与防尘网粉尘（用干燥毛刷或压缩空气，压力≤0.2MPa）。
- 定期维护：每月检查电缆连接牢固性，重新拧紧端子螺丝；每季度通过软件备份模块参数，清除历史故障日志；每半年测试保护功能（如人为触发过流保护，检查是否正常报警）；每年更换散热风扇（即使运行正常），检查内部电容老化情况。
- 停机维护：设备停机超过15天，断开模块电源，覆盖防尘罩；重新开机前检测绝缘电阻与电源电压，确认正常后再通电。
3.2 常见故障处理
故障现象 | 可能原因 | 处理步骤 | 注意事项 |
|---|
PWR灯不亮，电机无反应 | 1. 控制电源未接通；2. 电源电缆接触不良；3. 模块电源电路故障 | 1. 用万用表检测DC 24V与AC 200V电源是否正常；2. 断开电源，重新插拔电源电缆并拧紧端子；3. 更换备用模块测试，确认故障后联系新川售后 | 检测电源需断电操作；更换模块必须用同型号原厂产品 |
FAULT灯常亮，电机不运行 | 1. 电机短路或过载；2. 编码器接线错误；3. 过压/欠压；4. 过热 | 1. 读取故障日志，过流则检查电机绕组与负载；2. 检查编码器接线与引脚定义；3. 检测输入电压是否在200V-240V范围内；4. 清理防尘网，检查风扇运行 | 故障未排除前禁止复位运行；电机绕组检测需断电 |
电机运行抖动，精度超差 | 1. 电机相序错误；2. 编码器信号干扰；3. PID参数不当；4. 机械卡阻 | 1. 交换电机U、V相序重新测试；2. 检查编码器屏蔽层接地，远离动力电缆；3. 重新执行电机自整定优化PID；4. 检查机械传动部件，排除卡阻 | 调整相序需断电；机械检查需断开电机动力电源 |
通信失败，软件无法连接 | 1. 通信电缆接触不良；2. 通信参数不匹配；3. 接口故障；4. 总线干扰 | 1. 重新插拔通信电缆，检查屏蔽层接地；2. 核对地址、波特率、协议类型；3. 更换通信接口或电缆测试；4. 总线末端安装120Ω终端电阻 | 通信参数需与上位系统一致；终端电阻仅安装在总线末端 |
