图3为主轴驱动系统的连接电路。MDS-A-SPJA系列主轴驱动器上共有9个强电接线端子和3个信号电缆插座CN1，CN2，CN3。9个强电接线端子分别为：AC 220V三相电源进线R，S，T，交-直-交变频主回路的直流侧能耗制动电阻接线端子C，P，向主轴电机供电的变频输出动力线端子U，V，W及屏蔽线接线端子PE。信号电缆CN3用于连接CNC系统及PC机，其中SE1，SE2用来接受数控系统的模拟电压指令(±10V)，SYA，SYA，SYB，SYB3，SYC与SYC3是从主轴驱动单元送回CNC的当前速度反馈信号线(6根分为A，B两相各2根，零脉冲Z相2根)，TX1，RX1，GND则分别为串行发送、接收信号线及地线，用于连接PC机的串行口，作主轴驱动单元的运行参数、准停参数预设定及主轴状态监控，正常运行时不必连接。CN2是三菱公司提供的标准电缆，用来传递主轴编码器对主轴驱动单元的速度/位置反馈信号。CN1电缆有40线之多，主要作为主轴的轴控PLC信号，被连接于数控系统PMC的I/O点，以完成CNC对主轴的状态监控及动作控制。CN1中有代表性的信号为：FA，FC，OSSEND，INCW，INCCW，INALM由主轴驱动器发向数控系统的PMC，传递主轴驱动器的当前状态，即FA与FC接通表示主轴报警，OSSEND指示主轴准停动作已经到位，INCW，INCCW，INALM则指示主轴处于正转、反转还是报警中;REDAY，SRI，SRN，OSS，EMG则由数控系统的PMC发向主轴驱动器，传递CNC对主轴的控制命令，即REDAY为就绪信号，SRI为正转命令，SRN为反转命令，OSS为准停命令，EMG为紧急停止命令。CN1电缆上还有2根线SM0与LM0，可分别与地线G间接入主轴速度表和负载表，用于数控机床的面板显示。

图3　主轴驱动系统的连接电路

    四、主轴驱动系统的参数整定

    三菱MDS-A-SPJA系列主轴驱动单元从SP001-SP384共有384个内部参数，这些参数需根据机械传动情况、电路硬件连接及运行功能要求进行合理调整。实际调试时，有的参数使用初始默认值，有的参数要与主轴系统的外部信号接线相配合，还有的参数由主传动结构及性能要求确定。加工中心主轴调试中使用的典型参数示例如下。

    SP001：准停回路增益，使用默认值。
    SP004：准停在位宽度，设置为1/16。
    SP006：准停减速率，使用默认值。
    SP007：准停位置数值，如希望主轴定位停于x°位置，可对应设置SP007=x°/360°×4096。
    SP017：主轴电机最高速度，设定为6000。
    SP019：速度设定值的加/减速时间常数，设定为30ms。
    SP025：主轴侧齿轮齿数。
    SP029：电机侧齿轮齿数，SP029与SP025的比例应按照主传动实际传动比设为1∶2。
    SP039，SP040，S0041：分别指定驱动单元容量、电机型号及能耗制动电阻型号。
    SP098，SP099，SP100：分别为速度回路增益的P，I，D项。
    SP129～SP133：按要求范围置数，指定驱动单元接受外部输入信号所使用的输入线，如通过设置SP129=1，可定义CN1的第19A引脚作为准停命令OSS输入端。
    SP178，SP179：用于速度、负载表刻度调整。SP141～SP143：按要求范围置数，指定驱动单元状态输出所使用的输出线。如通过设置SP141=0，可定义CN1的第7A引脚作为准停完成信号输出端：通过设置SO142=11，可定义CN1的第7B引脚作为驱动单元就绪的状态监控输出端。

    还有些机器数需要按位设置，如SP097，该参数按2进制共有16位，从第0位到第F位，其中第1位与第0位的组合表示准停旋转方向，置01选择正方向准停;第3位置1表示准停伺服期间主轴锁定;第5位选择编码器检测极性，置0;如其余位暂置为0，则SP097=0009H。参数整定后的加工中心主轴速度实测曲线如图4所示。图4a为主轴加速-稳速(至1000r/min)-减速过程的动态速度变化曲线，速度上升时间约为0.2s，超调量小于0.25%;图4b为主轴从1000r/min的稳定速度作定角度停止时的动态速度变化曲线，曲线中间的恒速段为位置回路控制速度，标志着主轴从速度控制模式变为位置控制模式，主轴在正常运行速度下从准停命令发出至准停定位完毕约需要0.5s，过渡过程平稳。主轴静态性能为调速范围达到3000∶10，无静差。

 
图4 主轴速度实测曲线

    实践证明，参数的合理设定可以发挥系统的智能化调谐能力，实现主轴驱动单元、CNC系统与主轴电动机协调运行，使主传动具有稳定的静态、动态性能。

    五、结束语

    我们在理论计算的指导下，为立式、卧式2台加工中心选择了主轴系统容量，完成了CNC主轴驱动系统之间的信号连接，并根据系统要求分别调整了2台主轴驱动器的内部参数，加工中心运行情况证明：主轴系统容量设计合适、信号连接正确、参数配合适当，发挥出了三菱主轴驱动系统的智能化优势，整机达到了所预期的机械加工性能要求。