三菱PLC程序编程伺服系统升级改造-精一控自动化公司案例

三菱A1SD75P3-S3+三菱伺服MR-J70MA+HA-ME73B升级为MR-J4-70A+HG-KR73BJ

一、项目背景

*相电子科技(东莞)有限公司某自动化设备原有三菱伺服控制系统一套，主控三菱A2USHcPu-S1，由AnS系列位控模块A1SD75P3-S3、伺服驱动器MR-J70MA及配套伺服电机HA-ME73B组成，用于设备的多轴定位控制。其中，MR-J70MA（属MELSERVO-J系列）与HA-ME73B电机已停产多年，实际运行中出现伺服驱动器故障报警、Z轴伺服有时突然失控危险降落，电机响应迟缓等问题，备件市场难以采购到货，严重影响产线正常运行。

经综合评估，决定对原伺服系统进行全面升级。本次升级的核心任务是：保留原三菱PLC A2USHcPu-S1 PLC及A1SD75P3-S3位控模块的主体架构，将伺服驱动器由MR-J70MA更换为新型号MR-J4-70A，将伺服电机由HA-ME73B更换为三菱J4系列配套的HG-KR73BJ，并对相关参数和程序进行适配性调整。三菱PLC程序编程服务

三菱PLC A2USHcPu-S1控制系统，东莞三菱PLC程序编程服务

A6TBXY36 SINK INPUTOUTPUT 

二、新旧设备技术对比

本次升级涉及三组设备的替换，新旧设备关键参数对比如下：

部件	原设备	新设备	升级要点
位控模块	A1SD75P3-S3（保留）	A1SD75P3-S3（保留）	不更换，仅调参适配
伺服驱动器	MR-J70MA（停产）	MR-J4-70A	接口类型改为通用脉冲型
伺服电机	HA-ME73B（停产）	HG-KR73BJ	编码器分辨率升至22位惯量更低动态响应更好

1. 位控模块：A1SD75P3-S3

该模块为三菱AnS系列3轴定位模块，支持差动和集电极开路输出，最大输出指令频率可达 400Kpps（差动模式）和200Kpps（集电极开路模式），具备2轴线性插补和圆弧插补功能，定位数据可达3轴。原系统为A1SD75P3-S3配合带MR-J70MA使用；本次升级后，A1SD75P3-S3改为通过 CN1通用接口 向MR-J4-70A发送脉冲指令，控制精度和响应速度基本不变。三菱PLC程序编程服务公司

2. 伺服驱动器：MR-J70MA → MR-J4-70A

• MR-J70MA：额定输出0.75kW，电源为三相AC220V，适用于HA-ME系列电机。
• MR-J4-70A：同样为额定输出0.75kW的伺服驱动器，采用通用脉冲接口，支持脉冲列指令位置控制，最大指令脉冲频率可达 4Mpps，兼容参数设置软件 MR Configurator2，调试更加便捷。

接口变化的兼容性处理：原MR-J70MA与位控模块通信，而新MR-J4-70A采用通用的脉冲输入接口（CN1）。升级时，将位控模块A1SD75P3-S3的 差动脉冲输出线（PULSE/SIGN） 连接到MR-J4-70A的CN1端子的差动脉冲输入引脚（例如引脚3、4、5、6对应A相/B相），即可实现指令脉冲信号的传输。此为三菱官方推荐的升级改造方案.

3. 伺服电机：HA-ME73B → HG-KR73BJ

• HA-ME73B：额定输出0.75kW，额定转速3000r/min，最大转速6000r/min，内置增量编码器（分辨率4000p/rev）。
• HG-KR73BJ：额定输出0.75kW（750W），额定转矩2.4N·m，最大转矩为额定值的350%（约8.4N·m），额定转速3000r/min，最大转速6000r/min，内置 22位高分辨率绝对/增量共用编码器（分辨率4194304p/rev），标准配备电磁制动器，防护等级IP65。

适配性说明：HG-KR73BJ是MR-J4-70A驱动器的官方配套电机，具备最优的电机常数匹配，无需手动设置电机参数，伺服调试软件会自动识别并配置

三、改造技术方案

3.1 系统连接方案

改造后的系统架构如下：

• 上位控制端：三菱AnS系列PLC → 安装A1SD75P3-S3位控模块
• 指令传输方式：位控模块通过 差动脉冲输出（400Kpps）向MR-J4-70A发送位置指令
• 伺服驱动器：MR-J4-70A接收脉冲指令后驱动HG-KR73BJ电机
• 编码器反馈：HG-KR73BJ电机内置22位编码器，通过专用编码器电缆将位置/速度反馈信号送回MR-J4-70A，形成全闭环控制
• 电机电源：三相AC200V经MR-J4-70A变换后供给HG-KR73BJ

3.2 连接器引脚对应关系

将A1SD75P3-S3的 CN1端子（36针）差动脉冲输出 连接到 MR-J4-70A的 CN1端子（50针）脉冲指令输入：

A1SD75P3-S3（差动输出侧）	功能说明	MR-J4-70A（CN1脉冲输入侧）
引脚6（PULSE F+）	差动脉冲输出（正相）	引脚3（PP）
引脚7（PULSE F-）	差动脉冲输出（反相）	引脚4（NP）
引脚8（SIGN F+）	差动符号输出（正相）	引脚5（PD）
引脚9（SIGN F-）	差动符号输出（反相）	引脚6（ND）
引脚10（COM）	公共接地	引脚16（LG）/引脚28（SG）

注意事项：

1. 线缆建议采用 双绞屏蔽电缆，防止外部干扰对差动脉冲信号的衰减与畸变。
2. 配线完成后严格核查引脚定义，确保差动信号极性匹配，否则电机运行方向可能反向。
3. 位控模块侧必须选择“差动驱动模式”而非“集电极开路模式”，才能实现400Kpps的高速脉冲输出

3.3 控制流程

1. PLC运行用户程序，向A1SD75P3-S3发送定位启动指令；
2. A1SD75P3-S3根据预设的定位数据（位置、速度、加减速时间等）生成相应频率和数量的指令脉冲；
3. 指令脉冲经由差动信号线传送至MR-J4-70A；
4. MR-J4-70A内部的电子齿轮根据设定的电子齿轮比计算后，驱动HG-KR73BJ电机转动至目标位置；
5. HG-KR73BJ电机自带的22位高分辨率编码器将实时位置反馈给MR-J4-70A，形成精密的闭环控制；
6. 当位置到达时，MR-J4-70A输出定位完成信号（INP）给位控模块/PLC，用于下一步逻辑控制

四、项目实施步骤

4.1 改造前硬件勘查与准备

• 清点硬件：确认新旧设备型号完全对应，检查HG-KR73BJ电机轴径与原HA-ME73B是否匹配（均为直轴，通常可直接适配），如联轴器口径有差异需提前准备过渡配件。
• 准备工具：确认PLC编程软件、MR Configurator2调试软件、示波器（观察脉冲波形）、万用表等。
• 电源确认：核实现场三相AC200V供电状态，确认断路器、滤波器和接触器的容量满足MR-J4-70A正常工作要求。

4.2 硬件拆卸与安装

• 拆卸旧设备：切断整个控制系统电源，按照“先电机、后驱动器、再信号线”的顺序依次拆卸旧驱动器MR-J70MA和电机HA-ME73B。
• 安装新设备：
• 将MR-J4-70A固定在原驱动器位置或附近控制柜的导轨上；
• 将HG-KR73BJ电机按照原安装位置装配，确认电机安装螺钉力矩符合电机技术手册要求，电机轴与负载联轴器保持水平对齐，偏差不超过允许范围；
• 连接MR-J4-70A与HG-KR73BJ之间的 动力线 和 编码器线，线缆需使用三菱专用/推荐电缆（或相同电气规格的高质量屏蔽电缆），确保编码器线的屏蔽层与控制柜接地端可靠连接。
• 信号线配置：按照上述引脚对应表，将A1SD75P3-S3的差动脉冲线与MR-J4-70A的CN1端子连接，并补充必要的控制信号（如伺服ON、报警复位等）。

• 

  升级完成后改三菱最新伺服图：MR-J4-70A +HG-KR73BJ ，最左边灰色的为三菱最新伺服MR-J4-70A
  

4.3 参数设置与软件调试

① MR-J4-70A伺服驱动器参数设置

使用MR Configurator2软件通过USB线与MR-J4-70A的CN3端口连接，设置以下核心参数：

参数号	参数名称	设置值	说明
PA01	运行模式	0000（位置控制模式）	定位运行需设置为位置模式
PA06	电子齿轮分子（CMX）	与原系统齿轮比匹配	根据原HA-ME73B的脉冲当量换算而来
PA07	电子齿轮分母（CDV）	与原系统齿轮比匹配	根据原HA-ME73B的脉冲当量换算而来
PA13	指令脉冲输入方式	0002（差动脉冲+符号方式）	对应A1SD75P3-S3的差动脉冲输出类型
PD01	报警清除模式	0000	设为外部输入清除或手动清除

② A1SD75P3-S3参数适配

在PLC程序中调用并检查A1SD75P3-S3的系统参数：

• 单位设定：通常保持原单位（如mm或脉冲）
• 最高输出频率限制：确保不超过差动模式下的400Kpps。
• 脉冲输出逻辑：确保差动脉冲类型（如CW/CCW或PULSE/SIGN方式）与MR-J4-70A的设置匹配。

4.4 程序验证与优化

• 手动JOG运行：在MR Configurator2软件中执行JOG操作，测试电机正反转是否正常，检查电机动作时是否有异常噪音或振动。
• 回原点测试：下载用户程序，运行回原点流程，确保每次回原点位置一致且精度满足工艺要求。
• 点位定位测试：设定多个不同的位置指令，观察定位误差是否在允许范围内。
• 整机空载运行：在无负载情况下运行设备完整动作流程，确认控制逻辑与原系统完全兼容。
• 带载试运行：逐步增加负载至满负荷，监控驱动器的负载率和报警状态。

五、技术优势总结

1. 性能提升

• 精度更高：HG-KR73BJ的编码器分辨率从17位提升至22位（4194304p/rev），定位精度显著提高。
• 响应更快：低惯量设计使电机加减速更快，动态响应性能更好，设备节拍时间有望缩短。
• 高速稳定：最大指令脉冲频率从200Kpps（原集电极开路模式）提升至400Kpps（差动模式，且MR-J4-70A支持高达4Mpps），为后续提速预留充足空间。

2. 易用性提升

• 调试便捷：MR Configurator2软件支持一键自动调谐，能够快速适应机械负载特性，可根据实际负载自动优化位置环、速度环等参数。
• 诊断智能：驱动器自带详细的报警代码与历史记录，故障排查时间大幅缩短。

3. 可靠性提升

• 新设备均为三菱在产主流型号，备件渠道畅通，售后支持有保障。
• HG-KR73BJ防护等级IP65，适应较恶劣的现场环境。
• MR-J4系列搭载先进的振动抑制功能和抗震算法，能有效抑制机械臂末端的低频振动，提升设备长期运行的稳定性。

4. 改造成本可控

• 保留了原有的A1SD75P3-S3位控模块和PLC系统，仅更换伺服驱动器和电机，硬件投入最小化。
• 接线和参数改动有限，现场施工和调试周期短，产线停机损失较小。

六、注意事项

1. 编码器线缆必须使用专用屏蔽线：HG-KR73BJ为22位高分辨率编码器，若使用非屏蔽或劣质线缆，编码器返回的微弱信号易受电磁干扰，导致位置漂移或定位失败。
2. 电子齿轮比必须重新计算：新HG-KR73BJ的编码器分辨率与原HA-ME73B不同，不能沿用旧的齿轮比，必须重新计算。

计算公式：电子齿轮比 = CMX ÷ CDV = （负载轴每转所需的指令脉冲数）× 4 ÷ 编码器分辨率
其中编码器分辨率为 4194304 p/rev（22位绝对值模式），与原17位编码器131072 p/rev相差较大，务必准确匹配，否则定位距离会发生显著偏差。

3. 需确认原伺服ON逻辑：原MR-J70MA的伺服ON信号可能与MR-J4-70A的输入引脚定义有差异，需在接线时仔细对照两个驱动器的CN1引脚功能表。
4. 注意CN1引脚功能选择：MR-J4-70A的CN1部分引脚可通过参数再分配（如采用SON、RES等信号），若采用原程序无需修改的原则，需将原控制信号的连线移动到对应的新引脚上，并验证程序中软元件地址的对应关系。

七、结束语

本次*相电子科技(东莞)有限公司的伺服系统升级改造，在 保留原A1SD75P3-S3位控模块 的前提下，将老旧且已停产的MR-J70MA伺服驱动器与HA-ME73B电机替换为 MR-J4-70A + HG-KR73BJ 的J4系列组合。设备升级后运行稳定、定位精准，不仅解决了停产备件的困局，还获得了更优异的动态性能和调试便捷性。

该升级方案适用于大量仍在服役的三菱老款伺服定位系统，为相关企业在产线维护与设备换代过程中提供了一条 成本低、风险小、见效快 的技术路线

三菱PLC程序编程，精一控自动化公司

A1SD75P3 定位模块所有针脚定义

Pin	信号名称	手册原文 Signal name	方向	说明
1	PULSE F	Pulse output (Open collector)	输出	开集脉冲输出
2	PULSE R	Pulse sign (Open collector)	输出	开集脉冲符号
3	PULSE F+	Pulse output (diff +)	输出	差分脉冲 +
4	PULSE R+	Pulse sign (diff +)	输出	差分符号 +
5	CLEAR	Deviation counter clear	输出	偏差计数器清零
6	PG0 (24V)	Zero point signal (24V)	输入	零点信号（24V）
7	READY	Drive unit READY	输入	驱动器就绪
8	INPS	In-position	输入	到位信号
9	PULSER A+	Manual pulse generator A+	输入	手轮 A+
10	PULSER B+	Manual pulse generator B+	输入	手轮 B+
11	DOG	Near-point dog signal	输入	近点狗信号
12	FLS	Upper limit signal	输入	上限位
13	RLS	Lower limit signal	输入	下限位
14	STOP	Stop signal	输入	停止信号
15	CHG	Speed/position changeover	输入	速度 / 位置切换
16	STRT	External start signal	输入	外部启动
17	OPEN	Open	—	空
18	OPEN	Open	—	空
19	PULSE COM	Pulse output common (open)	公共	开集脉冲公共
20	PULSE COM	Pulse sign common	公共	脉冲符号公共
21	PULSE F–	Pulse output (diff –)	输出	差分脉冲–
22	PULSE R–	Pulse sign (diff –)	输出	差分符号–
23	CLEAR COM	Clear common	公共	CLEAR 公共
24	PG0 (5V)	Zero point signal (5V)	输入	零点信号（5V）
25	PG0 COM	Zero point signal common	公共	PG0 公共
26	COM	Common (READY/INPS)	公共	驱动器状态公共
27	PULSER A–	Manual pulse generator A–	输入	手轮 A–
28	PULSER B–	Manual pulse generator B–	输入	手轮 B–
29	OPEN	Open	—	空
30	OPEN	Open	—	空
31	OPEN	Open	—	空
32	OPEN	Open	—	空
33	OPEN	Open	—	空
34	OPEN	Open	—	空
35	COM	Common	公共	外部信号公共（DOG/FLS/RLS/STOP/CHG/STRT）
36	COM	Common	公共	同上

A6TBXY36 SINK INPUTOUTPUT控制说明，PLC程序编程服务

端子台丝印	功能说明	接线方式（Sink 模式）
VDD	输入 / 输出电源 +	接外部 DC24V+，同时给驱动器 CN1 的 VDD 引脚供电
SG/SD/LG	信号地 / 公共端	接外部 DC24V-，作为输入信号的公共端，同时接驱动器 CN1 的 SD/SG 引脚
NG/NP	编码器信号地 / 电源地	接 DC24V-，和 SG 共地即可
VIN	驱动器内部电源	一般不接，外部电源由 VDD 提供
端子台丝印	功能说明	接线逻辑（Sink 漏型）
SON	伺服 ON	外部开关 / PLC 输出接 SON，另一端接 DC24V-（SG），SON 导通时伺服使能
RES	伺服复位	故障时导通，清除驱动器报警
LSP	正限位	行程开关常闭触点，一端接 LSP，一端接 SG，触发时电机停止正转
LSN	负限位	行程开关常闭触点，一端接 LSN，一端接 SG，触发时电机停止反转
CR	清除信号	清除位置偏差脉冲，常用于回零
TL	扭矩限制输入	可接电位器或 PLC 输出，限制电机最大扭矩
OPC	外部急停 / 安全信号	常闭触点，一端接 OPC，一端接 SG，断开时伺服急停
ZSP	零速信号	不接，由驱动器输出
PF	指令脉冲禁止	接 PLC 输出，导通时驱动器不接收脉冲指令
P15R	预留，一般不接	-
端子台丝印	功能说明	接线方式（PLC 发脉冲）
PP	正向脉冲输入	PLC 脉冲输出端，另一端不接，公共端由 SD/SG 提供
PG	反向脉冲 / 方向信号输入	PLC 方向输出端，和 PP 配合实现脉冲 + 方向控制
SD/SG	脉冲信号公共端	接 DC24V-，作为 PP/PG 的信号地
端子台丝印	功能说明	接线逻辑（Sink 漏型）
ALM	伺服报警输出	驱动器报警时导通，一端接 ALM，一端接 PLC 输入点，PLC 输入公共端接 VDD（24V+）
RD	伺服准备好	驱动器上电无报警时导通，反馈给 PLC
FPA/FPB	定位完成 / 到位信号	电机到达目标位置时导通，反馈给 PLC
MO	刹车释放信号	伺服 ON 时导通，可控制电机刹车继电器
TLA	扭矩到达信号	电机扭矩达到限制值时导通

PLC程序编程服务公司，A1SD75P3 S3和MR-J4-70A接线图，控制接线图

PLC编程公司服务精一控自动化，A1SD75P3 S3和MR-J4-70A接线图，脉冲接线图

工业自动化软件开发,电气技术支持,PLC编程软件开发，设备电气方案设计、PLC编程、机器人调试、

机器人通信，视觉集成，自动化PLC程序升级改造，PLC程序维护服务。

感谢您提供的需求,基于本次项目中 三菱J4伺服系统（MR-J4-70A + HA-ME73B + A1SD75P3-S3位控模块）的实际应用经验,结合您提出的关键词,可以总结出以下三条通用性要点：

1. 全流程解决方案：我们可提供从PLC编程（含三菱/西门子）到PLC控制柜设计、成套及现场调试的一体化服务，尤其擅长深圳龙岗、宝安、东莞及惠阳、龙华等珠三角工业区的自动化项目落地。
2. 国产品牌与选型支持：作为西门子PLC专业编程商，并能提供国产高性价比三菱PLC兼容方案，如西门子PLC国产合信PLC替代，可根据设备成本、性能及供应链需求灵活选型，为客户提供可靠的供应链保障。
3. 专业伺服应用能力：对三菱J4伺服（如带刹车电机垂直轴控制）及西门子伺服驱动系统，各类主流品牌伺服拥有成熟的调试经验，能有效解决位置控制、安全制动及抗干扰等关键问题，确保设备稳定高效运行。

如果您有具体项目需要评估或需要相关技术服务，可以随时进一步沟通。