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1、伺服维修,1,Ai系列的伺服组成,电源单元(PSM):提供伺服和主轴放大器工作所需要的DC+24V提供伺服和主轴放大器逆变所需要的DC300V(高压伺服为600V)提供伺服和主轴放大器制动的能量泻放回路再生型制动:PSM能耗型制动:PSMR根据所要驱动的主轴和伺服电机的连续运转的额定值和最大输出值之和决定电源单元的容量。主轴单元(SPM):控制和驱动主轴电机运行交流电源模块。伺服单元(SVM):驱动伺服电机运行交流电源模块,有单轴、双轴、三轴伺服。Bi系列的伺服组成伺服单元(Bi-SVM):内部集成了整流和逆变驱动回路,有4i/20i,40i/80i大小两种规格,采用电容或电阻回升方式。伺服主
2、轴单元(Bi-SVPM):伺服驱动和主轴驱动一体型,有两轴或三轴带一个主轴的规格,采用电源回升方式。注:Bi系列伺服需要外部提供直流24V电源作为控制电源。24电源故障会造成ALM401。,伺服维修,2,Ai系列伺服PSM+SPM+SVM,Bi-SVPM,Bi-SVM,Bi-SVM2,伺服维修,3,伺服的日常维护,伺服维修,4,Ai系列伺服的连接,整体连接图,绝对编码器外置电池盒,伺服维修,5,PSM,L1,L2,L3,FANUC,直流母线P、N,LED,CX1A/CX1B交流200V控制电源输入和输出,CXA2A电源与通讯输出,CX3(左侧):MCCCX4(右侧):*ESP,三相动力输入,(
3、3),(2),(1),CX1A,200R,200S,ai伺服的连接,无相序要求,SPM/SVM,SPM/SVM,伺服维修,6,CXA2ACXA2B,CX3(MCC)控制外部主回路上电CX4(*ESP)用于切断主回路,使用内置电池时不要连接此端,伺服维修,7,SPM,V,U,W,V,FANUC,直流母线P、N,LED,电源,报警,故障,CXA2B/CXA2A级间串联通讯入/出,主轴电机动力输出,注意动力输出相序错误后会产生ALM31等报警,JA7B主轴串行通讯入,JYA2主轴电机内置传感器反馈,JYA3/JYA4(B型)主轴端外置传感器反馈,JX4检测板输出,JY1主轴负载表主轴速度表,JA7A
4、,(NC),JA7A串行输出,第二主轴,通讯错误ALM750/749,诊断409观察,伺服维修,8,L轴M轴,FANUC,SVM2,直流母线P、N,LED,内置电池槽,CX5X电池连接端,CXA2B/CXA2A级间串行通讯入/出,COP10B/COP10AFSSB串行通讯入/出,JF1/JF2L/M轴编码器反馈,CZ2L/CZ2ML/M电机动力输出,注意电机的动力输出相序错误会有ALM410,411,436,注意反馈和动力插头顺序错误后会有ALM410,L轴=JF1M轴=JF2N轴=JF3,通讯异常会产生ALM926/5136等报警,绝缘测量时,拆下动力线。,伺服维修,9,伺服电机编码器反馈(
5、20PIN),绝对位置编码器电池电源因此,不要轻易插拔反馈电缆,外置电池盒的连接方式(注意CXA2ACXA2B的连线,B3脚需有连线),Ai电机编码器因内部电容存在,可与电池暂时脱离,使用外部电池盒进行绝对编码器供电时在维修中不要轻易插拔CXA2A-CXA2B的连线。,伺服维修,10,Bi伺服放大器硬件,Bi-SVM,三相交流电源L1/L2/L3,电机动力输出U/V/W,外接制动电阻,MCC,*ESP,外接制动电阻温控端,冷却风扇No1807#2屏蔽不转,直流24V电源输入输出,FSSB光纤通讯接口,JF1编码器反馈,绝对编码器用电池,报警,LINK,电源,伺服维修,11,外接制动电阻的连接方
6、法,Bi-SVM-4i/20iBi-SVM-40i/80i,不使用时不使用时,断开,ALM440电力减速过大,电阻单元,电阻单元,(考虑减速负荷和频率而定),伺服维修,12,CX19A-CX19B连线,使用外置电池盒时(内置电池不要连接),有此连线时,只需处理第一个SVM的ESP,反之。,伺服维修,13,Bi-SVPM(主轴、伺服一体型),直流母线端,不要连线,动力输入,主轴动力输出,伺服维修,14,伺服的维修要点,一:电源单元输入电源的检查交流200V型,交流400V型,伺服维修,15,电源容量的选择交流200V型,交流400V型,容量选择的不足:可能造成运行时的电压下降,产生电压低下或DC
7、LINK低下报警、过回生报警。,伺服维修,16,二:通电后LED状态的显示确认,LED状态,PSM,伺服维修,17,PSM-LED不亮1)确定CX1A输入电压2)确认PSM内部保险3)拔下PSM上除CX1A输入电源外所有线观察,如灯亮,确认外部连线。4)PSM单元本体问题,伺服维修,18,LED状态,SVM,伺服维修,19,SVM-LED不亮1)确认PSM单元的输出24V电压2)确认CXA2ACXA2B之间的电缆连接3)确认SVM内部保险4)拔掉JFX电机编码器反馈电缆确认外部是否短路5)SVM单元本体故障,A20B-2100-074*A20B-2100-083*,伺服维修,20,SVM-LE
8、D闪烁显示表示外部+5V短路1)拔下JFX电机编码器反馈电缆确认2)如果正常显示,则为编码器或反馈电缆故障,尝试交换判别。3)如果显示仍然异常,更换SVM本体。,伺服维修,21,SPM,电机励磁,1号报警,1号故障(警告),伺服维修,22,LED没有显示1)确认PSM的电源输出+24V电压2)确认CXA2ACXA2B间电缆的连接3)确认SPM内部保险丝4)拔下除CXA2ACXA2B之间电缆之外的所有电缆5)SPM本体故障系统上电后,LED显示“-”闪烁,主轴单元通讯没有建立1)检查电缆的连接,系统JA7A(JA40)主轴JA7B2)更换通讯电缆3)更换主轴单元控制板4)更换系统主板,伺服维修,
9、23,NC和伺服之间的通讯,MCON:NC上电后发出请求伺服准备信号MCOFF:伺服通讯正常后,发出请求电源单元准备信号MCCOFF:电源单元准备好后,发出吸合MCC触点的信号CRDY:MCC吸合后主回路上电,整流出直流300V,电源单元发出CRDY信号INTL:伺服接受CRDY信号后,发出动态制动器解锁信号RLY:动态制动器解锁后,返回给伺服的信号DRDY:伺服发送给NC的准备好信号SRDY:NC发给PMC的伺服准备好信号,MCCOFF,伺服维修,24,ALM401伺服V-READYOFF(未准备好),NC,伺服,MCON,DRDY,诊断358:ALM401报警的各轴相关信息,显示为十进制数
10、,转换成16位二进制后如下。,正常情况下第5位第14位全为1,如果出现ALM401,出现为0的最低位是报警的原因。正常显示为32737例:1)ALM401X、Y、Z2)ALM401X、Y、ZNo358X417No358X993Y417Y993Z417Z993No358#6=0,*ESP没有接通No358#10=0,电源单元没有整流出直流300V注意:如果有其他报警和ALM401同时出现的话,请先处理其他报警,ALM401可能只是伴随报警。,伺服维修,25,伺服放大器的屏蔽方法(正常连接时),FSSB,NC第一轴XNC第二轴YNC第三轴ZNC第四轴A,N01020,设定一XYZA设定二YAXZ,
11、设定一No1023X1设定二No1023X3Y2Y1Z3Z4A4A2,发那科串行伺服总线,伺服维修,26,伺服放大器的屏蔽方法(拆下放大器时),轴卡,系统,COP10A,FSSB,屏蔽该放大器,XYZA,No1023X1Y-128Z2A3,屏蔽伺服放大器时,其后所对应的轴号设定依次前移。,伺服维修,27,多轴伺服放大器中单轴的屏蔽方法(放大器存在时),轴卡,系统,COP10A,FSSB,屏蔽Y轴放大器,XYZA,No1023X1Y-128Z3A4,No1023其它伺服轴号不用改变,但需要在反馈插头JFX上插入终端插头,如图。,12,注意:终端插头不插的话,另一轴会产生ALM401。如果出现AL
12、M404,No1800#1=1。,放大器存在而需要屏蔽时,奇数轴不能被屏蔽,否则会有ALM417。例:No1023X1Y2Z-128A4,使用下述方法屏蔽,伺服维修,28,脱开伺服电机时当出现电机反馈报警或维修电机时,可以采用以下方法屏蔽系统的报警。对于多轴放大器单轴脱开时,与伺服屏蔽做同样的操作处理,但不需考虑奇数轴的问题。,轴卡,系统,COP10A,XYZA,方法一:轴脱开功能No1005Y#7=1No12Y#7=1轴脱开后,相应的轴成互锁状态,方法二:虚拟反馈No2009Y#0=1No2165Y0设定后,运行该轴有ALM411,注意:在绝对位置控制时,在不拔下反馈插头的情况下,轴脱开功能
13、会造成原点丢失,产生ALM300。,注意对于重力轴脱开要注意抱闸状态,伺服维修,29,FSSB设定画面,操作:SYS+。+FSSB,放大器设定画面,放大器顺序,No1023的设定值,如果连接SDU时显示,如果ALM5136,系统检测的最后一个轴之后的放大器为故障点,伺服维修,30,轴的设定(连接光栅尺时),轴的设定(连接光栅尺时)No1815#1=1,NC轴的顺序,SDU基本单元,SDU扩展单元,光栅尺的连接顺序1,2,3对应JF101,JF102,JF103,设定错误ALM445,SDU,伺服维修,31,FSSB-ALM5138FSSB设定没有完成操作:No1902#0=0SYS+。+FSS
14、BAMP操作设定系统跳到报警画面“No.0系统断电”SYS+。+FSSBAXIS操作设定关机开机,No1902#1=1,FSSB设定完成,FSSB其它报警,等待通讯,前级通讯异常,后级通讯异常,伺服维修,32,PSM/SPM/SVM伺服的电路板组成1)控制侧板:信号的接收和反馈、PWM的控制、报警检测等2)功率基板:实现整流或逆变的输出控制,进行功率放大驱动输出控制3)小接口板:连接控制侧板和功率基板4)IPM晶体:功率晶体,实现整流或逆变的回路,控制侧板,功率基板,伺服维修,33,伺服驱动控制电路及相关报警(硬件电路检测的报警),ALM437过流、IPM异常,ALM433低压,ALM439高
15、压,ALM607缺相,ALM435低压,ALM600过流,ALM438过流,ALM449过流,ALM432控制电压低,伺服维修,34,ALM437:电源单元输入侧过电流ALM433:电源单元直流侧低电压ALM439:电源单元直流侧高电压ALM607:电源单元主电源缺相ALM435:伺服单元直流侧低电压ALM438:L/M/N伺服电机输出电流异常(加减速时发生时,可增加加减速时间)ALM449:L/M/N轴伺服内部IPM检测异常(IPM内部出现过流或低压异常)ALM600:L/M/N轴伺服直流侧过电流,电源单元报警,伺服单元报警,电源单元的报警在NC是借助于全部伺服轴和主轴的报警显示的。,或IP
16、M晶体异常(15i一下),ALM432,:控制回路低电压,伺服维修,35,Ai系列相关的风扇报警,单元内部风扇作为内部电路板散热,单元外部风扇作为功率元件散热,红线:+24V黑线:0V黄线:检测线(+5V),ALM443:电源单元内部冷却风扇停止ALM606:电源单元外部冷却风扇停止ALM444:伺服单元内部冷却风尚停止ALM601:伺服单元外部冷却风扇停止,ALM9056:主轴单元内部风扇停止ALM9088:主轴单元外部风扇停止,注意:因驱动单元为功率元件,需大量散热,所以不建议采用屏蔽风扇的做法,这样会造成放大器损坏,或产生过热报警(ALM431),伺服维修,36,由系统软件所检测到的报警
17、由系统软件所检测到的伺服报警,在相应的驱动单元上LED显示。此类报警大多数出现的故障和系统的参数设定和机械的调整,包括和机床的加工操作有关。ALM436:OVC、软过热报警原因:1)参数设定是否正确(尝试执行伺服参数初始化)2)电机运行时是否振动3)电机动力相序是否正确ALM447:闭环控制时,位置反馈发生硬件断线原因:电缆线、分离型检测器(SDU)、光栅尺读数头等ALM445:闭环控制时,位置反馈发生软断线,即相对于电机的旋转,工作台的移动产生滞后。原因:机械的连接间隙和扭力等,参数调整检测范围:No2003#1=1,No2064ALM430:过热报警,系统通过电机转子内的热敏电阻和伺服内部
18、的恒温器检测电机和伺服是否过热。,伺服维修,37,报警发生时,确定是加工和环境、负荷还是检测回路的问题,可以尝试停机冷却后再开机。如果问题依然存在,应该是检测回路的问题,不然,尝试调整加工工艺。ALM417:伺服参数设定错误。诊断280或352提示相关错误参数或错误原因,并尝试进行参数初始化。,诊断308:伺服电机的温度(电机绕组温度,140电机过热报警)诊断309:脉冲编码器温度(脉冲编码器电路板温度,100电机过热报警),电机过热时:,伺服维修,38,维修案例一ALM926报警的处理广东虎门的客户,使用0IC系统带ai伺服。出现926报警,大约两个小时一次,均出现在加工中。现场维修观察现象
19、两次NC显示均为926报警926信息NMIC1100000000100000111110001100111100100001100000000011100000010101,从显示上参照系统维修手册确定故障为第二组驱动因外部原因断开伺服的显示一:伺服显示二:,NC,请尝试判断故障原因。1、2、3,伺服维修,39,主轴控制系统对主轴的控制方式分为串行主轴控制和模拟主轴控制两种方式,如图。,串行控制No3701#1=0,模拟控制N03701#1=1,NC,PMC,JA7A,JA7B,速度=,控制=G/F,可屏蔽串行主轴报警,伺服维修,40,串行主轴的通讯报警,NC,SPM,JA7A,JA7B,AL
20、M749,ALM750,ALM749:当系统启动过程中和主轴单元通讯故障,或通讯建立后再次出现中断时显示的报警ALM750:在系统接通电源时,主轴单元不在正常的启动状态时显示的报警ALM749的处理1)偶然出现,确认干扰(通讯电缆的接地屏蔽、和动力线分开)2)确认通讯电缆的插接3)主轴伺服侧板4)系统主板,伺服维修,41,ALM750报警的处理1)观察主轴数码管的显示,如果出现除#24之外的数字显示,按相应的数字显示含义进行报警处理。2)确认电缆线的插接和位置,并尝试更换3)观察诊断409,确认报警产生的原因,No409,76543210,位3(SPE)主轴串行控制中串行主轴参数0:满足主轴装
21、置启动条件1:不满足主轴装置启动条件位1(S1E)0:在主轴串行控制中,第一主轴正常启动1:在主轴串行控制中,第一主轴没能正常启动位0(SHE)0:CNC侧的串行通讯模块正常1:CNC侧的串行通讯模块发生异常,伺服维修,42,主轴速度控制,SxxxM03程序指令,CNC,PMC,电机速度No4020,主轴速度,No37413743,定向或换档时主轴电机速度No3705#1,3732,输出极性No3706#7、#6,通讯端口,速度指令,控制命令,M03、M04、M05、M19,FIN,M代码寄存器,*SSTP、*SOV(主轴停止、倍率),SF、GR10、20、30(M系档位信号),GR1、GR2
22、(T系档位信号),SOR(定向或换档信号),R01R0120(电机速度指令),R01IR12I(电机PMC速度指令),SIND(主轴速度PMC控制),SGN(主轴PMC输出极性),SSIN(主轴PMC极性控制),0,1,0,1,0,1,*ESP、MRDY、SFR、SFV、ORCM,SST、SDT、SAR、LDT、ORAR、ALM,主轴驱动器,电机,主轴,编码器,伺服维修,43,主轴速度控制参数,No4020主轴电机最高转速(串行主轴需设定),No3741第一档主轴最高转速,No3742第二档主轴最高转速,No3743第三档主轴最高转速,No3744第四档主轴最高转速,No3735,主轴电机最低
23、钳制速度,(M系),设定值=钳制速度/电机最高转速4095,(T系),变频器上对应电机最高转速的频率,No3741第一档10V对应主轴最高转速,No3742第二档10V对应主轴最高转速,No3743第三档10V对应主轴最高转速,No3744第四档10V对应主轴最高转速,(T系),No3735,系统最低电压钳制,(M系),No3730主轴速度增益设定值=10(V)/最高速输出电压1000,No3731主轴速度零飘补偿,设定值=-8191零速时输出电压/12.5,串行主轴不要设定,伺服维修,44,M系主轴换档方式换档方式A(No3705#2=0)(换档时电机速度输出都是在最高转速下),换档方式B(
24、No3705#2=1)(换档时电机速度可在任意速度下),No375112档切换点主轴电机速度No375223档切换点主轴电机速度,设定值=切换点电机速度/电机最高转速4095,伺服维修,45,换档时主轴电机速度执行主轴特殊控制时(例:换档、机械定向等)需要主轴电机输出特定转速时使用No3735#1=0时,设定主轴定向时主轴转速(rpm)(串行主轴通过编码器定向时无效)No3705#1=1时,设定主轴换档时主轴电机速度串行主轴时,设定值=换档时主轴电机转速/电机最高转速16383模拟主轴时,设定值=换档时主轴电机转速/电机最高转速4095,主轴电机输出极性No3706#6CWM、#7TCW,伺服
25、维修,46,控制信号,当信号为0时,主轴电机不能旋转,且主轴单元黄灯亮,LED显示“01”。,主轴准备信号,速度档位信号,M系为NC判断输出,T系为PMC指定,伺服维修,47,速度信号,输出极性信号,运行输出信号,伺服维修,48,主轴反馈信号,伺服维修,49,指令主轴速度后没有输出1)串行主轴时,首先确认主轴数码管的状态“”闪烁时,表明主轴通讯没有建立,确认No3701#1是否为0“”点亮时,表明主轴没有接受到主轴的旋转控制信号,确认G70.5/G70.4的输出“01”黄灯点亮时,表示主轴准备信号等没有输出,确认G70.7/G71.1的输出“00”显示时,表示主轴已接受了旋转信号,当没有主轴速
26、度指令输出确认参数,No37413744、No3736(M)、No3772(T)是否确认信号,G29.6、G30是否为0,G33.7是否为1(如为1,确认G32中是否有值)2)模拟主轴时,首先在PMC中监控F36中是否有值输出。如果没有值,参照串行主轴没有速度的检查步骤如果有值确认系统的JA40(5、7脚)是否有输出,以决定是否是系统或变频器的问题。如果有速度值输出,且1变频器侧的相关参数和硬件也确定没有问题时,请检查主轴旋转信号的输出(Y信号)。,伺服维修,50,主轴的位置控制什么是主轴的位置控制在主轴的速度控制的基础上,由系统发出位置指令脉冲与来自电机侧或主轴侧的反馈脉冲进行比较,来控制主
27、轴定位至某一角度或与伺服轴进行轮廓插补。位置控制的分类1)主轴定向:通过M19指令控制主轴定位至某一固定位置。2)主轴定位:控制主轴在360的范围内任意定位。3)刚性攻丝:通过系统发出一定的频率的指令脉冲与攻丝轴形成特定速度下的插补关系。4)Cs轴控制:将主轴完全伺服化,可以进行任何方式的位置控制,包括插补。位置控制所需要的传感器的种类电机侧1)MZi:电机内置性传感器,磁性齿轮结构、正旋波输出2)BZi:内装主轴电机所用传感器,结构同上3)CZi:结构同上,解析力高于以上两种传感器注:如果使用内置传感器进行位置控制,必须保证主轴和电机直接为直连或1:1传动,伺服维修,51,主轴侧1)BZi/
28、CZi:外置型,结构上没有区别2)a编码器:TTL方波信号输出,外形类似伺服编码器,线数1024P/rpm3)as编码器:正旋波信号输出,外形类似a编码器,1024入/rpm4)接近开关:普通的感应开关可以实现主轴的定向控制注:传感器和主轴之间的连接建议采用直链或1:1连接当主轴和编码器的齿轮比齿轮比为整数时No3706#0PG1、#1PG2,齿轮比=主轴转速/位置编码器转速,No4500、4502各档连接时主轴编码器旋转圈数No4501、4503各档连接时主轴旋转圈数档位选择信号CTH1A(G70.3)选择,齿轮比非整数时,伺服维修,52,主轴速度输出不正确1)首先确认实际主轴速度是否正确(
29、采用转速表或其他手段),如果只是主轴转速显示不正确,而主轴速度输出正确的话,则是主轴编码器的连接或主轴与主轴编码器参数设定问题。2)如果确实是主轴实际速度输出不正确在主轴的诊断画面确认主轴电机的速度输出是否正确SYSTEM+SP-PRMSP.MON,例:S=200,电机/主轴=1:2,No3741=5000,No4020=10000,则主轴电机应该输出400rpm如果主轴电机输出不正确,请确认No37413744与No4020之比,或是否在执行主轴的PMC控制。如果主轴电机输出正确,确认实际的机械传动比和参数的设定是否匹配、或机械的档位是否在相应的档位上。,伺服维修,53,MZi传感器的连接,
30、伺服维修,54,BZi/CZi(内置)的连接,伺服维修,55,BZi/CZi(外置)的连接,伺服维修,56,a位置编码器的连接,伺服维修,57,as编码器的连接,伺服维修,58,接近开关的连接,伺服维修,59,主轴定向时序,NC定向指令发出,电机减速至定向最大速度,进入定向速度环。定向速度到达后,检测Z相信号后建立零位基准。检测到Z相信号后减速至定向最低速度。最低速度到达后进入位置环控制,按NC指定的位置定位。当定向位置范围小于NC的设定值后停止。,主轴从大于定向速度上限进入定向时,伺服维修,60,主轴从定向速度上下限之间进入定向时,NC定向指令发出,直接进入定向速度环,并检测Z相信号。检测到
31、Z相信号建立基准后,电机减速到定向速度下限值。最低定向速度达到后进入位置环控制,按NC指定的位置定位。当定向位置范围小于NC的设定值后停止。,伺服维修,61,主轴从低于定向速度下线进入时,定向速度上限值为参数设定定向速度下限值为系统内部计算,NC定向指令发出,直接进入定向速度环,并检测Z相信号。检测到Z相信号建立基准后,电机加速到高于定向速度下限值。然后电机再减速至最低定向速度。到达最低速度后进入位置环控制,按NC指定的位置定位。当定向位置范围小于NC的设定值后停止。,伺服维修,62,相关参数功能参数No4015bit0主轴定向功能有效No4003bit2bit3定向时的旋转方向00基于主轴前
32、次旋转方向(通电第一次为CCW)10基于主轴前次旋转方向(通电第一次为CW)01旋转方向为CCW11旋转方向为CWNo4002bit0bit1bit2bit3主轴位置反馈类型(见实际连接设定)0000无位置反馈(同时也没有实际速度反馈)速度环参数No4038主轴定向速度的上限值No4042定向时速度环低档比例增益No4043定向时速度环高档比例增益No4050定向时速度环低档积分增益No4051定向时速度环高档积分增益No40564059主轴和电机各档的齿轮比设定值=主轴一转对应的电机转速100,注意:关于档位参数的选择需依靠PMC信号CTH1A、CTH2A而定。CTH1A/CTH2A=G70
33、.3/G70.2,伺服维修,63,位置环的参数No4031主轴定向时的停止位置,使用外部定向时无效。No4077主轴定向位置的偏移量No40604063定向时各档的位置增益NO4075定向完成信号的宽度(单位1脉冲),360=4095,伺服维修,64,No40564059,主轴,主轴定向控制概要,伺服维修,65,主轴定向的调整,定向的刚性的调整增加位置增益,以不产生过定位和振动为基准增加速度环比例和积分增益,以不产生振动为基准主轴位置控制中的报警ALM21位置极性错误,检查主轴和电机之间的连接,调整极性参数No4001#4。ALM27位置编码器断线,间歇发生-干扰,其他原因编码器电缆、编码器、驱动器及位置反馈参数设定问题。ALM81电机一转信号发生部位错误(主要是开关定位时),主要原因有No41714174参数设定、主轴和电机间皮带打滑、接近开关、驱动器、干扰等。ALM82没有检测到电机传感器的一转信号,主要原因传感器参数设定、传感器和驱动器。,伺服维修,66,主轴定向位置的调整设定No3117#1=1,定向位置参数No4133、4177清零执行M19定向,完成后复位,手动调整位置至所要求的位置观察诊断445(第一主轴位置反馈数),设定其到No4133或No4077即可,
限制150内