SIMOTION واحد کنترل مبتنی بر درایو 6AU1435-2AA00-0AA0 6AU1 435-2AA00-0AA0 6AU1435-2AAOO-OAAO

زیمنس 6AU1435-2AA00-0AA0 | SIMOTION D435-2 DP — کنترلر حرکت مبتنی بر درایو، عملکرد استاندارد، 12 ورودی دیجیتال + 16 ورودی/خروجی دیجیتال، 6 پورت DRIVE-CLiQ، 2 پورت PROFIBUS، 3 پورت اترنت، فن دوگانه، باتری

مرور کلی

زیمنس 6AU1435-2AA00-0AA0 SIMOTION D435-2 DP — کنترلر حرکت مبتنی بر درایو است که محیط زمان اجرای SIMOTION را مستقیماً در داخل شاسی درایو SINAMICS S120 اجرا می‌کند و تمایز سخت‌افزاری جداگانه بین کنترلر حرکت و تقویت‌کننده درایو سروو را حذف می‌کند.

در ماشینی با چندین محور کنترل‌شده، این ادغام به این معنی است که یک واحد فیزیکی هم اجرای برنامه حرکت و هم تبدیل توان برای محورهای متصل از طریق DRIVE-CLiQ را مدیریت می‌کند — که باعث کاهش فضای کابینت، ساده‌سازی سیم‌کشی و حذف تأخیر ارتباطی می‌شود که هنگام ارسال دستورات توسط یک کنترلر حرکت جداگانه به یک درایو جداگانه از طریق یک فیلدباس وجود دارد.

D435-2 DP جایگاه خود را در خانواده SIMOTION D به عنوان واحد با عملکرد استاندارد اشغال می‌کند — که بالاتر از D425 (محورهای کمتر، حافظه کمتر) و پایین‌تر از انواع D445/D455 قرار دارد که ظرفیت پردازش بالاتری را برای برنامه‌های کاربردی با محورهای همزمان بیشتر یا چرخه‌های به‌روزرسانی سریع‌تر فراهم می‌کنند.

عملکرد استاندارد بیشتر برنامه‌های کاربردی ماشین‌های تولیدی واقعی را پوشش می‌دهد: بسته‌بندی چند محوره با 8 تا 16 محور سروو هماهنگ که برش پروازی، کنترل ثبت و پروفایل‌های حرکتی مبتنی بر بادامک را اجرا می‌کنند؛ ماشین‌های چاپ با کنترل کشش وب و حلقه‌های تصحیح ثبت؛ و سیستم‌های سیم‌پیچ با کنترل سرعت جبران‌شده با قطر در چندین ایستگاه سیم‌پیچ.

معماری مبتنی بر درایو کار می‌کند زیرا SIMOTION D بر روی پلتفرم سخت‌افزاری واحد کنترل SINAMICS S120 ساخته شده است. پورت‌های DRIVE-CLiQ D435-2 DP به ماژول‌های موتور SINAMICS (الکترونیک قدرت تک محوره و دو محوره)، ماژول‌های سنسور (برای انکودرهای خارجی) و ماژول‌های ترمینال (برای ورودی/خروجی اضافی) متصل می‌شوند و سیستم درایو سروو کامل را در یک توپولوژی حلقه یا ستاره DRIVE-CLiQ می‌سازند.

کنترلر حرکت از طریق DRIVE-CLiQ با نرخ چرخه سروو داخلی — 125 میکروثانیه یا 250 میکروثانیه — بدون هیچ سربار فیلدباس با هر ماژول توان ارتباط برقرار می‌کند، زیرا اتصال سخت‌افزار مستقیم در همان کابینت است.

مشخصات کلیدی

معماری SIMOTION D — کنترلر و درایو به عنوان یک واحد

مفهوم SIMOTION D شایسته توضیح واضح است زیرا نحوه تفکر معماران سیستم ماشین در مورد صورتحساب مواد سخت‌افزاری را تغییر می‌دهد. در یک ماشین سروو معمولی، صورتحساب شامل موارد زیر است: یک کنترلر حرکت (PLC یا کامپیوتر حرکت اختصاصی)، یک کارت فیلدباس، کابل‌های ارتباطی، یک شاسی درایو، ماژول‌های تقویت‌کننده سروو و کارت‌های رابط انکودر.

در یک سیستم SIMOTION D، لیست فشرده می‌شود: D435-2 DP به طور کامل جایگزین کنترلر حرکت و کارت فیلدباس آن می‌شود و مستقیماً در داخل شاسی درایو SINAMICS S120 به عنوان اسلات CU (واحد کنترل) قرار می‌گیرد.

DRIVE-CLiQ شبکه داخلی است که D435-2 DP را به سایر اجزای کابینت درایو متصل می‌کند. ماژول‌های موتور نقاط تنظیم سرعت را دریافت کرده و داده‌های جریان و سرعت واقعی را از طریق DRIVE-CLiQ با نرخ چرخه سروو برمی‌گردانند.

ماژول‌های سنسور سیگنال‌های انکودر خارجی (از مقیاس‌های خطی، انکودرهای چرخشی نصب شده بر روی مکانیزم ماشین به جای شفت موتور) را به همان شبکه DRIVE-CLiQ وارد می‌کنند، جایی که آنها به عنوان دستگاه‌های بازخورد اضافی برای کنترلر حرکت ظاهر می‌شوند. 

ماژول‌های ترمینال ورودی/خروجی دیجیتال و آنالوگ را به توپولوژی DRIVE-CLiQ اضافه می‌کنند و کانال‌های سیگنال اضافی را در کابینت درایو قرار می‌دهند بدون اینکه آنها را به کانکتور ورودی/خروجی خود D435-2 DP مسیریابی کنند.

شش پورت DRIVE-CLiQ در D435-2 DP حداکثر تعداد اتصالات مستقیم DRIVE-CLiQ را که واحد می‌تواند میزبانی کند، تعیین می‌کند — محدودیتی که در عمل به ندرت به آن می‌رسد زیرا یک ماژول موتور می‌تواند دو محور را سرویس دهد (ماژول‌های دو محوره) و هاب‌های DRIVE-CLiQ می‌توانند توپولوژی را فراتر از شش اتصال گسترش دهند.

رتبه عملکرد استاندارد تعداد محورهای سروو فعال و پیچیدگی محاسبات پروفایل حرکت را که می‌توانند در زمان چرخه به‌روزرسانی سروو پیکربندی شده اجرا شوند، تعیین می‌کند.

شکست رابط — 12 ورودی دیجیتال، 16 ورودی/خروجی دیجیتال، و اتصال خارجی

رابط ورودی/خروجی D435-2 DP هم سیگنال‌های محلی ماشین و هم ارتباطات سطح کارخانه را پوشش می‌دهد:

ورودی‌های دیجیتال ثابت (12 کانال، 24 ولت DC): اینها مستقیماً به سیگنال‌های سطح ماشین متصل می‌شوند که کنترلر حرکت نیاز دارد تا به طور همزمان با چرخه سروو بخواند — سوئیچ‌های خانه‌سازی، سنسورهای علامت ثبت، مانیتورهای منطقه ایمنی و سایر سیگنال‌های باینری با سرعت بالا که به منطق برنامه حرکت تغذیه می‌شوند.

این سیگنال‌ها به جای اینکه از طریق فیلدباس مسیریابی شوند، ورودی‌های مستقیمی به واحد کنترل هستند و در چرخه سروو بدون تأخیر PROFIBUS یا اترنت برای برنامه حرکت در دسترس هستند.

ورودی/خروجی دیجیتال قابل تنظیم (16 کانال): هر کانال در این گروه می‌تواند به صورت جداگانه به عنوان ورودی دیجیتال یا خروجی دیجیتال پیکربندی شود و انعطاف‌پذیری را برای مطابقت با تعداد سیگنال ماشین خاص در هر جهت بدون اجبار به تقسیم ثابت فراهم می‌کند.

خروجی‌های این گروه می‌توانند سیگنال‌های فعال‌سازی درایو، کنترل‌های ترمز و سایر عملگرهای ماشین را تحت کنترل مستقیم برنامه حرکت فرمان دهند.

دو پورت PROFIBUS: D435-2 DP را به استاد PROFIBUS DP کارخانه (معمولاً یک S7-300 یا S7-400 که به عنوان کنترلر نظارتی PLC ماشین عمل می‌کند)، به بردارهای PROFIBUS DP (ورودی/خروجی توزیع شده، درایوهای اضافی) یا به هر دو به طور همزمان در دو بخش مستقل PROFIBUS متصل می‌کند.

PROFIBUS DP فیلدباس اصلی برای سیستم‌های SIMOTION D است که قبل از انواع PROFINET (پسوند -2AD) وجود داشته‌اند، و پورت دوگانه اجازه می‌دهد تا هم اتصال استاد و هم اتصال برده همزمان وجود داشته باشند.

سه پورت اترنت: اتصال اترنت صنعتی برای اتصال نرم‌افزار مهندسی SIMOTION SCOUT، ارتباطات SIMATIC HMI (WinCC Flexible، WinCC، یا پنل‌های پایه از طریق PROFINET) و ادغام IT (سرور OPC UA، سرور وب).

نوع D435-2 DP دارای اترنت است اما PROFINET IO ندارد — از اترنت برای مهندسی و دسترسی HMI استفاده می‌کند، در حالی که ادغام درایو و ورودی/خروجی توزیع شده از طریق PROFIBUS DP و DRIVE-CLiQ اجرا می‌شود.

فن دوگانه و باتری — ویژگی‌های قابلیت اطمینان عملیاتی

سیستم فن دوگانه، تضمین قابلیت اطمینان مکانیکی D435-2 DP است: دو فن خنک‌کننده مستقل مدیریت حرارتی واحد کنترل را انجام می‌دهند. اگر یکی از فن‌ها از کار بیفتد — یک حالت خرابی رایج در هر الکترونیک خنک‌شده با فن پس از سال‌ها تولید — فن باقی‌مانده به تأمین جریان هوا ادامه می‌دهد و واحد عملیاتی باقی می‌ماند.

زمان اجرای SIMOTION وضعیت هر فن را نظارت می‌کند و هنگام تشخیص خرابی فن، یک هشدار تشخیصی تولید می‌کند و به تیم نگهداری زمان می‌دهد تا جایگزینی برنامه‌ریزی شده فن را در طول پنجره نگهداری بعدی برنامه‌ریزی کنند به جای تجربه خاموشی برنامه‌ریزی نشده زمانی که فن دوم در نهایت تحت فشار حرارتی افزایش یافته از کار می‌افتد.

ماژول باتری گنجانده شده یک عملکرد خاص را انجام می‌دهد: حفظ محتویات SRAM SIMOTION D435-2 در هنگام قطع برق.

SRAM برای داده‌های حفظ شده استفاده می‌شود — متغیرهایی در برنامه حرکت که به عنوان قابل حفظ علامت‌گذاری شده‌اند و باید مقادیر خود را در طول چرخه‌های برق حفظ کنند. بدون باتری، داده‌های قابل حفظ در هنگام قطع برق از بین می‌روند، که در بسیاری از برنامه‌های کاربردی ماشین به این معنی است که ماشین باید پس از هر وقفه برق خانه‌سازی و مجدداً راه‌اندازی شود.

با باتری، وضعیت ماشین (موقعیت‌های محور، شمارنده‌های تولید، داده‌های دستور پخت نگهداری شده در متغیرهای قابل حفظ) از قطع برق جان سالم به در می‌برد و ماشین می‌تواند از جایی که پس از بازیابی برق متوقف شده بود، از سر گرفته شود.

باتری عمر مفید مشخصی دارد و باید طبق برنامه در مستندات SIMOTION D تعویض شود.

سوالات متداول

س1: تفاوت بین D435-2 DP (6AU1435-2AA00-0AA0) و D435-2 DP/PN (6AU1435-2AD00-0AA0) چیست؟

این دو نوع از نظر ابعاد مکانیکی، تعداد ورودی/خروجی (12 ورودی دیجیتال، 16 ورودی/خروجی دیجیتال)، پورت‌های DRIVE-CLiQ (6)، پورت‌های اترنت (3)، پورت‌های USB (2)، حافظه و سطح عملکرد یکسان هستند.

تفاوت در مجموعه رابط ارتباطی است: D435-2 DP دارای 2 پورت PROFIBUS و بدون عملکرد کنترلر PROFINET IO است — اترنت برای مهندسی و HMI در دسترس است اما نه برای کنترل دستگاه PROFINET IO.

D435-2 DP/PN قابلیت کنترلر PROFINET IO و دستگاه IO را در کنار پورت‌های PROFIBUS خود اضافه می‌کند و اجازه می‌دهد ET 200SP، ET 200S یا درایوهای سازگار با PROFINET به عنوان دستگاه‌های PROFINET IO ادغام شوند.

برای نصب‌های جدید، نوع DP/PN همه‌کاره‌تر است. 

برای سیستم‌هایی با زیرساخت PROFIBUS DP موجود، نوع فقط DP انتخاب مناسب و معمولاً ارزان‌تر است.

س2: D435-2 DP با عملکرد استاندارد قادر به کنترل چند محور سروو به طور همزمان است؟

تعداد دقیق محورهای حداکثر به زمان چرخه به‌روزرسانی سروو (چرخه سروو Tservo)، پیچیدگی پروفایل حرکت هر محور و نوع اشیاء فناوری (محور TO، مسیر درون‌یابی TO، بادامک TO) پیکربندی شده بستگی دارد.

در چرخه به‌روزرسانی سروو استاندارد 2 میلی‌ثانیه، D435-2 DP یک پیکربندی عملی تا 16 تا 32 محور سروو را بسته به پیچیدگی پروفایل حرکت در هر محور پشتیبانی می‌کند. برنامه‌های کاربردی ساده‌تر (محورهای سرعت بدون پروفایل‌های بادامک پیچیده) می‌توانند از انتهای بالاتر پشتیبانی کنند؛ برنامه‌های کاربردی با مسیرهای درون‌یابی چند محوره، دنده‌بندی الکترونیکی در بسیاری از محورها و محاسبات پروفایل بادامک در هر چرخه، بودجه پردازش بیشتری در هر محور مصرف می‌کنند.

ابزار عملکرد SIMOTION SCOUT شاخص‌های بار چرخه را در طول راه‌اندازی برای تأیید اینکه سیستم در بودجه محاسباتی خود قرار دارد، ارائه می‌دهد.

س3: آیا SIMOTION D435-2 DP می‌تواند توابع PLC SIMATIC را در کنار کنترل حرکت اجرا کند؟

بله. محیط زمان اجرای SIMOTION یک زمان اجرای PLC SIMATIC را مستقیماً در کنار اشیاء فناوری کنترل حرکت ادغام می‌کند. برنامه‌های IEC 61131-3 نوشته شده در LAD، FBD یا ST (متن ساختاریافته) به عنوان برنامه‌های PLC استاندارد بر روی SIMOTION D اجرا می‌شوند و در همان چارچوب وظیفه مانند برنامه‌های حرکت اجرا می‌شوند.

این نیاز به یک PLC SIMATIC S7 جداگانه برای توالی ماشین، کنترل ورودی/خروجی و ارتباطات اپراتور را از بین می‌برد — D435-2 DP هم کنترل حرکت با سرعت بالا و هم توابع PLC سطح ماشین را در یک واحد واحد مدیریت می‌کند.

توابع PLC در SIMOTION SCOUT در کنار اشیاء حرکت پیکربندی و برنامه‌ریزی می‌شوند.

س4: چه نرم‌افزاری برای راه‌اندازی و برنامه‌ریزی D435-2 DP مورد نیاز است؟

SIMOTION SCOUT ابزار مهندسی اصلی است — این نرم‌افزار پیکربندی سخت‌افزار (توپولوژی DRIVE-CLiQ، پارامترهای محور، پیکربندی PROFIBUS/اترنت)، پارامترسازی اشیاء حرکت (انواع محور، محدودیت‌های سرعت، پارامترهای کنترل موقعیت) و برنامه‌نویسی کاربردی در IEC 61131-3 و زبان گرافیکی MCC (Motion Control Chart) خود SIMOTION را مدیریت می‌کند.

SIMOTION SCOUT به یک کامپیوتر مهندسی استاندارد با سیستم عامل ویندوز نیاز دارد و از طریق اترنت (یا PROFIBUS از طریق کارت CP 5611/5622) با D435-2 DP ارتباط برقرار می‌کند.

ابزار راه‌اندازی درایو STARTER (یا معادل آن در TIA Portal، Startdrive) پارامترسازی ماژول موتور SINAMICS S120 را در محیط SCOUT مدیریت می‌کند.

س5: باتری به عنوان گنجانده شده ذکر شده است. عمر باتری چقدر است و رویه تعویض چیست؟

ماژول باتری SIMOTION D دارای عمر مفید اسمی تقریباً سه سال در شرایط عملیاتی معمولی است.

زمان اجرای SIMOTION ولتاژ باتری را نظارت می‌کند و هنگام نزدیک شدن باتری به پایان عمر مفید خود، یک پیام هشدار تولید می‌کند و قبل از از دست دادن قابلیت حفظ داده، اطلاع قبلی می‌دهد.

تعویض باتری با روشن بودن D435-2 DP انجام می‌شود — واحد در طول تعویض عملیاتی باقی می‌ماند زیرا طراحی نگهدارنده باتری دوگانه اجازه می‌دهد باتری قدیمی خارج شده و باتری جدید بدون قطع منبع تغذیه به SRAM وارد شود.

باتری تعویضی یک سلول دکمه‌ای لیتیومی استاندارد است (نوع مشخص شده در دستورالعمل‌های عملیاتی SIMOTION D)، که به عنوان قطعه یدکی استاندارد زیمنس موجود است.

تعویض باتری باید به عنوان یک کار نگهداری برنامه‌ریزی شده که در چرخه سه ساله انجام می‌شود، تلقی شود، نه به عنوان یک واکنش واکنشی به هشدار باتری.