Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 — ماژول حلقه کنترل دو محوره SIMODRIVE 611 Universal HRS، سین/کسین 1 ولت پیک به پیک / EnDat

شناسه محصول

Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 یک برد کنترل حلقه بسته دو محوره (واحد پلاگین) برای سیستم درایو SIMODRIVE 611 است. توضیحات کامل زیمنس برای این شماره سفارش به شرح زیر است: ماژول حلقه کنترل دو محوره SIMODRIVE 611 Universal HR، انکودر افزایشی سین/کسین 1 ولت پیک به پیک، انکودر مقدار مطلق EnDat، نقطه تنظیم سرعت/گشتاور، موقعیت‌یابی، قابل توسعه با گزینه‌ها.

این ماژول متعلق به نسل Universal HRS است - نام "HRS" نشان دهنده نوع با وضوح بالا با ضریب درون‌یابی انکودر 2048 است (نسل قبلی از ضریب 128 استفاده می‌کرد). جهش از 128 به 2048 درون‌یابی داخلی به طور موثر وضوح انکودر سین/کسین 1 ولت پیک به پیک متصل را به همان نسبت ضرب می‌کند و دقت موقعیت‌یابی بسیار ظریف‌تری را بدون هیچ تغییری در سخت‌افزار انکودر روی دستگاه ارائه می‌دهد.

مشخصات تأیید شده

سیستم SIMODRIVE 611 و جایگاه این ماژول

SIMODRIVE 611 سیستم مبدل درایو ماژولار زیمنس برای ماشین‌آلات ابزار CNC و اتوماسیون صنعتی است که برای خدمت به عنوان ستون فقرات کنترل حرکت برای مراکز ماشین‌کاری مبتنی بر SINUMERIK، سلول‌های تراشکاری، ماشین‌های سنگ‌زنی و ماشین‌آلات تولید توسعه یافته است. در داخل کابینت، ماژول‌های درایو مجزا — که هر کدام یک یا دو محور موتور را پوشش می‌دهند — از یک گذرگاه DC مشترک که توسط یک ماژول ورودی/بازیافتی مرکزی تأمین می‌شود، تغذیه می‌شوند. برد کنترل، هوشمندی درون هر ماژول درایو است: این برد محاسبات حلقه بسته جریان، سرعت و موقعیت را انجام می‌دهد و با CNC یا کنترلر خارجی ارتباط برقرار می‌کند.

6SN1118-1NH01-0AA1 برد کنترل است. این برد به عنوان یک واحد پلاگین در بخش قدرت درایو قرار می‌گیرد و مونتاژ فیزیکی بخش قدرت به علاوه برد کنترل، یک محور درایو کامل را تشکیل می‌دهد. بنابراین، تعویض یک برد کنترل معیوب بدون دست زدن به مرحله قدرت یک استراتژی نگهداری قابل اجرا و رایج است — این کار از تعویض کامل ماژول جلوگیری کرده و هزینه را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

دو محور، یک برد

قرار دادن دو محور مستقل کنترل درایو حلقه بسته روی یک برد پلاگین، یکی از مزایای طراحی سری Universal HR است. به عنوان مثال، در یک مرکز ماشین‌کاری پنج محوره، سه برد دو محوره شش محور بالقوه را مدیریت می‌کنند — اسلات ششم را برای اسپیندل اصلی یا محور چرخشی آزاد می‌گذارند. کارایی یک برد دو محوره نسبت به دو ماژول تک محوره جداگانه به فضای کابینت، پایانه‌های سیم‌کشی و تعداد اجزای منفرد برای انبارداری و مدیریت قطعات یدکی گسترش می‌یابد.

هر محور کاملاً مستقل عمل می‌کند. دو کانال درایو پردازنده دیجیتال برد و رابط ارتباطی به گذرگاه درایو را به اشتراک می‌گذارند، اما هر کدام کنترلر جریان، کنترلر سرعت و رابط انکودر خود را دارد. پارامترهای حالت عملیاتی و بهره‌وری به طور جداگانه برای هر محور تنظیم و ذخیره می‌شوند.

سازگاری انکودر: افزایشی و مطلق روی یک برد

6SN1118-1NH01-0AA1 دو نوع انکودر را به صورت موازی روی سخت‌افزار یکسان می‌پذیرد و به دستگاه اجازه می‌دهد تا بسته به نیاز دستگاه از انواع مختلف انکودر روی هر محور استفاده کند.

انکودرهای افزایشی سین/کسین 1 ولت پیک به پیک سیگنال‌های دیفرانسیلی سینوسی با دامنه 1 ولت پیک به پیک تولید می‌کنند. اینها سیگنال‌های استاندارد انکودر در موتورهای سروو زیمنس 1FK و 1FT6 هستند. برد HRS هر دوره سیگنال را در 2048 مرحله به صورت داخلی درون‌یابی می‌کند — یک بهبود قابل توجه در وضوح نسبت به درون‌یابی 128 مرحله‌ای اولیه بردهای Universal HR قبلی. علاوه بر این، ضرب پالس (دو برابر کردن) و تقسیم پالس (1:2، 1:4، 1:8) در رابط انکودر افزایشی زاویه‌ای برای انکودرهای افزایشی امکان‌پذیر است و به مهندس راه‌اندازی انعطاف‌پذیری قابل توجهی در هنگام پیکربندی بازخورد موقعیت برای پارامترهای درایو خاص می‌دهد.

انکودرهای مطلق EnDat (سین/کسین 1 ولت پیک به پیک با رابط EnDat) امکان خواندن موقعیت مطلق شفت را مستقیماً در هنگام روشن شدن، بدون نیاز به بازگشت مرجع، فراهم می‌کنند. پروتکل EnDat یک استاندارد رابط سریال است که داده‌های موقعیت را به صورت دیجیتال از طریق همان کابل سیگنال‌های آنالوگ سین/کسین منتقل می‌کند. برای محورهای دستگاه که اجرای مرجع در هنگام راه‌اندازی از نظر عملیاتی غیرقابل قبول است — یا در مواردی که موقعیت مطلق باید در طول چرخه‌های برق حفظ شود — انکودرهای EnDat روی برد HRS این کار را بدون سخت‌افزار اضافی انجام می‌دهند. ضرب پالس (دو برابر کردن) در رابط انکودر افزایشی زاویه‌ای برای انکودرهای مطلق نیز پشتیبانی می‌شود.

حداکثر طول کابل موتور با سیگنال‌های سین/کسین 1 ولت پیک به پیک 50 متر در هر محور است.

حالت‌های عملیاتی: رابط نقطه تنظیم و موقعیت‌یابی داخلی

سفت‌افزار برد دو حالت عملیاتی متمایز را پشتیبانی می‌کند که می‌توانند به طور مستقل برای هر محور پیکربندی شوند.

حالت نقطه تنظیم سرعت/گشتاور رابط درایو متعارف است: برد کنترل یک نقطه تنظیم سرعت آنالوگ ±10 ولت (یا نقطه تنظیم گشتاور) را از یک منبع خارجی می‌پذیرد و موتور را بر این اساس تنظیم می‌کند. این حالت استاندارد برای ادغام با CNC SINUMERIK 810D یا 840D است، جایی که کنترلر موقعیت CNC سیگنال‌های مرجع سرعت را از طریق گذرگاه درایو به هر محور خروجی می‌دهد.

حالت موقعیت‌یابی داخلی یک قابلیت اضافی قابل توجه است. در این حالت، 6SN1118-1NH01-0AA1 کتابخانه‌ای از برنامه‌های موقعیت‌یابی ذخیره شده در حافظه خود را بدون وابستگی به CNC خارجی برای بستن حلقه موقعیت اجرا می‌کند. بلوک‌های پیمایش — موقعیت هدف، سرعت، شتاب — ذخیره و توسط سیگنال‌های I/O دیجیتال فعال می‌شوند. این حالت برد را نه تنها در پیکربندی‌های کامل CNC، بلکه در محورهای دستگاه مستقل، خطوط انتقال، ماشین‌های ایندکسینگ چرخشی و هر کاربردی که در آن یک کنترلر خارجی ساده نیاز به فعال کردن پروفایل‌های حرکت از پیش تعریف شده بدون اجرای حلقه کنترل موقعیت مداوم دارد، ارزشمند می‌سازد.

قابلیت توسعه: ماژول ترمینال و گزینه‌های PROFIBUS-DP

یک اسلات گزینه واحد در پنل جلویی برد، یکی از دو ماژول توسعه را می‌پذیرد و قابلیت رابط برد را افزایش می‌دهد:

ماژول ترمینال (6SN1114-0NB01-0AA1): 8 ورودی دیجیتال و 8 خروجی دیجیتال اضافه می‌کند. در حالت موقعیت‌یابی، این I/Oهای اضافی برای انتخاب و فعال کردن بلوک‌های پیمایش استفاده می‌شوند و به یک PLC یا کنترلر مبتنی بر رله ساده اجازه می‌دهند تا توالی‌های حرکت ذخیره شده را بدون پروتکل‌های ارتباطی پیچیده فعال کند.

ماژول PROFIBUS-DP (6SN1114-0NB00-0AA1 / 6SN1114-0NB01-0AA0): برد کنترل را مستقیماً به یک شبکه PROFIBUS-DP متصل می‌کند و تبادل داده‌های چرخه‌ای و غیرچرخه‌ای با یک PLC SIMATIC یا سایر استادان PROFIBUS را امکان‌پذیر می‌سازد. این امر به ویژه در سلول‌های تولیدی که در آن چندین محور درایو SIMODRIVE 611 نیاز به هماهنگی توسط یک PLC از طریق یک کابل فیلدباس واحد دارند، مفید است. گزینه PROFIBUS-DP از پروفایل‌های حرکت همزمان برای حداکثر دو محور روی یک برد پشتیبانی می‌کند.

عملکرد ایستایی ایمن

6SN1118-1NH01-0AA1 از عملکرد ایستایی ایمن زیمنس پشتیبانی می‌کند — یک ویژگی ایمنی مبتنی بر سخت‌افزار که یک وضعیت ایمن گواهی شده برای محور درایو بدون نیاز به ماژول رله ایمنی جداگانه در بسیاری از پیکربندی‌ها فراهم می‌کند. هنگامی که عملکرد ایستایی ایمن فعال می‌شود، پالس‌های شلیک درایو توسط یک مسیر سخت‌افزاری نظارت شده مهار می‌شوند و از تولید گشتاور یا چرخش موتور جلوگیری می‌کنند، حتی اگر الکترونیک کنترل دچار خطا شود. این عملکرد در فصل 8.5 از دفترچه راهنمای توضیحات توابع SIMODRIVE 611 Universal مستند شده است.

خانواده‌های موتور سازگار

این برد کنترل برای استفاده با سری موتورهای سروو و اسپیندل زیمنس زیر در سیستم SIMODRIVE 611 طراحی شده است:

• 1FT6 / 1FT5 — موتورهای سروو همزمان برای درایوهای تغذیه
• 1FK6 / 1FK7 — موتورهای سروو همزمان فشرده
• 1FN1 / 1FN3 — موتورهای خطی
• 1FE1 — موتورهای همزمان داخلی
• 1PH / 1PM — موتورهای اسپیندل نامتقارن
• 1FM6 — موتورهای گشتاور بدون قاب
• 2SP1 — موتور اسپیندل‌ها

مقایسه انواع — سری 6SN1118-1NH01

عدد "1" در موقعیت پنجم شماره سفارش (1NH در مقابل 0NH) نسل HRS را با قابلیت موقعیت‌یابی داخلی مشخص می‌کند. رقم نسخه پایانی (-0AA0 در مقابل -0AA1) نشان دهنده بازبینی سخت‌افزار است — -0AA1 نسخه جدیدتر است و شامل ضریب درون‌یابی بهبود یافته و ویژگی‌های ضرب/تقسیم پالس ذکر شده در بالا است.

سوالات متداول

سوال 1: تفاوت بین 6SN1118-1NH01-0AA1 و 6SN1118-0NH01-0AA1 چیست و آیا قابل تعویض هستند؟

تفاوت کلیدی در وجود یا عدم وجود عملکرد موقعیت‌یابی داخلی و ضریب درون‌یابی انکودر است. 6SN1118-1NH01-0AA1 (نسل HRS، که با "1" در موقعیت 5 شماره سفارش مشخص می‌شود) شامل حالت موقعیت‌یابی بلوک پیمایش داخلی است و از ضریب درون‌یابی 2048 برای سیگنال‌های انکودر سین/کسین 1 ولت پیک به پیک استفاده می‌کند. 6SN1118-0NH01-0AA1 (نسل قبلی HR) فقط در حالت کنترل نقطه تنظیم/سرعت عمل می‌کند و از ضریب درون‌یابی پایین‌تر 128 استفاده می‌کند. در یک برنامه کاملاً یکپارچه با CNC که در آن SINUMERIK تمام موقعیت‌یابی را مدیریت می‌کند — و در آن وضوح بالاتر انکودر مورد نیاز نیست — این دو برد در حالت عملیاتی نقطه تنظیم از نظر عملکردی سازگار هستند. با این حال، اگر دستگاه از موقعیت‌یابی داخلی استفاده می‌کند یا اگر برنامه به درون‌یابی انکودر با وضوح بالاتر وابسته است، نسخه HRS (1NH) مورد نیاز است و نسخه 0NH نمی‌تواند جایگزین آن شود.

سوال 2: آیا این برد با CNC SINUMERIK 840D یا 810D کار می‌کند یا فقط در پیکربندی‌های مستقل؟

هر دو. 6SN1118-1NH01-0AA1 به عنوان یک برد کنترل محور درایو استاندارد، کاملاً با سیستم‌های CNC SINUMERIK 840D و 810D powerline سازگار است. در این پیکربندی، SINUMERIK سفت‌افزار را در هر بار روشن شدن از طریق گذرگاه درایو به برد کنترل دانلود می‌کند و کنترلرهای محور CNC در زمان واقعی از طریق همان گذرگاه به برد فرمان می‌دهند. این برد همچنین به عنوان یک کنترلر موقعیت‌یابی مستقل — بدون CNC — زمانی که گزینه PROFIBUS-DP یا ماژول ترمینال نصب شده و حالت موقعیت‌یابی داخلی فعال است، عمل می‌کند. همین برد سخت‌افزاری هر دو نقش را ایفا می‌کند؛ حالت عملیاتی یک پارامتر پیکربندی است، نه یک تفاوت سخت‌افزاری.

سوال 3: دستگاه از موتورهای 1FT6 با انکودرهای سین/کسین 1 ولت پیک به پیک استفاده می‌کند. آیا تغییر از برد 0NH به برد 1NH نیاز به تعویض انکودر دارد؟

خیر. خانواده موتور سروو 1FT6 به عنوان استاندارد از سیگنال‌های انکودر سین/کسین 1 ولت پیک به پیک استفاده می‌کند و این دقیقاً سیگنالی است که 6SN1118-1NH01-0AA1 برای آن طراحی شده است. سخت‌افزار انکودر روی موتور نیازی به تغییر ندارد. آنچه تغییر می‌کند، وضوح موقعیت مؤثر ارائه شده توسط سیستم کنترل است: ضریب درون‌یابی بالاتر (2048 در مقابل 128) برد HRS بازخورد موقعیت ظریف‌تری را از انکودر فیزیکی یکسان تولید می‌کند، که ممکن است نیاز به تنظیمات جزئی در پارامترهای بهره کنترل موقعیت (بهره P، پیش‌خور سرعت) در طول راه‌اندازی مجدد داشته باشد. نوع کابل انکودر و سیم‌کشی بدون تغییر باقی می‌ماند؛ حداکثر طول کابل 50 متر است.

سوال 4: اگر دستگاه نیاز دارد این محور درایو از طریق PROFIBUS-DP با یک PLC SIMATIC ارتباط برقرار کند، کدام ماژول گزینه باید نصب شود؟

ماژول گزینه PROFIBUS-DP — شماره سفارش‌های زیمنس 6SN1114-0NB00-0AA1 یا 6SN1114-0NB01-0AA0، بسته به نسخه PROFIBUS مورد نیاز — در اسلات گزینه در جلوی برد کنترل قرار می‌گیرد. پس از نصب و پیکربندی با استفاده از نرم‌افزار راه‌اندازی SimoCom U، محور درایو به یک اسلیو استاندارد PROFIBUS DP تبدیل می‌شود و داده‌های چرخه‌ای و غیرچرخه‌ای را با استاد PLC تبادل می‌کند. این به PLC اجازه می‌دهد تا نقاط تنظیم سرعت، گشتاور یا موقعیت را صادر کند و مقادیر واقعی و اطلاعات تشخیصی را مستقیماً از طریق فیلدباس بخواند — بدون نیاز به سیم‌کشی آنالوگ از PLC به درایو. اگر به جای آن I/O دیجیتال اضافی مورد نیاز باشد (برای انتخاب بلوک‌های پیمایش از یک رله یا PLC ساده بدون فیلدباس)، ماژول ترمینال (6SN1114-0NB01-0AA1) گزینه مناسبی است که 8 ورودی و 8 خروجی اضافه می‌کند.

سوال 5: عملکرد "ایستایی ایمن" به عنوان پشتیبانی شده ذکر شده است. آیا این بدان معناست که برد الزامات عملکرد STO (خاموش کردن گشتاور ایمن) با درجه ایمنی مطابق با IEC 61800-5-2 را برآورده می‌کند؟

عملکرد ایستایی ایمن در سخت‌افزار SIMODRIVE 611 Universal HRS، یک مهار سخت‌افزاری پالس‌های شلیک درایو است که از طریق یک مسیر سخت‌افزاری نظارت شده پیاده‌سازی شده و تحت مستندات ایمنی مربوطه زیمنس برای آن سری مستند شده است. اینکه آیا یک نصب خاص الزامات STO IEC 61800-5-2 را برآورده می‌کند یا خیر، به پیاده‌سازی کامل سیستم بستگی دارد — سیم‌کشی، رله ایمنی خارجی یا PLC ایمنی مورد استفاده برای فعال کردن عملکرد، و معماری کلی ایمنی دستگاه — نه فقط برد کنترل. برای جایگزینی حیاتی ایمنی یا نصب جدید شامل ایستایی ایمن، باید به مستندات ایمنی مربوطه SIMODRIVE 611 زیمنس و ارزیابی ایمنی خاص دستگاه مراجعه شود. برد از مکانیزم سخت‌افزاری پشتیبانی می‌کند؛ انطباق در سطح دستگاه نیاز به اعتبارسنجی مدار ایمنی کامل توسط یک مهندس ایمنی واجد شرایط دارد.