SINUMERIK PERIPHERIE อินเทอร์เฟซแบบอะนาล็อกไดรฟ์ 6FC5211-0BA01-0AA4 6FC5 211-0BA01-0AA4 6FC5211-OBAO1-OAA4

Siemens 6FC5211-0BA01-0AA4 | SINUMERIK ADI4 Analog Drive Interface — 4-Axis PROFIBUS DP, ±10V Analog Output, TTL/SSI Encoder Input, Motion Control Functionality, FW 01.04.08

ภาพรวม

The Siemens 6FC5211-0BA01-0AA4 คือ ADI4 — โมดูลที่เชื่อมช่องว่างทางสถาปัตยกรรมระหว่างแกนควบคุมการเคลื่อนที่แบบดิจิทัล PROFIBUS DP ของ SINUMERIK และชุดไดรฟ์แบบอนาล็อกที่ติดตั้งไว้ซึ่งเคยใช้ในเครื่องจักรกลก่อนที่เทคโนโลยีไดรฟ์ดิจิทัลจะกลายเป็นมาตรฐาน

ไดรฟ์เซอร์โวส่วนใหญ่ที่ขายก่อนกลางทศวรรษ 1990 และแอมพลิฟายเออร์ไดรฟ์ขนาดกะทัดรัดจำนวนมากที่ยังคงผลิตอยู่ในปัจจุบันสำหรับแอปพลิเคชันที่คำนึงถึงต้นทุน จะรับสัญญาณอนาล็อก ±10V เป็นสัญญาณตั้งค่าความเร็วหรือแรงบิด และให้การป้อนกลับเอนโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่า — ซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซที่แตกต่างจากลิงก์ดิจิทัล DRIVE-CLiQ ที่ไดรฟ์ SINAMICS S120 ใช้กับคอนโทรลเลอร์ SINUMERIK สมัยใหม่

ADI4 แก้ปัญหาการรวมระบบนี้ได้อย่างลงตัว: มันจะอยู่บนเครือข่าย PROFIBUS DP ในฐานะสเลฟ รับคำสั่งตำแหน่งแกนและการร้องขอสถานะจากคอนโทรลเลอร์ CNC ผ่าน PROFIBUS ในอัตราวงจรที่เท่ากันซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่แบบซิงโครไนซ์ แปลงคำสั่งเหล่านั้นเป็นสัญญาณตั้งค่าอนาล็อก ±10V สำหรับแอมพลิฟายเออร์ไดรฟ์เซอร์โวที่เชื่อมต่อ อ่านการป้อนกลับเอนโค้ดเดอร์จากแต่ละแกน และรายงานข้อมูลตำแหน่งและความเร็วกลับไปยัง CNC ผ่าน PROFIBUS

จากมุมมองของคอนโทรลเลอร์ SINUMERIK แกนอนาล็อกที่เชื่อมต่อกับ ADI4 จะทำงานเหมือนกับแกนดิจิทัล SINAMICS — มันถูกกำหนดค่า ติดตั้ง และตั้งโปรแกรมผ่านเครื่องมือ SINUMERIK และโครงสร้างพารามิเตอร์เดียวกัน

ความจุ 4 แกน หมายความว่าโมดูล ADI4 หนึ่งโมดูลสามารถจัดการแกนที่ควบคุมได้อย่างอิสระสูงสุดสี่แกน — ศูนย์กลางการตัดเฉือนแบบ 3 แกนที่สมบูรณ์ (X, Y, Z) บวกกับแกนเพิ่มเติมอีกหนึ่งแกน (โต๊ะหมุน การวางแนวสปินเดิล หรือแกนเชิงเส้นที่สี่) จากโหนด PROFIBUS หนึ่งโหนด

สำหรับเครื่องจักรที่มีแกนมากกว่า โมดูล ADI4 หลายโมดูลจะเชื่อมต่อบนเครือข่าย PROFIBUS DP เดียวกัน โดยแต่ละโมดูลมีที่อยู่ PROFIBUS ของตัวเอง จนถึงขีดจำกัดจำนวนสเลฟของเครือข่าย

ข้อมูลจำเพาะหลัก

PROFIBUS DP ที่เท่ากัน — เหตุใดข้อกำหนดวงจรบัสจึงมีความสำคัญ

ADI4 ทำงานเฉพาะบน PROFIBUS DP ที่เท่ากัน — โหมดการทำงานของบัสเฉพาะที่ DP master จะวนรอบในช่วงเวลาที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ

นี่ไม่ใช่การทำงานของ PROFIBUS DP มาตรฐาน: DP master ทั่วไปจะสำรวจสเลฟให้เร็วที่สุดเท่าที่บัสจะอนุญาต แต่เวลาวงจรจริงจะแตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากการตัดสินใจของบัส 

สำหรับแอปพลิเคชัน PLC I/O ความแตกต่างนี้ไม่สำคัญ สำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่ของเซอร์โว มันมีความสำคัญอย่างยิ่ง

อัลกอริทึมการควบคุมการเคลื่อนที่ต้องการให้การป้อนกลับตำแหน่งมาถึงคอนโทรลเลอร์ในช่วงเวลาที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำและซ้ำๆ

หากเวลาป้อนกลับแตกต่างกันไปในแต่ละรอบ การคำนวณความเร็วและความเร่งที่ CNC ใช้ในการสร้างโปรไฟล์การเคลื่อนที่ที่ราบรื่นจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ปรากฏเป็นความผันผวนของความเร็ว ข้อผิดพลาดของรูปทรง และพื้นผิวสำเร็จรูปที่ไม่ดีบนชิ้นส่วนที่ผ่านการตัด PROFIBUS DP ที่เท่ากันจะขจัดความแตกต่างนี้โดยให้ DP master (โดยทั่วไปคือ SINUMERIK NCK) สร้างวงจรบัสที่ซิงโครไนซ์เวลาตามเวลาวงจรเซอร์โวที่กำหนดค่า — 1ms, 2ms หรือค่าอื่นๆ ที่กำหนดใน HW Config

NCK ของ SINUMERIK 840D sl ทำหน้าที่เป็น DP master ที่เท่ากัน สร้างวงจรบัสแบบไอโซโครนัส

โมดูล ADI4 ทั้งหมดในระบบ DP master นี้จะถูกซิงโครไนซ์กับวงจรเหล่านี้ ให้ความเสถียรของเวลาที่จำเป็นสำหรับการควบคุมแกน CNC แบบวงปิด

อินเทอร์เฟซเอนโค้ดเดอร์ — TTL และ SSI

ADI4 รองรับอินพุตเอนโค้ดเดอร์สองประเภทต่อแกน ซึ่งสะท้อนถึงเทคโนโลยีการป้อนกลับที่โดดเด่นสองประเภทในยุคไดรฟ์เซอร์โวแบบอนาล็อก:

เอนโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่า TTL สร้างสัญญาณพัลส์ A, B และ Z (อ้างอิง)

ตำแหน่งจะถูกสะสมโดยการนับพัลส์ในฮาร์ดแวร์ตัวนับเอนโค้ดเดอร์ของ ADI4 และพัลส์ Z จะใช้สำหรับการโฮมมิ่ง (การค้นหาตำแหน่งอ้างอิงของเครื่อง) เอนโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่าเป็นอุปกรณ์ป้อนกลับที่พบมากที่สุดในเครื่องจักรกลทั่วไป — มาตราส่วนเชิงมุมและเชิงเส้นส่วนใหญ่จากบริษัทต่างๆ เช่น Heidenhain, Fagor และ Renishaw สร้างสัญญาณที่เข้ากันได้กับ TTL

เอนโค้ดเดอร์แบบสัมบูรณ์ SSI (Synchronous Serial Interface) ส่งค่าตำแหน่งสัมบูรณ์เมื่อเปิดเครื่อง ทำให้ไม่ต้องโฮมมิ่ง

หลังจากการรีสตาร์ทแต่ละครั้ง ตำแหน่งปัจจุบันของเอนโค้ดเดอร์จะพร้อมใช้งานทันที — เครื่องจักรไม่จำเป็นต้องอ้างอิงก่อนที่คำสั่งการเคลื่อนที่สามารถทำงานได้

เอนโค้ดเดอร์ SSI พบได้ทั่วไปในเครื่องจักรที่การเดินทางอ้างอิงไม่สะดวก (แกน Gantry ขนาดใหญ่ แกนที่มีข้อจำกัดทางกายภาพในการเดินทาง) หรือที่การเริ่มต้นอย่างรวดเร็วหลังจากการหยุดชะงักของพลังงานเป็นข้อกำหนดในการผลิต

ความสามารถของ ADI4 ในการรับเอนโค้ดเดอร์ประเภทใดก็ได้ต่อแกน หมายความว่าเครื่องจักรสามารถผสมผสานเทคโนโลยีการป้อนกลับได้ — แกน 1 และ 2 พร้อมมาตราส่วนเชิงเส้นแบบเพิ่มค่า TTL, แกน 3 พร้อมเอนโค้ดเดอร์แบบหมุนสัมบูรณ์ SSI — ทั้งหมดจัดการโดยโมดูล ADI4 เดียวกันและรายงานไปยังคอนโทรลเลอร์ SINUMERIK อย่างสม่ำเสมอ

การกำหนดค่าใน STEP 7 HW Config

ADI4 ถูกกำหนดค่าเป็น PROFIBUS DP slave ภายใน SIMATIC STEP 7 HW Config โดยใช้ซอฟต์แวร์ ADI4 Slave OM (Object Manager) ที่ Siemens จัดหาให้พร้อมกับชุดเครื่องมือ SINUMERIK สำหรับระบบ CNC ที่เข้ากันได้แต่ละระบบ ขั้นตอนการกำหนดค่า:

ADI4 slave จะถูกแทรกเข้าไปในรายการสเลฟของ DP master, ที่อยู่ PROFIBUS จะถูกกำหนด (ตรงกับที่อยู่ทางกายภาพที่ตั้งไว้บนสวิตช์ที่อยู่ของโมดูล ADI4) และพารามิเตอร์ต่อแกน — ประเภทเอนโค้ดเดอร์, ความละเอียดเอนโค้ดเดอร์, การกำหนดค่าสัญญาณ I/O, ประเภทแกน — จะถูกตั้งค่าในหน้าต่างของ ADI4 ใน HW Config

โมดูล ADI4 หลายโมดูลจะถูกเพิ่มเป็น DP slave แยกต่างหากในระบบ DP master เดียวกัน โดยแต่ละโมดูลมีที่อยู่เฉพาะ

ข้อมูลเครื่องจักร SINUMERIK จากนั้นจะอ้างอิงการกำหนดค่าสล็อต PROFIBUS ของ ADI4 เพื่อเชื่อมต่อการกำหนดค่าแกนเชิงตรรกะของ CNC กับการเชื่อมต่อเอนโค้ดเดอร์และตั้งค่าทางกายภาพบน ADI4

ฟังก์ชัน "การจัดตำแหน่ง" ใน HW Config ช่วยให้การตั้งค่าที่เหมือนกันสามารถเผยแพร่จาก ADI4 ที่กำหนดค่าไว้ตัวแรกไปยังโมดูล ADI4 อื่นๆ ทั้งหมด ทำให้การกำหนดค่าเครื่องจักรหลายแกนง่ายขึ้น

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: สามารถใช้ ADI4 กับ SINUMERIK 828D หรือเฉพาะกับตระกูล 840D sl เท่านั้นหรือไม่?

6FC5211-0BA01-0AA4 ADI4 ถูกระบุสำหรับ SINUMERIK 802D sl, 840Di sl และ 840D sl

ไม่ถูกระบุว่าเข้ากันได้กับ SINUMERIK 828D 828D ใช้ส่วนประกอบไดรฟ์ SINAMICS S120 ที่ใช้ DRIVE-CLiQ เป็นอินเทอร์เฟซดั้งเดิม และความสามารถ PROFIBUS DP ของมันจะมุ่งเน้นไปที่ I/O มากกว่าการควบคุมเซอร์โวที่เท่ากันในลักษณะเดียวกับ 840D sl

สำหรับระบบ 828D ที่ต้องการการรวมไดรฟ์แบบอนาล็อก โดยทั่วไปจะมีการระบุแนวทางอื่น — เช่น การใช้ SINAMICS S120 พร้อมบอร์ดเอาต์พุตตั้งค่าอนาล็อก

แอปพลิเคชันหลักของ ADI4 ยังคงอยู่กับตระกูล SINUMERIK 840D sl

คำถามที่ 2: ที่อยู่ PROFIBUS ของ ADI4 ถูกตั้งค่าอย่างไร — ผ่านซอฟต์แวร์หรือสวิตช์ฮาร์ดแวร์?

ADI4 มีสวิตช์ที่อยู่ PROFIBUS ทางกายภาพ (สวิตช์ DIP แบบหมุนหรือแบบไบนารี) ที่แผงด้านหน้าหรือภายใน ซึ่งตั้งค่าที่อยู่โหนด PROFIBUS ในฮาร์ดแวร์

ที่อยู่ที่กำหนดค่าใน STEP 7 HW Config ต้องตรงกับการตั้งค่าทางกายภาพนี้ — ความไม่ตรงกันจะทำให้ ADI4 ไม่ตอบสนองบนเครือข่าย PROFIBUS และ CNC จะรายงานข้อผิดพลาดการสื่อสาร DP slave

หลังจากเปลี่ยนที่อยู่ฮาร์ดแวร์แล้ว โมดูลจะต้องเปิดเครื่องใหม่เพื่อให้ที่อยู่ใหม่มีผล

ช่วงที่อยู่ PROFIBUS ที่มีให้สำหรับ ADI4 คือ 1 ถึง 126 (ที่อยู่ 127 สงวนไว้สำหรับการออกอากาศการวินิจฉัย)

คำถามที่ 3: โมดูลต้องการแหล่งจ่ายไฟ 24V DC สองแหล่งแยกกัน จุดประสงค์ของแต่ละแหล่งคืออะไร?

อินพุตแหล่งจ่ายไฟ 24V DC ภายนอกสองแหล่งทำหน้าที่แตกต่างกัน แหล่งจ่ายไฟแรก (เชื่อมต่อกับ X1, P24EXT1) จ่ายไฟให้กับวงจรลอจิกภายในของโมดูลและอิเล็กทรอนิกส์อินเทอร์เฟซเอนโค้ดเดอร์ — สิ่งนี้ต้องมีเพื่อให้ ADI4 ทำงานและสื่อสารบน PROFIBUS

แหล่งจ่ายไฟที่สอง (เชื่อมต่อกับ X6-1, P24EXT2) จ่ายไฟให้กับสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล — เอาต์พุตดิจิทัลทั่วไปและเฉพาะไดรฟ์ที่สลับอุปกรณ์ภายนอก (รีเลย์เปิดใช้งานไดรฟ์ หน้าสัมผัสปลดเบรก)

การแยกแหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ช่วยให้เอาต์พุตดิจิทัลสามารถจ่ายไฟจากวงจรแยกต่างหากที่สามารถปิดได้เป็นส่วนหนึ่งของการหยุดเครื่องจักรเพื่อความปลอดภัยโดยไม่ทำให้ลอจิกการสื่อสารของโมดูลหมดพลังงาน

คำถามที่ 4: ADI4 มีการป้องกันการตัดสายเอนโค้ดเดอร์ระหว่างการทำงานหรือไม่?

ADI4 ตรวจสอบสัญญาณเอนโค้ดเดอร์และสามารถตรวจจับสภาวะความผิดปกติของเอนโค้ดเดอร์รวมถึงการสูญเสียสัญญาณ

หากสัญญาณเอนโค้ดเดอร์สูญหายระหว่างการทำงาน (สายขาด ข้อต่อขัดข้อง) ADI4 จะรายงานข้อผิดพลาดเอนโค้ดเดอร์ไปยัง SINUMERIK CNC ผ่าน PROFIBUS 

ลอจิกการตรวจสอบแกนของ CNC จะตอบสนองต่อการเตือนข้อผิดพลาดเอนโค้ดเดอร์ — โดยทั่วไปโดยการหยุดแกนและเข้าสู่สถานะปลอดภัย — ตามการกำหนดค่าข้อมูลเครื่องจักร

การตอบสนองการเตือนที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า SINUMERIK และฟังก์ชันความปลอดภัยที่เปิดใช้งานสำหรับแกนที่ได้รับผลกระทบ

คำถามที่ 5: โมดูล ADI4 หลายโมดูลและไดรฟ์ SINAMICS สามารถอยู่ร่วมกันบนเครือข่าย PROFIBUS DP เดียวกันกับ SINUMERIK 840D sl ได้หรือไม่?

ใช่ ระบบ PROFIBUS DP master ของ SINUMERIK 840D sl สามารถรวมทั้งโมดูล ADI4 (สำหรับแกนไดรฟ์แบบอนาล็อก) และยูนิตไดรฟ์ SINAMICS S120 (ซึ่งใช้ PROFIBUS DP เป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสาร แยกจาก DRIVE-CLiQ)

ในการกำหนดค่าแบบผสมนี้ สเลฟทั้งหมดบน DP ที่เท่ากันจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเวลาไอโซโครนัส และภาระงานบัส PROFIBUS ทั้งหมดในสเลฟทั้งหมดจะต้องอยู่ในขีดจำกัดความจุของเครือข่ายที่เวลาวงจรที่กำหนดค่า

SINUMERIK HW Config คำนวณภาระงานบัสและจะเตือนหากการกำหนดค่าเกินงบประมาณเวลาของ DP cycle