Высокопроизводительный Сименс Симодрайв 611 Цифровое управление 6SN1118-0DK23-0AA2

Siemens 6SN1118-0DK23-0AA2 — Цифровой блок управления SIMODRIVE 611 с высоким быстродействием для 2 осей с системой прямого измерения, Sin/Cos 1 В пик-пик

Что представляет собой этот модуль

Модуль Siemens 6SN1118-0DK23-0AA2 представляет собой двухкоординатный высокопроизводительный блок управления с замкнутым контуром для цифровой системы приводов SIMODRIVE 611. Официальное описание Siemens для этого номера заказа:Цифровой блок управления SIMODRIVE 611, высокое быстродействие, 2 оси, Sin/Cos 1 В пик-пик, система прямого измерения, ПО ЧПУ, требуется с 06.04.09.

Этот блок управления является «интеллектом» оси привода SIMODRIVE 611. Он устанавливается в силовой блок привода, обрабатывает обратную связь от энкодера как от двигателя, так и от отдельной системы прямого измерения, выполняет цифровое управление контурами тока и скорости, а также обменивается данными с ЧПУ или управляющим контроллером через шину привода. Суффикс -0AA2 указывает на последнюю аппаратную ревизию серии 0DK23 — заменяющую более раннюю ревизию -0AA1 — и является правильной заменой для станков, в которых изначально использовалась любая из этих ревизий.

Проверенные характеристики

Архитектура SIMODRIVE 611 Digital

SIMODRIVE 611 — это модульная система приводов Siemens с общей шиной постоянного тока, построенная как ряд модулей, которые используют общую шину питания внутри шкафа управления станка. Модуль питания/рекуперации на одном конце ряда обеспечивает питание шины постоянного тока; отдельные силовые модули и блоки управления ниже по цепи обрабатывают одну или две оси двигателя. Блок управления представляет собой отдельный подключаемый модуль внутри каждого силового модуля — физически съемный и заменяемый без нарушения силовых проводов, кабелей двигателя или соединений энкодера. Такая архитектура является практическим преимуществом в эксплуатации: неисправный блок управления можно заменить за несколько минут, в то время как остальное оборудование привода остается на месте.

В цифровом варианте SIMODRIVE 611 блоки управления полностью цифровые, от входа энкодера до выхода на шину привода. Нет аналоговых подключений задатчика скорости к внешнему ЧПУ; вместо этого SINUMERIK 840D или 810D обменивается данными с каждым блоком управления через высокоскоростную цифровую шину привода, загружая прошивку в блок при каждом включении питания и обмениваясь данными о положении, скорости и токе в реальном времени во время работы. Такая тесная цифровая интеграция между ЧПУ и приводом является одной из определяющих характеристик цифровой системы SIMODRIVE 611 и источником точной синхронизации, требуемой высокопроизводительными обрабатывающими центрами.

Класс высокого быстродействия: что это означает на практике

В линейке SIMODRIVE 611 Digital блоки управления доступны в двух классах производительности: Стандартное высокое быстродействие и Высокое быстродействие. Различие не является косметическим — существуют конкретные функциональные различия, определяющие, какой класс требуется для данного станка.

Наиболее существенное отличие — поддержка шпиндельных двигателей. Двухосевое управление с основным шпиндельным двигателем 1PH (индукционного типа) возможно только с классом высокого быстродействия. Двухосевой блок стандартного высокого быстродействия ограничен только сервоприводами (сервомоторами) на обоих каналах. В типичном обрабатывающем центре с ЧПУ, где один силовой модуль используется совместно для оси подачи и основного шпинделя, блок высокого быстродействия является обязательным.

Блоки высокого быстродействия также обладают дополнительным вычислительным ресурсом, что полезно для высокодинамичных приложений подачи — шлифовальных станков, высокоскоростных фрезерных центров и пятикоординатных обрабатывающих ячеек, где полоса пропускания контура положения и время цикла контура тока напрямую влияют на качество поверхности и точность контура.

6SN1118-0DK23-0AA2 — это вариант с высоким быстродействием, 2 осями и DMS — наиболее мощная конфигурация в линейке серии 0DK.

Система прямого измерения: второй канал энкодера

Определяющая аппаратная особенность 0DK23 по сравнению с 0DJ23 (его аналог без DMS) — это интерфейс системы прямого измерения. Каждый канал оси 6SN1118-0DK23-0AA2 одновременно принимает два входа энкодера:

Энкодер двигателя (косвенное измерение): Энкодер sin/cos 1 В пик-пик, установленный на валу двигателя. Этот энкодер питает контуры управления скоростью и током и обеспечивает основной сигнал обратной связи для коммутации двигателя и управления крутящим моментом.

Система прямого измерения (линейная или поворотная шкала): Второй энкодер sin/cos 1 В пик-пик, физически расположенный на оси станка — линейная стеклянная шкала, магнитная шкала или высокоточный поворотный энкодер, установленный на шарико-винтовой паре или столе. Этот сигнал питает контур управления положением на уровне ЧПУ.

Причина одновременного существования обоих заключается в тепловой и механической податливости станка. Даже прецизионная шарико-винтовая пара растягивается под нагрузкой, ее гайка имеет люфт, а вся механическая передача между валом двигателя и столом немного деформируется при изменении температуры. Один энкодер двигателя измеряет угол поворота вала двигателя и определяет положение стола через известное механическое передаточное число — он не может обнаружить или исправить эти ошибки передачи. Система прямого измерения измеряет фактическое положение стола независимо от механической передачи, и ЧПУ замыкает контур положения по этому сигналу, в то время как блок управления замыкает контур скорости по энкодеру двигателя. Результат заключается в том, что тепловое расширение, люфт и ошибки шага ходового винта непрерывно корректируются в реальном времени, а не просто калибруются при прогреве станка.

Для операций точной обработки — растачивания, шлифования на координатно-расточных станках, точного точения и многокоординатного одновременного контурирования — возможность DMS 6SN1118-0DK23-0AA2 является необходимой. Станки, в которых не предусмотрена возможность DMS, не могут использовать обратную связь по линейной шкале, независимо от установленных механически шкал; блок управления должен поддерживать ее.

Требование к ПО ЧПУ: версия 06.04.09 и новее

Примечание о спецификации Требуется ПО ЧПУ с версии 06.04.09 относится к минимальному выпуску ПО ЧПУ SINUMERIK: версия 6.4.9 ПО ЧПУ SINUMERIK 810D или 840D. Блоки управления этой серии ревизий представили функции — включая специфические алгоритмы обработки DMS и улучшения протокола шины привода — которые требовали соответствующей поддержки ПО ЧПУ. ЧПУ, работающее под управлением более старой версии ПО, не сможет правильно инициализировать или эксплуатировать этот блок управления.

Это вопрос, связанный с вводом в эксплуатацию, а не причина избегать этого модуля. Станки, которые изначально были изготовлены с системами SINUMERIK 840D powerline, как правило, уже много лет работают под управлением ПО, значительно превышающего версию 6.4.9. Требование в основном важно при поиске сменного блока для старого станка: если ПО ЧПУ станка предшествует версии 6.4.9, ПО должно быть обновлено до или одновременно с заменой блока. Это стандартная практика обслуживания для любого ЧПУ SINUMERIK 840D и описана в стандартной документации Siemens по вводу в эксплуатацию.

Совместимые семейства двигателей

6SN1118-0DK23-0AA2 поддерживает полный спектр серво- и шпиндельных двигателей Siemens, используемых в цифровой системе SIMODRIVE 611:

Синхронные серводвигатели (приводы подачи): 1FT6, 1FK6/1FK7, 1FN1, 1FN3 (линейные двигатели), 1FE1 (встроенные двигатели), 1FM6 (двигатели с крутящим моментом), 2SP1 (мотор-шпиндели)

Асинхронные индукционные двигатели (приводы основного шпинделя): 1PH4, 1PH6, 1PH7 — шпиндельные двигатели. Как указано выше, двухосевая работа шпинделя 1PH требует класса высокого быстродействия, который обеспечивает этот блок.

Все эти семейства двигателей используют сигналы энкодера sin/cos 1 В пик-пик в качестве стандарта, что соответствует интерфейсу энкодера 6SN1118-0DK23-0AA2.

Архитектура загрузки прошивки

Один практический аспект цифровой системы SIMODRIVE 611, который удивляет инженеров, незнакомых с ней: сам блок управления содержит отсутствие постоянной прошивки привода. При каждом включении питания или цикле сброса SINUMERIK 840D загружает полное ПО привода в ОЗУ блока управления через шину привода. Блок представляет собой аппаратную платформу; «личность» привода исходит от ЧПУ.

Эта архитектура имеет важное значение для обслуживания. Замена блока управления не требует загрузки ПО на новый блок. ЧПУ автоматически выполняет это при следующем включении питания. Что это требует, так это то, что данные привода — параметры двигателя, пределы тока, коэффициенты усиления регулятора скорости, параметры энкодера и все настройки, специфичные для оси — должны быть правильно сохранены в наборе данных ЧПУ NC и будут перезаписаны на новый блок при запуске. Перед извлечением неисправного блока стандартной практикой является резервное копирование данных ЧПУ с параметрами привода на карту ПК или внешний носитель.

Матрица вариантов — серия 0DK23

6SN1118-0DK23-0AA2 полностью совместим по контактам и функционально с 6SN1118-0DK23-0AA1. Там, где более ранняя ревизия -0AA1 указана в списке запасных частей станка, -0AA2 является правильным современным эквивалентом.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между 6SN1118-0DK23-0AA2 (высокое быстродействие) и 6SN1118-0DH23-0AA2 (стандартное высокое быстродействие), и можно ли их заменить друг другом?

Основное функциональное отличие заключается в возможности работы со шпиндельным двигателем и производительности обработки. С блоком высокого быстродействия (0DK23) поддерживается двухосевая работа с использованием основного шпиндельного двигателя 1PH индукционного типа на одном из каналов. С блоком стандартного высокого быстродействия (0DH23) оба канала ограничены серводвигателями подачи; шпиндельный двигатель 1PH на любой оси не допускается в двухосевой конфигурации. Оба блока принимают систему прямого измерения в вариантах 0DK23/0DH23. На станке, который использует один канал для оси подачи и один для основного шпиндельного двигателя, совместим только блок высокого быстродействия (0DK23) — блок стандартного высокого быстродействия не может быть заменой. На станке, который использует оба канала исключительно для сервоприводов подачи без шпиндельного двигателя, эти два блока функционально взаимозаменяемы, хотя всегда безопаснее заменять на аналогичный, используя тот же класс производительности, который был изначально указан.

В2: На моем станке установлена система прямого измерения (линейные шкалы) на осях, но они в настоящее время не активны. Включает ли использование этого блока DMS автоматически, или требуется дополнительная настройка?

6SN1118-0DK23-0AA2 предоставляет аппаратный интерфейс — разъем энкодера DMS — но функция должна быть явно включена в конфигурации ЧПУ SINUMERIK. Вход DMS должен быть назначен правильной оси в машинных данных привода, а контур управления положением должен быть переключен с энкодера двигателя на обратную связь DMS в параметрах оси ЧПУ. Если станок был поставлен с установленным аппаратным обеспечением DMS, но управление DMS не было активировано, один блок не меняет активный путь обратной связи. Включение DMS требует сеанса ввода в эксплуатацию, охватывающего машинные данные оси, назначение параметров энкодера и, возможно, повторную настройку регуляторов скорости/положения после замыкания контура положения по шкале, а не по энкодеру двигателя. Соответствующая процедура описана в документации по вводу в эксплуатацию осей SINUMERIK 840D.

В3: Блок требует версии ПО ЧПУ 06.04.09. Как проверить, соответствует ли мой SINUMERIK 840D этому требованию?

Версия ПО ЧПУ на SINUMERIK 840D может быть прочитана с панели оператора путем перехода к дисплею диагностики системы — обычно доступному в меню «Сервис». Строка версии будет отображаться в формате x.x.xx; значение 6.4.09 или выше подтверждает совместимость. В системах 840D powerline, которые представили аппаратное поколение powerline в начале 2000-х годов, уровни ПО обычно значительно превышают этот порог на любом станке, обслуживаемом периодическими обновлениями ПО. Если станок работал под управлением более старого ПО на исходном блоке управления, обновление ПО необходимо до установки 6SN1118-0DK23-0AA2. В этой ситуации резервное копирование данных ЧПУ должно быть выполнено до обновления ПО, а не после, чтобы гарантировать совместимость набора параметров.

В4: Совместим ли этот блок с системами ЧПУ SINUMERIK 810D и 840D?

Да. 6SN1118-0DK23-0AA2 совместим как с системами ЧПУ SINUMERIK 810D, так и с SINUMERIK 840D / 840D powerline, при условии, что обе работают под управлением ПО ЧПУ версии 6.4.9 или новее. SINUMERIK 810D интегрирует ЧПУ, ПЛК и интерфейс привода на одной аппаратной платформе CCU, в то время как 840D использует отдельные модули NCU, но обе системы обмениваются данными с цифровыми блоками управления SIMODRIVE 611, используя один и тот же протокол шины привода. Установка блока, ввод в эксплуатацию оси и управление параметрами выполняются по одинаковым процедурам на обоих ЧПУ. Если станок является SINUMERIK 810D, обратите внимание, что максимальное количество осей привода, которые могут быть подключены к одному CCU 810D, более ограничено, чем на 840D — обратитесь к данным конфигурации оборудования 810D перед добавлением осей.

В5: Можно ли безопасно установить подержанный или восстановленный 6SN1118-0DK23-0AA2 в производственный станок, и какие проверки следует провести перед установкой?

Восстановленный или протестированный подержанный блок управления является законным и широко используемым подходом для обслуживания SIMODRIVE 611, учитывая, что блок не хранит постоянных данных и получает полное ПО привода от ЧПУ при включении питания. Ключевые условия: блок должен быть протестирован под нагрузкой на шине привода SIMODRIVE 611 (а не просто включен изолированно), все контакты разъемов должны быть целыми, и блок не должен иметь видимых признаков тепловой нагрузки, сгоревших компонентов или физических повреждений области разъема энкодера. Перед установкой любого сменного блока выполните резервное копирование полных данных привода ЧПУ на внешний носитель. После установки убедитесь, что ЧПУ успешно загружает прошивку в блок при включении питания, проверьте, что оба канала энкодера считываются правильно с помощью диагностических дисплеев ЧПУ, и проведите тестовый прогон оси на пониженной скорости подачи перед возвращением станка в полномасштабное производство. Не проводите мегомметр-тест на разъемах сигналов энкодера при установленном блоке.