Hiệu suất cao Siemens Simodrive 611 Digital Control 6SN1118-0DK23-0AA2

Siemens 6SN1118-0DK23-0AA2 — Khối điều khiển vòng kín hiệu suất cao 2 trục SIMODRIVE 611 với Hệ thống đo trực tiếp, Sin/Cos 1 Vpp

Mô-đun này là gì

Siemens 6SN1118-0DK23-0AA2 là một bảng điều khiển vòng kín hiệu suất cao, hai trục cho hệ thống ổ đĩa kỹ thuật số SIMODRIVE 611. Mô tả chính thức của Siemens cho số thứ tự này là: SIMODRIVE 611 Khối điều khiển vòng kín Hiệu suất cao 2 Trục Sin/Cos 1 Vpp Hệ thống đo trực tiếp Phần mềm NC, Yêu cầu từ 06.04.09.

Bảng điều khiển này là bộ não bên trong một trục ổ đĩa SIMODRIVE 611. Nó cắm vào phần nguồn của ổ đĩa, xử lý phản hồi bộ mã hóa từ cả động cơ và hệ thống đo trực tiếp riêng biệt, chạy các vòng điều khiển dòng điện và tốc độ bằng kỹ thuật số, và giao tiếp với bộ điều khiển CNC hoặc bộ điều khiển chính qua bus ổ đĩa. Hậu tố -0AA2 xác định đây là phiên bản phần cứng mới nhất của dòng 0DK23 — thay thế phiên bản -0AA1 trước đó — và là bộ phận thay thế phù hợp cho các máy ban đầu chỉ định một trong hai phiên bản.

Thông số kỹ thuật đã xác minh

Kiến trúc SIMODRIVE 611 Kỹ thuật số

SIMODRIVE 611 là hệ thống ổ đĩa bus DC mô-đun của Siemens, được xây dựng dưới dạng một hàng các mô-đun chia sẻ một bus nguồn chung bên trong tủ điều khiển máy. Một mô-đun nạp/tái tạo ở một đầu của hàng cung cấp bus DC; các cụm mô-đun nguồn và bảng điều khiển riêng lẻ ở phía sau mỗi cái xử lý một hoặc hai trục động cơ. Bảng điều khiển là một đơn vị cắm riêng biệt bên trong mỗi mô-đun ổ đĩa — có thể tháo rời và thay thế vật lý mà không làm xáo trộn dây nguồn, cáp động cơ hoặc kết nối bộ mã hóa. Kiến trúc này là một lợi thế thực tế tại hiện trường: một bảng điều khiển bị lỗi có thể được thay thế trong vài phút, trong khi phần cứng ổ đĩa còn lại vẫn giữ nguyên vị trí.

Trong biến thể kỹ thuật số SIMODRIVE 611, các bảng điều khiển hoàn toàn là kỹ thuật số từ đầu vào bộ mã hóa đến đầu ra bus ổ đĩa. Không có kết nối điểm đặt tốc độ tương tự với CNC bên ngoài; thay vào đó, SINUMERIK 840D hoặc 810D giao tiếp với mỗi bảng điều khiển qua bus ổ đĩa kỹ thuật số tốc độ cao, tải xuống chương trình cơ sở vào bảng tại mỗi lần bật nguồn và trao đổi dữ liệu vị trí, tốc độ và dòng điện theo thời gian thực trong quá trình hoạt động. Sự tích hợp kỹ thuật số chặt chẽ này giữa CNC và ổ đĩa là một trong những đặc điểm xác định của hệ thống SIMODRIVE 611 kỹ thuật số và là nguồn gốc của sự đồng bộ hóa chính xác mà các trung tâm gia công cao cấp yêu cầu.

Lớp hiệu suất cao: Ý nghĩa thực tế

Trong phạm vi kỹ thuật số SIMODRIVE 611, các bảng điều khiển có sẵn ở hai cấp độ hiệu suất: Tiêu chuẩn cao và Hiệu suất cao. Sự khác biệt không chỉ là hình thức — có những khác biệt chức năng cụ thể xác định lớp nào mà một máy nhất định yêu cầu.

Sự khác biệt quan trọng nhất là hỗ trợ động cơ trục chính. Điều khiển hai trục với động cơ trục chính loại 1PH (trục loại cảm ứng) chỉ có thể thực hiện được với lớp Hiệu suất cao. Một bảng hai trục Tiêu chuẩn cao chỉ được giới hạn cho các động cơ ổ đĩa cấp liệu (servo) trên cả hai kênh. Trong một trung tâm gia công CNC điển hình, nơi một mô-đun ổ đĩa được chia sẻ giữa trục cấp liệu và trục chính, bảng Hiệu suất cao là bắt buộc.

Các bảng Hiệu suất cao cũng mang lại khả năng tính toán bổ sung có lợi cho các ứng dụng cấp liệu động cao — máy mài, trung tâm phay tốc độ cao và các tế bào gia công năm trục, nơi băng thông vòng lặp vị trí và thời gian chu kỳ vòng lặp dòng điện ảnh hưởng trực tiếp đến độ hoàn thiện bề mặt và độ chính xác đường viền.

6SN1118-0DK23-0AA2 là biến thể Hiệu suất cao, 2 trục, có DMS — cấu hình mạnh mẽ nhất trong dòng 0DK-series.

Hệ thống đo trực tiếp: Kênh bộ mã hóa thứ hai

Tính năng phần cứng xác định của 0DK23 so với 0DJ23 (phiên bản tương đương không có DMS) là giao diện Hệ thống đo trực tiếp. Mỗi kênh trục trên 6SN1118-0DK23-0AA2 chấp nhận hai đầu vào bộ mã hóa đồng thời:

Bộ mã hóa động cơ (đo gián tiếp): Bộ mã hóa sin/cos 1 Vpp gắn trên trục động cơ. Bộ mã hóa này cung cấp tín hiệu phản hồi chính cho các vòng điều khiển tốc độ và dòng điện, và cho việc chuyển mạch động cơ và điều khiển mô-men xoắn.

Hệ thống đo trực tiếp (thước đo tuyến tính hoặc quay): Một bộ mã hóa sin/cos 1 Vpp thứ hai được đặt vật lý trên trục máy — thước đo thủy tinh tuyến tính, thước đo từ tính hoặc bộ mã hóa quay có độ chính xác cao gắn trên vít me hoặc bàn máy. Tín hiệu này cung cấp vòng điều khiển vị trí ở cấp độ CNC.

Lý do cả hai tồn tại đồng thời là do sự tuân thủ nhiệt và cơ học của máy. Ngay cả một vít me chính xác cũng bị giãn ra dưới tải, đai ốc của nó có độ rơ, và toàn bộ cơ cấu truyền động giữa trục động cơ và bàn máy bị biến dạng nhẹ theo nhiệt độ. Một bộ mã hóa động cơ duy nhất đo góc trục động cơ và suy ra vị trí bàn thông qua tỷ lệ cơ học đã biết — nó không thể phát hiện hoặc sửa lỗi truyền động này. Hệ thống đo trực tiếp đo vị trí bàn thực tế độc lập với cơ cấu truyền động, và CNC đóng vòng vị trí trên tín hiệu này trong khi bảng ổ đĩa đóng vòng tốc độ trên bộ mã hóa động cơ. Kết quả là sự giãn nở nhiệt, độ rơ và lỗi bước vít me được sửa liên tục theo thời gian thực, không chỉ được hiệu chỉnh khi máy khởi động.

Đối với các hoạt động gia công chính xác — khoét, mài khuôn, tiện tinh và gia công đường viền đồng thời đa trục — khả năng DMS của 6SN1118-0DK23-0AA2 là rất cần thiết. Các máy được chỉ định không có khả năng DMS không thể tận dụng phản hồi thước đo tuyến tính bất kể thước đo nào được lắp đặt về mặt cơ học; bảng điều khiển phải hỗ trợ nó.

Yêu cầu phần mềm NC: Phiên bản 06.04.09 trở lên

Ghi chú thông số kỹ thuật Yêu cầu phần mềm NC từ 06.04.09 đề cập đến phiên bản phần mềm NC SINUMERIK tối thiểu: phiên bản 6.4.9 của phần mềm CNC SINUMERIK 810D hoặc 840D. Các bảng điều khiển trong dòng sửa đổi này đã giới thiệu các tính năng — bao gồm các thuật toán xử lý DMS cụ thể và các cải tiến giao thức bus ổ đĩa — yêu cầu hỗ trợ phần mềm NC tương ứng. Một CNC chạy phiên bản phần mềm cũ hơn sẽ không khởi tạo hoặc vận hành bảng điều khiển này một cách chính xác.

Đây là một cân nhắc ở cấp độ cấu hình, không phải là lý do để tránh mô-đun. Các máy ban đầu được chế tạo với hệ thống SINUMERIK 840D powerline thường đã chạy phần mềm vượt xa phiên bản 6.4.9 trong nhiều năm. Yêu cầu này chủ yếu quan trọng khi tìm kiếm một bảng thay thế cho máy cũ: nếu phần mềm NC của máy cũ hơn phiên bản 6.4.9, phần mềm phải được cập nhật trước hoặc cùng với việc thay thế bảng. Đây là quy trình bảo trì tiêu chuẩn cho bất kỳ CNC SINUMERIK 840D nào và được đề cập trong tài liệu cấu hình tiêu chuẩn của Siemens.

Các họ động cơ tương thích

6SN1118-0DK23-0AA2 hỗ trợ đầy đủ các loại động cơ servo và trục chính Siemens được sử dụng trong hệ thống kỹ thuật số SIMODRIVE 611:

Động cơ servo đồng bộ (ổ đĩa cấp liệu): 1FT6, 1FK6/1FK7, 1FN1, 1FN3 (động cơ tuyến tính), 1FE1 (động cơ tích hợp), 1FM6 (động cơ mô-men xoắn), 2SP1 (trục động cơ)

Động cơ cảm ứng không đồng bộ (ổ đĩa trục chính): 1PH4, 1PH6, 1PH7 — động cơ trục chính. Như đã lưu ý ở trên, hoạt động trục 1PH hai trục yêu cầu lớp Hiệu suất cao, mà bảng này cung cấp.

Tất cả các họ động cơ này sử dụng tín hiệu bộ mã hóa sin/cos 1 Vpp làm tiêu chuẩn, phù hợp với giao diện bộ mã hóa của 6SN1118-0DK23-0AA2.

Kiến trúc tải xuống chương trình cơ sở

Một khía cạnh thực tế của hệ thống kỹ thuật số SIMODRIVE 611 khiến các kỹ sư chưa quen với nó: bản thân bảng điều khiển chứa không có chương trình cơ sở ổ đĩa bền vững. Tại mỗi chu kỳ bật nguồn hoặc đặt lại, SINUMERIK 840D sẽ tải xuống toàn bộ phần mềm ổ đĩa vào RAM của bảng điều khiển qua bus ổ đĩa. Bảng này là một nền tảng phần cứng; tính cách của ổ đĩa đến từ CNC.

Kiến trúc này có một ý nghĩa bảo trì quan trọng. Thay thế bảng điều khiển không yêu cầu tải phần mềm lên bảng mới. CNC sẽ xử lý điều này tự động khi bật nguồn tiếp theo. Điều nó yêu cầu là dữ liệu ổ đĩa — tham số động cơ, giới hạn dòng điện, độ lợi bộ điều chỉnh tốc độ, tham số bộ mã hóa và tất cả các cài đặt dành riêng cho trục — được lưu trữ chính xác trong bộ dữ liệu NC của CNC và sẽ được ghi lại vào bảng mới khi khởi động. Trước khi tháo bảng bị lỗi, sao lưu dữ liệu của các tham số ổ đĩa NC vào thẻ PC hoặc phương tiện bên ngoài là một thực hành tiêu chuẩn.

Ma trận biến thể — Dòng 0DK23

6SN1118-0DK23-0AA2 tương thích chân-với-chân và chức năng với 6SN1118-0DK23-0AA1. Khi phiên bản -0AA1 trước đó được chỉ định trong danh sách bộ phận thay thế của máy, -0AA2 là tương đương hiện đại phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa 6SN1118-0DK23-0AA2 (Hiệu suất cao) và 6SN1118-0DH23-0AA2 (Tiêu chuẩn cao) là gì, và có thể thay thế cho nhau không?

Sự khác biệt chức năng cốt lõi là khả năng động cơ trục chính và hiệu suất xử lý. Với bảng Hiệu suất cao (0DK23), hoạt động hai trục sử dụng động cơ trục chính loại cảm ứng 1PH trên một trong các kênh được hỗ trợ. Với bảng Tiêu chuẩn cao (0DH23), cả hai kênh đều bị giới hạn cho động cơ ổ đĩa cấp liệu (servo); động cơ trục 1PH trên bất kỳ trục nào không được phép trong cấu hình hai trục. Cả hai bảng đều chấp nhận Hệ thống đo trực tiếp trên các biến thể 0DK23/0DH23. Trong một máy sử dụng một kênh cho trục cấp liệu và một kênh cho động cơ trục chính, chỉ bảng Hiệu suất cao (0DK23) mới tương thích — bảng Tiêu chuẩn cao không thể thay thế. Trong một máy sử dụng cả hai kênh hoàn toàn cho trục cấp liệu servo mà không có động cơ trục chính, hai bảng này có thể thay thế cho nhau về mặt chức năng, mặc dù luôn an toàn hơn khi thay thế giống hệt nhau bằng cùng một lớp hiệu suất đã được chỉ định ban đầu.

Q2: Máy của tôi có hệ thống đo trực tiếp (thước đo tuyến tính) trên các trục, nhưng chúng hiện không hoạt động. Việc sử dụng bảng này có tự động kích hoạt DMS không, hay cần cấu hình bổ sung?

6SN1118-0DK23-0AA2 cung cấp giao diện phần cứng — đầu nối bộ mã hóa DMS — nhưng chức năng phải được kích hoạt rõ ràng trong cấu hình CNC SINUMERIK. Đầu vào DMS cần được gán cho trục chính xác trong dữ liệu máy ổ đĩa, và vòng điều khiển vị trí phải được chuyển từ bộ mã hóa động cơ sang phản hồi DMS trong các tham số trục CNC. Nếu máy được xuất xưởng với phần cứng DMS được lắp đặt nhưng điều khiển DMS không được kích hoạt, bản thân bảng không thay đổi đường dẫn phản hồi đang hoạt động. Kích hoạt DMS yêu cầu một phiên cấu hình bao gồm dữ liệu máy trục, gán tham số bộ mã hóa và có thể điều chỉnh lại bộ điều khiển tốc độ/vị trí sau khi vòng vị trí được đóng trên thước đo thay vì bộ mã hóa động cơ. Quy trình liên quan được đề cập trong tài liệu cấu hình trục SINUMERIK 840D.

Q3: Bảng này yêu cầu phiên bản phần mềm NC 06.04.09. Làm thế nào để tôi kiểm tra xem SINUMERIK 840D của mình có đáp ứng yêu cầu này không?

Phiên bản phần mềm NC trên SINUMERIK 840D có thể đọc được từ bảng điều khiển bằng cách điều hướng đến màn hình chẩn đoán hệ thống — thường có thể truy cập dưới menu Dịch vụ. Chuỗi phiên bản sẽ được hiển thị theo định dạng x.x.xx; giá trị 6.4.09 trở lên xác nhận khả năng tương thích. Trên các hệ thống 840D powerline, đã giới thiệu thế hệ phần cứng powerline vào đầu những năm 2000, các cấp độ phần mềm thường cao hơn ngưỡng này trên bất kỳ máy nào được bảo trì bằng các bản cập nhật phần mềm định kỳ. Nếu máy đang chạy phần mềm cũ hơn trên bảng điều khiển gốc, cần cập nhật phần mềm trước khi cài đặt 6SN1118-0DK23-0AA2. Trong trường hợp này, nên sao lưu dữ liệu NC trước khi cập nhật phần mềm, không phải sau đó, để đảm bảo bộ tham số tương thích.

Q4: Bảng này có tương thích với cả hệ thống CNC SINUMERIK 810D và 840D không?

Có. 6SN1118-0DK23-0AA2 tương thích với cả hệ thống CNC SINUMERIK 810D và SINUMERIK 840D / 840D powerline, miễn là cả hai đều đang chạy phần mềm NC phiên bản 6.4.9 trở lên. SINUMERIK 810D tích hợp NC, PLC và giao diện ổ đĩa trên một nền tảng phần cứng CCU duy nhất, trong khi 840D sử dụng các mô-đun NCU riêng biệt, nhưng cả hai đều giao tiếp với các bảng điều khiển kỹ thuật số SIMODRIVE 611 bằng cùng một giao thức bus ổ đĩa. Việc lắp đặt bảng, cấu hình trục và quản lý tham số tuân theo các quy trình giống nhau trên cả hai CNC. Nếu máy là SINUMERIK 810D, lưu ý rằng số lượng trục ổ đĩa tối đa có thể kết nối với một CCU 810D duy nhất bị hạn chế hơn so với 840D — tham khảo dữ liệu cấu hình phần cứng 810D trước khi thêm trục.

Q5: Có thể lắp đặt an toàn bảng 6SN1118-0DK23-0AA2 đã qua sử dụng hoặc đã tân trang vào máy sản xuất không, và cần kiểm tra những gì trước khi lắp đặt?

Một bảng điều khiển đã tân trang hoặc đã qua sử dụng được kiểm tra là một phương pháp hợp pháp và được sử dụng rộng rãi để bảo trì SIMODRIVE 611, vì bảng này không lưu trữ dữ liệu bền vững và nhận chương trình cơ sở ổ đĩa hoàn chỉnh từ CNC khi bật nguồn. Các điều kiện chính là: bảng phải được kiểm tra dưới tải trên bus ổ đĩa SIMODRIVE 611 (không chỉ bật nguồn riêng lẻ), tất cả các chân kết nối phải còn nguyên vẹn, và bảng không được có dấu hiệu rõ ràng về ứng suất nhiệt, linh kiện bị cháy hoặc hư hỏng vật lý ở khu vực đầu nối bộ mã hóa. Trước khi lắp đặt bất kỳ bảng thay thế nào, hãy sao lưu toàn bộ dữ liệu ổ đĩa NC vào phương tiện bên ngoài. Sau khi lắp đặt, xác nhận rằng CNC tải chương trình cơ sở vào bảng thành công khi bật nguồn, xác minh rằng cả hai kênh bộ mã hóa đều đọc chính xác bằng cách sử dụng màn hình chẩn đoán của CNC, và thực hiện chạy thử trục ở tốc độ cấp liệu giảm trước khi đưa máy trở lại sản xuất đầy đủ. Không thực hiện kiểm tra megohm trên các đầu nối tín hiệu bộ mã hóa khi bảng đã được lắp đặt.