西門子V90伺服控制系統

產品詳情

西門子股份公司是全球嶺先的技術企業,創立于1847年,業務遍及200多個國家,專注于電氣化,自動化和數字化領域.西門子在海上風機建設,聯合循環發電,輸電解決方案,基礎設施解決方案,工業自動化,驅動和軟件解決方案,以及醫療成像設備和實驗室診斷等領域占據全球嶺先地位，下面介紹下西門子V90系列伺服驅動系統。

西門子V90伺服驅動系統作為SINAMICS驅動系列家族的新成員，與SIMOTICS S-1FL6 完美結合，組成蕞佳的伺服驅動系統，實現位置控制、速度控制和扭矩控制。通過優化的設計，SINAMICS V90確保了卓越的伺服控制性能，經濟實用、穩定可靠。

SIMOTICS家族新成員1FL6設計桌越，制作精良，為簡單伺服應用提供可靠產品。

西門子V90 單軸伺服驅動器

V90 設計用于運動控制以滿足一般的伺服應用，充分考慮了機床制造商和系統集成商所面臨的成本和市場挑戰。V90 支持即插即用式調試，伺服性能充分優化，與 SIMATIC PLC 快速集成，具有值得信賴的可靠性。與全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機配套使用，形成蕞佳的伺服系統。

V90 支持內部設定值位置控制、外部脈沖位置控制、速度控制和扭矩控制，整合了脈沖輸入、模擬量輸入/輸出、數字量輸入/輸出以及編碼器脈沖輸出接口。通過實時自動優化和自動諧振抑制功能，可以自動優化為一個兼顧高動態性能和平滑運行的系統。此外，脈沖輸入蕞高支持 1 MHz，充分保證了高精度定位。

SINAMICS V-ASSISTANT 調試工具

一款可以通過標準 USB 接口連接至 V90 的 PC 軟件工具，可進行參數設置、系統優化、試運行、排障和監控(如跟蹤與測量功能)等相關操作。

西門子 V90特點：

低成本

1、集成所有控制模式：外部脈沖位置、內部設定值位置、速度和轉矩控制；2、全功率驅動標配內置制動電阻；3、集成抱閘繼電器。

伺服性能優異

1、自動優化功能使設備獲得更高的動態性能；2、自動抑制機械諧振頻率；3、1 MHz 的高速脈沖輸入；4、20 位分辨率的絕對值編碼器；5、優化的系統性能：3 倍過載能力、電機低扭矩紋波以及驅動與電機的完美整合；

使用方便

1、快速便捷的伺服優化和機械優化；2、簡單易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 調試工具；3、兼容 PLC 和運動控制器的雙通道脈沖設定值；4、通用 SD 卡參數復制；5、電機電纜連接器可旋轉，支持多角度旋轉，可快速鎖緊/釋放；

運行可靠

1、更大的電壓范圍：380 V ~ 480 V，-15% / +10%；2、PCB 涂層保證驅動器在嚴苛環境中的穩定性；3、高品質的電機軸承；4、電機保護等級 IP 65，軸端標配油封；5、集成安全扭矩停止(STO)功能；

功率范圍 0.4至7KW；電壓范圍 3AC380V…480V(+10%/-15%)；控制方式 外部脈沖位置、內部設定值位置、速度控制和扭矩控制；

SIMOTICS S-1FL6 伺服電機

1FL6 為永磁同步電機，通過電機表面散熱，可在無外部冷卻設備的環境下穩定運行。自鎖式快插接頭使電機安裝變得輕松快捷。

1、3 種電機軸高：SH 45、SH 65 和 SH 90mm；2、額定速度：2000 rpm/3000 rpm；3、額定扭矩：1.27 Nm ~ 33.4 Nm；4、可用編碼器：增量編碼器 2500 S/R(13 位分辨率)和絕對編碼器(20 位分辨率)；5、保護等級：IP65，自冷卻；6、可選配抱閘；7、可選配光軸或帶鍵軸；

1FL6 配合 SINAMICS V90 驅動系統，形成功能強大的伺服系統。電機支持 3 倍過載，可根據實際應用選配增量式或絕對值編碼器，能夠充分滿足您對動態性能、速度設定范圍、輸出軸和法蘭精度的高要求。

典型應用

1、裝卸機：如碼垛機；2、包裝機：如貼標機、枕式包裝機；3、自動組裝機；4、刀具切換機；5、印刷機：如絲網印花機；6、纏繞機；7、金屬成型機：如折彎機等。

安裝指導

1  驅動器柜內安裝

(1) 驅動器柜內安裝方向及間距安裝變頻器時，建議安裝板使用無漆鍍鋅鋼板，將驅動垂直安裝在上面，以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接，安裝間距如下圖所示。

在下列情況中，驅動應降額至 80% 使用：

1) 環境溫度在 0°C 至 45°C，且安裝間距小于 10 mm 時，***小安裝間距不得小于 5mm。

2) 環境溫度在 45 °C 至 55 °C，***小安裝間距不得小于 20 mm。

(2) 接地及等電位連接

通過所有金屬部件互相大面積連接，如控制柜背板。在機柜單元中安裝的設備外殼和組件（如變頻器、電源濾波器、控制單元、端子模塊、傳感器模塊等）通過導電性良好的（鍍鋅的）裝配板大面積互相連接。此裝配板和機柜、機柜單元的 PE 母線排或屏蔽母線排大面積導電相連。涂漆的控制柜壁、裝配板或帶有較小安裝面的安裝輔助工具不能滿足這些要求。PE 母排需要保證足夠的接地效果。

(3) 確保傳動柜接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點或接地母排上，如下圖所示。特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設備(比如一臺 PLC)要與其共地。

(4) 器件柜內分區設計

通過互相分隔干擾源及被干擾對象，能簡單經濟的實現設備或控制柜內部的抗干擾措施。 該分隔必須在柜內設計時予以考慮，可通過區域長間距降低干擾（大約 20cm）。不同區域的電纜必須分隔開，避免互相干擾，如下圖所示。

A 區： 電源連接 必須遵守電纜干擾***性和抗干擾性的限值

B 區：干擾源由整流器、可能的制動嶄波器、逆變器 + 可能的電機側電抗器和濾波器組成的變頻器

C 區：控制系統和傳感器系統(被干擾對象)：敏感的控制系統電子設備和調節電子設備 + 傳感器系統

D 區： 外設信號接口

E 區：干擾源電機和電機電纜

2  動力電纜及編碼器電纜連接

(1) 動力電纜屏蔽連接（隨機附送的屏蔽板非常重要）

為滿足 EMC 要求，所有與 SINAMICS V90 系統相連接的電纜必須為屏蔽電纜，這包括電源到電源濾波器的電纜以及電源濾波器到 SINAMICS V90 PN 驅動的電纜。屏蔽雙絞線的屏蔽層應連接至伺服驅動的

屏蔽板或卡箍，如下圖所示。

等電位連接可通過電機電纜屏蔽層連接至所有驅動組件（電機、變速器和負載機械）解決高頻率干擾問題。為達到高頻區域內盡可能小的接觸電阻，應兩側大面積連接電纜屏蔽層，盡可能使用彈性單

元環繞屏蔽比如使用卡箍，屏蔽應無中斷。

(2) 編碼器電纜的屏蔽連接

編碼器和編碼器電纜屬于***敏感的設備部件，信號被干擾時，會出現編碼器故障或偶爾發生的驅動故障。電纜屏蔽為滿足 EMC 要求，編碼器電纜必須屏蔽。為保證更好的 EMC 效果，建議給編碼

器電纜去皮并將屏蔽層接地，如下圖所示。

3  通信電纜連接

要求 PROFINET 電纜、編碼器電纜和和功率動力電纜之間的***小間距為 20cm。插頭接口可實現PROFINET 通信設備間的屏蔽連接。 如果通信設備并未安裝到金屬的裝配板上，必須另外布入一條 4

mm的等電位連接導線與保護等電位連接。

通信電纜屏蔽安裝舉例如下圖所示。

三 進線濾波器

進線濾波器用于將 SINAMICS V90 發射出的傳導干擾限制至可允許的值。通過使用該濾波器，SINAMICS V90 PN 驅動器已符合 C2 類環境的電磁干擾要求。傳導性發射和輻射性發射符合 EN 55011

標準并達到 A 類要求。

濾波器應盡量靠近控制柜的電纜入口使用大面積的金屬底板安裝，應盡量靠近驅動，通向濾波器的電纜和從濾波器接出的電纜原則上應分開布線，如下圖所示。

注意：

每個驅動器只能連接與之匹配的進線濾波器，不允許多個驅動器共用一個進線濾波器。

四 驅動器 24V  供電設計

V90 伺服驅動器需要 24 V 直流電源來供電，此電源的穩定度決定 V90 系統的穩定程度。因此在設計時必須注意如下事項：

(1) V90 驅動器不能夠與類似繼電器或電磁閥這樣的電***負載共用一個 24V 直流電源，***負載比如繼電器，電磁閥需要一個額外***的 24V 直流電源，否則驅動器可能會工作不正常。電磁閥類型的負載

通斷時會導致 24V 電源波動及干擾，從而使 V90 工作異常，比如 V90 PTI 接收到的脈沖信號不正常、V90 編碼器信號受干擾報編碼器錯誤報警等。

(2) SINAMICS V90 驅動器需要一個 24V 直流電源，并且這個電源同時也可以為其他的控制器供電，比如PLC 設備。V90 所需要的 24V 容量如表 4-1 所示，用戶應根據所使用的 V90 驅動器數量來確定需要的24V 供電電源容量，如果供電電源容量不夠會造成 V90 工作不正常。

注意：

對于 220V 版本的 V90 驅動器沒有集成的電機抱閘接口，不能使用同一個 24V 電源給抱閘（DC 24 V）和抱閘控制信號（P24 V）供電，推薦的接線如下圖所示。

五 實際案例分享

1  設備運行時偶發報 0 F31100 和 和 3 F7453  等編碼器相關故障

發現的問題如下：

(1) 配電柜中的 V90 驅動器未安裝隨機附帶的屏蔽板，動力電纜屏蔽層隨意連接到驅動器接地端子

(2) 柜內布線混亂，動力電纜與編碼器電纜未分槽，即使在動力電纜及編碼器電纜上套了防干擾磁環，驅動器也報警

(3) 驅動器進線電纜為非屏蔽電纜

對以上 V90 EMC 安裝的問題整改后，設備運行時依然偶發報 F31100 和 F7453 等編碼器相關故障，進一步檢查發現現場設備中有電磁閥，且 V90 與電磁閥設備共用了 24V 電源。

通過下述整改問題得以解決：

(1) 在驅動器上安裝屏蔽板

(2) 將動力電纜及編碼器電纜的屏蔽層按規范連接至驅動器的屏蔽板上

(3) 采用***的 24V 電源為現場中的幾臺 V90 驅動器供電，與電磁閥供電電源分開

2  設備調試時報 1 F52981  故障

V90 與 1FL6 電機在應用上，通過軟件固化是一一匹配的，如果編碼器損壞或者電機與 V90 不匹配就引起編碼器不能被識別，從而產生所連接的***值編碼器的電機無法運行。

處理方法：

(1) 查 V90 固件版本是否太低，沒有與之匹配的驅動，如需要更新高版本的固件。

(2) 確認 V90 與電機的訂貨號是否可以匹配使用，選擇合適的帶***值編碼器的電機與驅動器連接，不允許驅動連接與之不匹配的電機。

(3) 更換硬件，如 V90 驅動器、編碼器或者編碼器電纜來排查故障。

3  設備報  F7901 /F31110/F31112  故障

該類報警均是編碼器信號故障的報警，信號丟失或者信號偏差，主要有下面幾種情況：

現象 1 ：報警一直存在，重啟系統也無效。

如果報警一直存在，說明硬件有問題，可以通過交換法排查電機編碼器、電纜或者 V90 驅動的硬件問題。

現象 2 ：報警為偶發，并且沒有規律，而且重啟設備后又可以正常使用，然后又不定期的出現報警。

建議措施：根據經驗，這種現象的主要原因是受到電磁干擾引起的故障，建議措施①將設備良好接地②將信號線的屏蔽層卡箍在屏蔽板上，請參看 2.1及 2.1章節③V90 的 24V供電是否與電

磁閥等***負載共用電源。

4 Smart PLC  通過發送脈沖控制 I V90 PTI  ***，發現重復***時實際行走位置不準確

處理方法：

(1)將編碼器電纜更換為西門子原裝電纜，長度小于 20米，并參照 2.2 章中的說明連接屏蔽層。

(2)檢查現場是否有電磁閥負載，電磁閥與 V90的控制電源是否共用？將電磁閥與 V90 的控制電源分開

(3)用示波器監視 V90 PTI輸入的脈沖波形是否正常

5   V90  在運行中突然自動重啟

西門子V90伺服控制系統

處理方法：

(1) 確認一下只是本臺 V90 在運行時自己會突然自動重啟，還是除這臺外還有其他的也會出現同樣的問題？如果只是這一臺可以考慮更換此臺驅動器

(2) 檢查給 V90 供電的 24V供電電源的容量是否足夠？需要的 24V電源容量請參看第 4 節。

(3) 或單獨找一個 24V電源為總自動重起動的 V90 供電看一下是否還會發生重起？如是更換驅動器