西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用指導(dǎo) |
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西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用指導(dǎo) 西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用指導(dǎo)SINAMICS V90 伺服驅(qū)和 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機(jī)組成了性能優(yōu)化、易于使用的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。八種驅(qū)動(dòng)類型,七種不同的電機(jī)軸高規(guī)格,功率范圍從 0.05kW 到 7.0kW 以及單相 220V 和三相 380V 的供電系統(tǒng)使其可以廣泛用于各行各業(yè),如:定位,傳送,收卷等設(shè)備中。
V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常以伺服變頻驅(qū)動(dòng)裝置、電機(jī)、編碼器和編碼器和動(dòng)力電纜的組件形式供貨。V90驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部具有功率半導(dǎo)體器件,通過大電流、高電壓的快速器件開關(guān)來輸出諧波含量很高的通斷電壓來實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速,此時(shí)的 V90 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是非常強(qiáng)大的干擾源;同時(shí) V90 的脈沖輸出、通信、編碼器等敏感設(shè)備也會(huì)因受到其他設(shè)備的電磁干擾而不能正常工作。為了保證 V90 既不影響其它設(shè)備也能保證自身運(yùn)行不受影響,需要在電柜的安裝設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)安裝布線時(shí)必須遵守一些有效的安裝指導(dǎo)和安裝規(guī)范。
安裝指導(dǎo) 1 驅(qū)動(dòng)器柜內(nèi)安裝 (1) 驅(qū)動(dòng)器柜內(nèi)安裝方向及間距安裝變頻器時(shí),建議安裝板使用無漆鍍鋅鋼板,將驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)應(yīng)降額至 80% 使用: 1) 環(huán)境溫度在 0°C 至 45°C,且安裝間距小于 10 mm 時(shí),最小安裝間距不得小于 5mm。 2) 環(huán)境溫度在 45 °C 至 55 °C,最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(jī)柜單元中安裝的設(shè)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(dǎo)電性良好的(鍍鋅的)裝配板大面積互相連接。此裝配板和機(jī)柜、機(jī)柜單元的 PE 母線排或屏蔽母線排大面積導(dǎo)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(dòng)柜接地良好,使用短和粗的接地線連接到公共接地點(diǎn)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(shè)備(比如一臺(tái) PLC)要與其共地。
(4) 器件柜內(nèi)分區(qū)設(shè)計(jì) 通過互相分隔干擾源及被干擾對(duì)象,能簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)設(shè)備或控制柜內(nèi)部的抗干擾措施。 該分隔必須在柜內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮,可通過區(qū)域長(zhǎng)間距降低干擾(大約 20cm)。不同區(qū)域的電纜必須分隔開,避免互相干擾,如下圖所示。
A 區(qū): 電源連接 必須遵守電纜干擾放射性和抗干擾性的限值 B 區(qū):干擾源由整流器、可能的制動(dòng)嶄波器、逆變器 + 可能的電機(jī)側(cè)電抗器和濾波器組成的變頻器 C 區(qū):控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)(被干擾對(duì)象):敏感的控制系統(tǒng)電子設(shè)備和調(diào)節(jié)電子設(shè)備 + 傳感器系統(tǒng) D 區(qū): 外設(shè)信號(hào)接口 E 區(qū):干擾源電機(jī)和電機(jī)電纜
2 動(dòng)力電纜及編碼器電纜連接 (1) 動(dòng)力電纜屏蔽連接(隨機(jī)附送的屏蔽板非常重要) 為滿足 EMC 要求,所有與 SINAMICS V90 系統(tǒng)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(qū)動(dòng)的電纜。屏蔽雙絞線的屏蔽層應(yīng)連接至伺服驅(qū)動(dòng)的 屏蔽板或卡箍,如下圖所示。
等電位連接可通過電機(jī)電纜屏蔽層連接至所有驅(qū)動(dòng)組件(電機(jī)、變速器和負(fù)載機(jī)械)解決高頻率干擾問題。為達(dá)到高頻區(qū)域內(nèi)盡可能小的接觸電阻,應(yīng)兩側(cè)大面積連接電纜屏蔽層,盡可能使用彈性單 元環(huán)繞屏蔽比如使用卡箍,屏蔽應(yīng)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最敏感的設(shè)備部件,信號(hào)被干擾時(shí),會(huì)出現(xiàn)編碼器故障或偶爾發(fā)生的驅(qū)動(dòng)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(dòng)力電纜之間的最小間距為 20cm。插頭接口可實(shí)現(xiàn)PROFINET 通信設(shè)備間的屏蔽連接。 如果通信設(shè)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(dǎo)線與保護(hù)等電位連接。 通信電纜屏蔽安裝舉例如下圖所示。
三 進(jìn)線濾波器 進(jìn)線濾波器用于將 SINAMICS V90 發(fā)射出的傳導(dǎo)干擾限制至可允許的值。通過使用該濾波器,SINAMICS V90 PN 驅(qū)動(dòng)器已符合 C2 類環(huán)境的電磁干擾要求。傳導(dǎo)性發(fā)射和輻射性發(fā)射符合 EN 55011 標(biāo)準(zhǔn)并達(dá)到 A 類要求。
濾波器應(yīng)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(yīng)盡量靠近驅(qū)動(dòng),通向?yàn)V波器的電纜和從濾波器接出的電纜原則上應(yīng)分開布線,如下圖所示。 注意: 每個(gè)驅(qū)動(dòng)器只能連接與之匹配的進(jìn)線濾波器,不允許多個(gè)驅(qū)動(dòng)器共用一個(gè)進(jìn)線濾波器。
四 驅(qū)動(dòng)器 24V 供電設(shè)計(jì) V90 伺服驅(qū)動(dòng)器需要 24 V 直流電源來供電,此電源的穩(wěn)定度決定 V90 系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意如下事項(xiàng): (1) V90 驅(qū)動(dòng)器不能夠與類似繼電器或電磁閥這樣的電感性負(fù)載共用一個(gè) 24V 直流電源,感性負(fù)載比如繼電器,電磁閥需要一個(gè)額外獨(dú)立的 24V 直流電源,否則驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)工作不正常。電磁閥類型的負(fù)載 通斷時(shí)會(huì)導(dǎo)致 24V 電源波動(dòng)及干擾,從而使 V90 工作異常,比如 V90 PTI 接收到的脈沖信號(hào)不正常、V90 編碼器信號(hào)受干擾報(bào)編碼器錯(cuò)誤報(bào)警等。 (2) SINAMICS V90 驅(qū)動(dòng)器需要一個(gè) 24V 直流電源,并且這個(gè)電源同時(shí)也可以為其他的控制器供電,比如PLC 設(shè)備。V90 所需要的 24V 容量如表 4-1 所示,用戶應(yīng)根據(jù)所使用的 V90 驅(qū)動(dòng)器數(shù)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(huì)造成 V90 工作不正常。
注意: 對(duì)于 220V 版本的 V90 驅(qū)動(dòng)器沒有集成的電機(jī)抱閘接口,不能使用同一個(gè) 24V 電源給抱閘(DC 24 V)和抱閘控制信號(hào)(P24 V)供電,推薦的接線如下圖所示。
五 實(shí)際案例分享 1 設(shè)備運(yùn)行時(shí)偶發(fā)報(bào) 0 F31100 和 和 3 F7453 等編碼器相關(guān)故障 發(fā)現(xiàn)的問題如下: (1) 配電柜中的 V90 驅(qū)動(dòng)器未安裝隨機(jī)附帶的屏蔽板,動(dòng)力電纜屏蔽層隨意連接到驅(qū)動(dòng)器接地端子
(2) 柜內(nèi)布線混亂,動(dòng)力電纜與編碼器電纜未分槽,即使在動(dòng)力電纜及編碼器電纜上套了防干擾磁環(huán),驅(qū)動(dòng)器也報(bào)警
(3) 驅(qū)動(dòng)器進(jìn)線電纜為非屏蔽電纜
對(duì)以上 V90 EMC 安裝的問題整改后,設(shè)備運(yùn)行時(shí)依然偶發(fā)報(bào) F31100 和 F7453 等編碼器相關(guān)故障,進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中有電磁閥,且 V90 與電磁閥設(shè)備共用了 24V 電源。 通過下述整改問題得以解決: (1) 在驅(qū)動(dòng)器上安裝屏蔽板 (2) 將動(dòng)力電纜及編碼器電纜的屏蔽層按規(guī)范連接至驅(qū)動(dòng)器的屏蔽板上 (3) 采用獨(dú)立的 24V 電源為現(xiàn)場(chǎng)中的幾臺(tái) V90 驅(qū)動(dòng)器供電,與電磁閥供電電源分開
2 設(shè)備調(diào)試時(shí)報(bào) 1 F52981 故障 V90 與 1FL6 電機(jī)在應(yīng)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(jī)與 V90 不匹配就引起編碼器不能被識(shí)別,從而產(chǎn)生所連接的絕對(duì)值編碼器的電機(jī)無法運(yùn)行。 處理方法: (1) 查 V90 固件版本是否太低,沒有與之匹配的驅(qū)動(dòng),如需要更新高版本的固件。 (2) 確認(rèn) V90 與電機(jī)的訂貨號(hào)是否可以匹配使用,選擇合適的帶絕對(duì)值編碼器的電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接,不允許驅(qū)動(dòng)連接與之不匹配的電機(jī)。 (3) 更換硬件,如 V90 驅(qū)動(dòng)器、編碼器或者編碼器電纜來排查故障。
3 設(shè)備報(bào) F7901 /F31110/F31112 故障 該類報(bào)警均是編碼器信號(hào)故障的報(bào)警,信號(hào)丟失或者信號(hào)偏差,主要有下面幾種情況: 現(xiàn)象 1 :報(bào)警一直存在,重啟系統(tǒng)也無效。 如果報(bào)警一直存在,說明硬件有問題,可以通過交換法排查電機(jī)編碼器、電纜或者 V90 驅(qū)動(dòng)的硬件問題。
現(xiàn)象 2 :報(bào)警為偶發(fā),并且沒有規(guī)律,而且重啟設(shè)備后又可以正常使用,然后又不定期的出現(xiàn)報(bào)警。 建議措施:根據(jù)經(jīng)驗(yàn),這種現(xiàn)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(shè)備良好接地②將信號(hào)線的屏蔽層卡箍在屏蔽板上,請(qǐng)參看 2.1及 2.1章節(jié)③V90 的 24V供電是否與電 磁閥等感性負(fù)載共用電源。
4 Smart PLC 通過發(fā)送脈沖控制 I V90 PTI 定位,發(fā)現(xiàn)重復(fù)定位時(shí)實(shí)際行走位置不準(zhǔn)確 處理方法: (1)將編碼器電纜更換為西門子原裝電纜,長(zhǎng)度小于 20米,并參照 2.2 章中的說明連接屏蔽層。 (2)檢查現(xiàn)場(chǎng)是否有電磁閥負(fù)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(jiān)視 V90 PTI輸入的脈沖波形是否正常
5 V90 在運(yùn)行中突然自動(dòng)重啟 處理方法: (1) 確認(rèn)一下只是本臺(tái) V90 在運(yùn)行時(shí)自己會(huì)突然自動(dòng)重啟,還是除這臺(tái)外還有其他的也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題?如果只是這一臺(tái)可以考慮更換此臺(tái)驅(qū)動(dòng)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(qǐng)參看第 4 節(jié)。 (3) 或單獨(dú)找一個(gè) 24V電源為總自動(dòng)重起動(dòng)的 V90 供電看一下是否還會(huì)發(fā)生重起?如是更換驅(qū)動(dòng)器 |
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