西門子6SN1118-0NJ01-0AA1

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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司

：鄭鑫 ：

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工作 （同步）

SINAMICS V90 有兩個(gè)模擬量輸入及兩個(gè)模擬量輸出信號(hào)，模擬量輸入可用于速度及轉(zhuǎn)矩給定，也可以用于速度及轉(zhuǎn)矩的限幅。模擬量輸出可以將速度實(shí)際值或?qū)嶋H轉(zhuǎn)矩值等用戶自定義的信號(hào)以模擬量的形式輸出。本文詳細(xì)介紹了模擬量輸入及模擬量輸出的信號(hào)類型及功能設(shè)置。

目錄:

      1    概述   
      2    模擬量輸入及輸出信號(hào)接線  
      3    模擬量輸入信號(hào)     
      4    模擬量輸出信號(hào)     

1    概述
SINAMICS V90 有兩個(gè)模擬量輸入及兩個(gè)模擬量輸出信號(hào)，模擬量輸入可用于速度及轉(zhuǎn)矩給定，也可以用于速度及轉(zhuǎn)矩的限幅。模擬量輸出可以將速度實(shí)際值或?qū)嶋H轉(zhuǎn)矩值等用戶自定義的信號(hào)以模擬量的形式輸出。本文詳細(xì)介紹了模擬量輸入及模擬量輸出的信號(hào)類型及功能設(shè)置。
2    模擬量輸入及輸出信號(hào)接線
V90有兩個(gè)模擬量輸入及兩個(gè)模擬量輸出信號(hào)，接線如圖2-1 所示。

圖2-1 模擬量輸入及輸出接線

3    模擬量輸入信號(hào)
SINAMICS V90 支持兩個(gè)模擬量輸入。其輸入電壓在不同的控制模式下會(huì)有所不同，如表2-1所示。

表2-1 模擬量輸入信號(hào)

(1)    V90在速度控制模式(S)下模擬量輸入的配置
V90在速度控制模式(S)下模擬量1(AI1)用于速度給定，在調(diào)試軟件V-ASSISTANT中進(jìn)行設(shè)置，如圖2-2所示；模擬量2(AI2)可以設(shè)置為轉(zhuǎn)矩極限如圖2-3所示。 

圖2-2 速度控制模式(S)下AI1模擬量輸入設(shè)置畫面

圖2-3 速度控制模式(S)下AI2模擬量輸入設(shè)置畫面

(2)    V90在轉(zhuǎn)矩控制模式(T)下模擬量輸入的配置
V90在轉(zhuǎn)矩控制模式(T)下模擬量1(AI1)用于速度限制值給定，在調(diào)試軟件V-ASSISTANT中進(jìn)行設(shè)置，如圖2-4所示；模擬量2(AI2)可以設(shè)置為轉(zhuǎn)矩給定值，如圖2-5所示。

圖2-4轉(zhuǎn)矩控制模式(T)下AI2模擬量輸入設(shè)置畫面

圖2-5 轉(zhuǎn)矩控制模式(T)下AI1模擬量輸入設(shè)置畫面

4    模擬量輸出信號(hào)
SINAMICS V90 支持兩個(gè)模擬量輸出。其輸出電壓在不同的控制模式下會(huì)有所不同，如表2-2所示。
 

表2-2 模擬量輸出信號(hào)輸出電壓
通過 p29350（選擇 AO1 的信號(hào)源） 和 p29351（選擇 AO2 的信號(hào)源），這兩個(gè)參數(shù)可選
擇模擬量輸出的指令源如表2-3所示。 

表2-3 模擬量輸出信號(hào)信號(hào)源
在調(diào)試軟件V-ASSISTANT中進(jìn)行設(shè)置，如圖2-6所示；：

圖2-6模擬量輸輸出設(shè)置畫面

1.電子齒輪比

1.1 電子齒輪比的作用
電子齒輪比就是對(duì)伺服接收到的上位機(jī)脈沖頻率進(jìn)行放大或者縮小。其中一個(gè)參數(shù)為分子，為電機(jī)編碼器的分辨率；一個(gè)為分母，為電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)。如果分子大于分母就是放大，如果分子小于分母就是縮小。
在 實(shí)際應(yīng)用中，連接不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動(dòng)zui小單位量所需的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)量是不同的，例如：同樣一個(gè)伺服電機(jī)，如果連接了一個(gè)螺距為10mm的絲杠，那么電機(jī)轉(zhuǎn)一 圈機(jī)械移動(dòng)10mm，每移動(dòng)0.001mm就需要電機(jī)轉(zhuǎn)1/10000圈；而如果連接螺距為5mm的絲杠，每移動(dòng)0.001mm需要電機(jī)轉(zhuǎn)1/5000 圈。而電機(jī)編碼器的分辨率是相同的，因此可以通過設(shè)置電子齒輪比來使電機(jī)脈沖數(shù)和機(jī)械z(mì)ui小移動(dòng)量相匹配，這就是電子齒輪比的作用。 1.2 相關(guān)概念介紹
（1）編碼器分辨率：伺服電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)編碼器反饋脈沖數(shù)。
 V90的伺服電機(jī)有增量編碼器和值編碼器，其分辨率如下圖：

圖01. V90伺服電機(jī)編碼器的分辨率
（2）每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所需脈沖數(shù)。
（3）zui小長度單位(LU)：上位機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖時(shí)，絲杠移動(dòng)的直線距離或旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的度數(shù)，也是控制系統(tǒng)所能控制的zui小距離。這個(gè)值越小，經(jīng)各種補(bǔ)償后越容易得到更高的加工精度和表面質(zhì)量。當(dāng)進(jìn)給速度滿足要求的情況下，可以設(shè)定較小的長度單位。也稱作“脈沖當(dāng)量”。
（4）螺距：螺紋上相鄰兩牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的軸向距離。

2.1 V90電子齒輪比的設(shè)置
V90電子齒輪比的設(shè)置方法如圖2所示：

 圖02.  V90的電子齒輪比設(shè)置

從圖中可以看出V90的電子齒輪比的設(shè)置有兩種方法，這兩種方法的本質(zhì)都是算出編碼器分辨率與期望每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的比值。
（1）電子齒輪比=編碼器分辨率 / P29011。P29011即為期望每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；
（2）當(dāng)P29011設(shè)定為0時(shí)，電子齒輪比=P29012 / P29013。
這幾個(gè)參數(shù)的說明如圖3所示： 
圖03. 相關(guān)參數(shù)說明

四個(gè)電子齒輪比分子可通過數(shù)字量輸入信號(hào)的組合EGEAR1和EGEAR2來選擇，如圖4所示：

圖4. 電子齒輪比分子的選擇

還有兩點(diǎn)需要注意的是：
（1）電子齒輪比的取值范圍是0.02到200；
（2）僅可在伺服關(guān)閉狀態(tài)下設(shè)置電子齒輪比。

2.2電子齒輪比的計(jì)算及舉例
比如有一套機(jī)械系統(tǒng)，如圖5所示： 
圖05. 機(jī)械系統(tǒng)

其中：a/b為電子齒輪比；
            LU為zui小長度單位；
            r為編碼器分辨率；
            i= n/m為機(jī)械減速比（n電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速，m負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)速）；
            c為絲杠螺距。
那么期望每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)d的計(jì)算：

電子齒輪比計(jì)算：

計(jì)算電子齒輪比的實(shí)例：

圖06. 電子齒輪比計(jì)算實(shí)例西門子6SN1118-0NJ01-0AA1

再比如：
PLC的zui大脈沖頻率為200KHz，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，伺服電機(jī)編碼器分辨率是524288；絲杠螺距是10mm（沒有減速箱）。
問：如果電子齒輪比是1，伺服電機(jī)的zui大轉(zhuǎn)速？
答：PLC  控制伺服電機(jī)能達(dá)到的zui大轉(zhuǎn)速=200×1000×60/524288=22.89rpm
問：PLC發(fā)出zui大脈沖頻率，如何通過設(shè)置V90的電子齒輪比才能讓電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行？
答：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000rpm=50r/s，50r/s時(shí)的脈沖頻率：50×524288=26214400，
因此電子齒輪比=26214400/（200×1000）=524288/4000（設(shè)置P29011=4000）。 附：

圖07. 西門子PLC的zui大脈沖頻率

西門子MM變頻器
6SE64402UC112AA1
6SE64402UC125AA1
6SE64402UC137AA1
6SE64402UC155AA1
6SE64402UC175AA1
6SE64402UC211BA1
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6SE64402UC311DA1
6SE64402UC315DA1
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6SE64402UD375FB1
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6SE64402UD416GB1
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6SE64402UD420GB1
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