西门子6SL3040-0PA00-0AA1

6SL3040-0PA00-0AA1控制单元适配器 CUA31 针对功率模块 PM340

1     概述

SINAMICS V90是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统。SINAMICS V90 驱动器与SIMOTICS S-1FL6 电机组成的伺服系统是面向标准通用伺服市场的驱动产品，覆盖0.05kW～7kw功率范围。2016年7月底，推出了带PROFINET接口的V90驱动器，配合SIEMENS PLC, 能够组成一套完善的、经济的、可靠的运动控制解决方案, 轻松实现位置控制，速度控制，扭矩控制等多种控制方式。

SINAMICS V90 PROFINET (PN) 版本有2个 RJ45接口用于与PLC的 PROFINET通信连接，支持PROFIdriver 运动控制协议。它也可以集成到博途中与S7-1200，S7-1500连接。博途V14版本后，它还可以与S7 1500 T-CPU 连接，可用于复杂的运动控制系统。

2     产品信息

V90 PN产品如图2-1所示。

图2-1 V90 PN产品

SINAMICS V90进线电线为1/3 AC 200V到240V低惯量高动态响应产品信息如表2-1所示。

表2-1 SINAMICS V90进线电线为1/3 AC 200V到240V低惯量高动态响应产品信息如表

SINAMICS V90进线电线为3AC 380V到480V高惯量适用于平稳运行性能，产品信息如表2-2所示。

表2-2 SINAMICS V90进线电线为3AC 380V到480V高惯量产品信息

V90 PN重要信息及限制：
(1) 不支持驱动中的IPos控制方式，不支持SIMATIC控制器的SINA_POS 功能块，只支持SINA_SPEED 功能块。

(2) SINAMICS V90 PN支持SIMATIC PLC的工艺对象(TO)，可通过TO实现位置及速度的控制，如S7-1500 T-CPU, S7-1500及S7-1200。

(3) 机器的动态响应与负载及电机的转动惯量比有关，建议不要大于5:1。对于低速运行、高或高动态响应的应用，不建议选择TTL编码器的电机。

(4) SINAMICS V90 PN 版本的是独立于当前的SINAMCIS V90 脉冲串的控制器，它不支持PTI，脉冲加方向，模拟量，USS/Modbus RTU通信控制方式。

(5) V90 PN只支持PROFINET通信，支持西门子标准报文1，2，3，5，102，105，支持DSC控制。

1    V90 概述
SINAMICS V90是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统。它作为 SINAMICS 驱动系列家族的新成员，与SIMOTICS S-1FL6 伺服电机完美结合，组成的伺服驱动系统，实现位置控制、速度控制和扭矩控制。通过优化的设计，SINAMICS V90 确保了卓越的伺服控制性能，经济实用、稳定可靠，能用于贴标机、包装机、压边机等等伺服控制系统。
2    进线电压及功率范围
SINAMICS V90 200V系列：
伺服控制器进线电压为1/3 AC 200V～240V，功率范围从0.1kW ～ 2kW，与低惯量的1FL6电机相匹配。低惯量1FL6电机有8个功率段，4种轴高，功率从0.05kW ～ 2kW，额定转矩范围0.16~6.37Nm。
SINAMICS V90 400V系列：
伺服控制器进线电压为380V～480V，功率范围从0.4～7Kw，与高惯量的1FL6电机相匹配。高惯量1FL6电机有11 个功率段，3种轴高，功率从0.4kW ～ 7kW，额定转矩范围从1.27～33.4Nm。
SINAMICS V90伺服控制器与1FL6电机对应关系如表1所示。
注意：必须严格按照图2-1中的对应关系选择驱动器。如果驱动器和电机不匹配将无法使用。
 

表1 V90与1FL6对应关系

1  问题描述

标准接线下，Sinamics V90伺服驱动器的数字量输入是高电平有效如图1-1所示，在某些应用中需要Sinamics V90伺服驱动器的数字量输入低电平有效，本文介绍了具体实现方法。

西门子6SL3040-0PA00-0AA1

图1-1  数字量输入为高电平输入有效的连接

2  解决方案

可以通过调整接线的方式来实现Sinamics V90伺服驱动器的数字量输入低电平有效，具体接线方式如图2-1。

图2-1数字量输入为低电平输入有效的连接

1.电子齿轮比

1.1 电子齿轮比的作用
电子齿轮比就是对伺服接收到的上位机脉冲频率进行放大或者缩小。其中一个参数为分子，为电机编码器的分辨率；一个为分母，为电机旋转一圈所需要的脉冲数。如果分子大于分母就是放大，如果分子小于分母就是缩小。
在 实际应用中，连接不同的机械结构，移动单位量所需的电机转动量是不同的，例如：同样一个伺服电机，如果连接了一个螺距为10mm的丝杠，那么电机转一 圈机械移动10mm，每移动0.001mm就需要电机转1/10000圈；而如果连接螺距为5mm的丝杠，每移动0.001mm需要电机转1/5000 圈。而电机编码器的分辨率是相同的，因此可以通过设置电子齿轮比来使电机脉冲数和机械移动量相匹配，这就是电子齿轮比的作用。 1.2 相关概念介绍
（1）编码器分辨率：伺服电机轴旋转编码器反馈脉冲数。
 V90的伺服电机有增量编码器和编码器，其分辨率如下图：

图01. V90伺服电机编码器的分辨率
（2）每转脉冲数：丝杠转动一圈所需脉冲数。
（3）长度单位(LU)：上位机发出一个脉冲时，丝杠移动的直线距离或旋转轴转动的度数，也是控制系统所能控制的距离。这个值越小，经各种补偿后越容易得到更高的加工和表面质量。当进给速度满足要求的情况下，可以设定较小的长度单位。也称作“脉冲当量”。
（4）螺距：螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离。

2.1 V90电子齿轮比的设置
V90电子齿轮比的设置方法如图2所示：

 图02.  V90的电子齿轮比设置

从图中可以看出V90的电子齿轮比的设置有两种方法，这两种方法的本质都是算出编码器分辨率与期望每转脉冲数的比值。
（1）电子齿轮比=编码器分辨率 / P29011。P29011即为期望每转脉冲数；
（2）当P29011设定为0时，电子齿轮比=P29012 / P29013。
这几个参数的说明如图3所示： 
图03. 相关参数说明

四个电子齿轮比分子可通过数字量输入信号的组合EGEAR1和EGEAR2来选择，如图4所示：

图4. 电子齿轮比分子的选择

还有两点需要注意的是：
（1）电子齿轮比的取值范围是0.02到200；
（2）仅可在伺服关闭状态下设置电子齿轮比。

2.2电子齿轮比的计算及举例
比如有一套机械系统，如图5所示： 
图05. 机械系统

其中：a/b为电子齿轮比；
            LU为长度单位；
            r为编码器分辨率；
            i= n/m为机械减速比（n电机侧转速，m负载侧转速）；
            c为丝杠螺距。
那么期望每转脉冲数d的计算：

电子齿轮比计算：

计算电子齿轮比的实例：

图06. 电子齿轮比计算实例

再比如：
PLC的脉冲频率为200KHz，电机的额定转速为3000rpm，伺服电机编码器分辨率是524288；丝杠螺距是10mm（没有减速箱）。
问：如果电子齿轮比是1，伺服电机的转速？
答：PLC  控制伺服电机能达到的转速=200×1000×60/524288=22.89rpm
问：PLC发出脉冲频率，如何通过设置V90的电子齿轮比才能让电机以额定转速运行？
答：电机额定转速3000rpm=50r/s，50r/s时的脉冲频率：50×524288=26214400，
因此电子齿轮比=26214400/（200×1000）=524288/4000（设置P29011=4000）。 附：

图07. 西门子PLC的脉冲频率

问题：怎样将驱动中的DSC功能关闭？

对伺服轴进行组态时，如果选择报文105，那么系统默认DSC功能被激活，当启动轴时，系统的速度给定自动切换到DSC，如下图所示：

即使再将报文恢复到自由报文999等其它形式，DSC功能不能被自动禁止，如何解决此问题呢？

回答：在Starter的组态界面中，速度的走向描述是不准确的，例如当我们将报文从105修改为999后，此时DSC功能已经关闭，但如果在Starter页面里观察时，速度仍然来自n_set DSC，如下图所示，事实上我们可以看出，此时实际速度并不来自于n_set DSC，而是来自于前面的速度设定通道。

另外我们发现参数P1190、P1191对图像的显示是有影响的，如果这两个参数都定义为非零值，DSC显示激活，如果两个参数都设置为0%，则DSC显示关闭。

综上所述，DSC的激活是否仅取决于报文设置参数P922，而与图形的显示没有关系。

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