SINUMERIK PERIPHERIE アナログドライブインターフェイス 6FC5211-0BA01-0AA4 6FC5 211-0BA01-0AA4 6FC5211-OBAO1-OAA4

Siemens 6FC5211-0BA01-0AA4 | SINUMERIK ADI4 アナログドライブインターフェース — 4軸 PROFIBUS DP、±10V アナログ出力、TTL/SSI エンコーダ入力、モーションコントロール機能、FW 01.04.08

概要

Siemens 6FC5211-0BA01-0AA4 は、SINUMERIK のデジタル PROFIBUS DP モーションコントロールバックボーンと、デジタルドライブ技術が標準となる前に工作機械に搭載されていた従来のインターフェースを持つアナログサーボドライブとの間のアーキテクチャ上のギャップを埋めるモジュールである ADI4 です。1990年代半ば以前に販売されたほとんどのサーボドライブ、およびコスト重視のアプリケーション向けに現在でも製造されている多くのコンパクトドライブアンプは、速度またはトルク設定値として ±10V アナログ信号を受け入れ、インクリメンタルエンコーダフィードバックを提供します。これは、SINAMICS S120 ドライブが最新の SINUMERIK コントローラと使用する DRIVE-CLiQ デジタルリンクとは全く異なるインターフェースです。ADI4 はこの統合問題をクリーンに解決します。PROFIBUS DP ネットワーク上にスレーブとして配置され、CNC コントローラの軸位置コマンドとステータス要求を PROFIBUS を介して、同期モーションコントロールに必要な等間隔サイクルレートで受信します。これらのコマンドを接続されたサーボドライブアンプ用の ±10V アナログ設定値信号に変換し、各軸からのエンコーダフィードバックを読み取り、位置および速度データを PROFIBUS を介して CNC に報告します。

SINUMERIK コントローラの観点からは、ADI4 に接続されたアナログ軸は SINAMICS デジタル軸と全く同じように動作します。同じ SINUMERIK ツールとパラメータ構造を通じて設定、コミッショニング、プログラミングが行われます。

4軸容量は、単一の ADI4 モジュールが最大 4 つの独立した制御軸（X、Y、Z の 3軸加工センター + 回転テーブル、スピンドルオリエンテーション、または 4軸目のリニア軸）を 1 つの PROFIBUS ノードから処理できることを意味します。

より多くの軸を持つ機械の場合、複数の ADI4 モジュールが同じ PROFIBUS DP ネットワークに接続され、それぞれが独自の PROFIBUS アドレスを持ち、ネットワークのスレーブ数制限まで対応できます。

主な仕様

パラメータ

値

これは標準の PROFIBUS DP 操作ではありません。通常の PROFIBUS DP マスターは、バスが許容する限り速くスレーブをポーリングしますが、バス調停により実際のサイクル時間はわずかに変動します。

PLC I/O アプリケーションでは、この変動は関係ありません。サーボモーションコントロールでは、これは重要です。

モーションコントロールアルゴリズムでは、位置フィードバックが正確に定義された繰り返し間隔でコントローラに到着する必要があります。

フィードバックタイミングがサイクルごとに変動すると、CNC がスムーズなモーションプロファイルを生成するために使用する速度と加速度の計算にエラーが発生し、速度リップル、輪郭エラー、加工部品の表面仕上げの悪化として現れます。等間隔 PROFIBUS DP は、DP マスター（通常は SINUMERIK NCK）が設定されたサーボサイクルタイム（1ms、2ms、または HW Config で定義されたその他の値）で時間同期バスサイクルを生成することにより、この変動を排除します。

SINUMERIK 840D sl の NCK は等間隔 DP マスターとして機能し、アイソクロナスバスサイクルを生成します。

この DP マスターシステム上のすべての ADI4 モジュールはこれらのサイクルに同期し、クローズドループ CNC 軸制御に必要なタイミング安定性を提供します。

エンコーダインターフェース — TTL と SSI

ADI4 は軸ごとに 2 種類のエンコーダ入力タイプをサポートしており、アナログサーボドライブ時代の 2 つの主要なフィードバック技術を反映しています。

TTL インクリメンタルエンコーダ

は、A、B、Z（リファレンス）パルストレインを生成します。

位置は、ADI4 のエンコーダカウンタハードウェアでパルスをカウントすることによって累積され、Z パルスはホーミング（機械リファレンス位置の検索）に使用されます。インクリメンタルエンコーダは、従来の工作機械で最も一般的なフィードバックデバイスです。Heidenhain、Fagor、Renishaw などのメーカーの角度およびリニアスケールの大多数は、TTL 互換信号を生成します。SSI（同期シリアルインターフェース）アブソリュートエンコーダ

は、電源投入時に絶対位置値を出力し、ホーミングの必要性を排除します。

各電源サイクル後、エンコーダの現在位置がすぐに利用可能になります。モーションコマンドを実行する前に機械をリファレンスする必要はありません。SSI エンコーダは、リファレンストラベルが非現実的な機械（大型ガントリー軸、トラベルに物理的な制約がある軸）、または電源中断後の高速起動が生産要件である機械で一般的です。

ADI4 が軸ごとにどちらかのエンコーダタイプを受け入れられる能力は、機械がフィードバック技術を混在させることができることを意味します。軸 1 と 2 は TTL インクリメンタルリニアスケール、軸 3 は SSI アブソリュートロータリーエンコーダを使用し、すべて同じ ADI4 モジュールで管理され、SINUMERIK コントローラに均一に報告されます。

STEP 7 HW Config での設定

ADI4 は、各互換 CNC システム用の SINUMERIK ツールボックスと共に Siemens が提供する ADI4 Slave OM（オブジェクトマネージャー）ソフトウェアを使用して、SIMATIC STEP 7 HW Config 内で PROFIBUS DP スレーブとして設定されます。設定手順は次のとおりです。

ADI4 スレーブが DP マスターのスレーブリストに挿入され、PROFIBUS アドレスが割り当てられ（ADI4 モジュールのアドレススイッチで設定された物理アドレスと一致）、軸ごとのパラメータ（エンコーダタイプ、エンコーダ解像度、I/O 信号割り当て、軸タイプ）が HW Config の ADI4 ダイアログで設定されます。

複数の ADI4 モジュールは、同じ DP マスターシステム上に個別の DP スレーブとして、それぞれ一意のアドレスで追加されます。

その後、SINUMERIK 機械データは ADI4 の PROFIBUS スロット割り当てを参照して、CNC の論理軸定義を ADI4 の物理エンコーダおよび設定値接続に接続します。

HW Config の「アライメント機能」により、最初設定された ADI4 からすべての追加 ADI4 モジュールに同一の設定を伝播させることができ、マルチ軸機械の設定が簡素化されます。

FAQ

Q1: ADI4 は SINUMERIK 828D と一緒に使用できますか、それとも 840D sl ファミリのみですか？

6FC5211-0BA01-0AA4 ADI4 は、SINUMERIK 802D sl、840Di sl、および 840D sl 用に指定されています。

SINUMERIK 828D との互換性はリストされていません。828D は、ネイティブインターフェースとして DRIVE-CLiQ ベースの SINAMICS S120 ドライブコンポーネントを使用し、その PROFIBUS DP 機能は、840D sl と同じ方法で等間隔サーボ制御よりも I/O に重点を置いています。

アナログドライブ統合が必要な 828D システムの場合、通常は SINAMICS S120 にアナログ設定値出力ボードを使用するなどの代替アプローチが指定されます。

ADI4 の主なアプリケーションは、SINUMERIK 840D sl ファミリのままです。

Q2: ADI4 の PROFIBUS アドレスはどのように設定されますか？ソフトウェアまたはハードウェアスイッチですか？

ADI4 は、前面パネルまたは内部にある物理的な PROFIBUS アドレススイッチ（ロータリー DIP またはバイナリスイッチ）でハードウェアで PROFIBUS ノードアドレスを設定します。

STEP 7 HW Config で設定されたアドレスは、この物理設定と一致する必要があります。一致しない場合、ADI4 は PROFIBUS ネットワークに応答せず、CNC は DP スレーブ通信エラーを報告します。

ハードウェアアドレスを変更した後、新しいアドレスを有効にするにはモジュールをパワーサイクルする必要があります。

ADI4 で利用可能な PROFIBUS アドレス範囲は 1 から 126 です（アドレス 127 は診断ブロードキャスト用に予約されています）。

Q3: モジュールは 2 つの別々の 24V DC 電源を必要とします。それぞれの目的は何ですか？

2 つの外部 24V DC 電源入力は異なる機能を提供します。最初の電源（X1、P24EXT1 に接続）は、モジュール自体の内部ロジック回路とエンコーダインターフェースエレクトロニクスに電力を供給します。ADI4 が動作し PROFIBUS で通信するには、これが存在する必要があります。

2 番目の電源（X6-1、P24EXT2 に接続）は、デジタル出力信号に電力を供給します。ドライブ固有および汎用のデジタル出力は、外部デバイス（ドライブイネーブルリレー、ブレーキリリースコンタクト）を切り替えます。

これらの電源を分離することで、デジタル出力を別の回路から給電できるようになり、モジュールの通信ロジックの電源を切断することなく、機械の安全停止の一部としてオフにすることができます。

Q4: ADI4 には、動作中のエンコーダケーブル切断に対する保護機能はありますか？

ADI4 はエンコーダ信号を監視し、信号損失を含むエンコーダ障害状態を検出できます。

動作中にエンコーダ信号が失われた場合（ケーブル断線、コネクタ故障）、ADI4 は PROFIBUS を介して SINUMERIK CNC にエンコーダエラーを報告します。

CNC の軸監視ロジックは、機械データ設定に従って、エンコーダエラーアラームに応答します。通常は軸を停止し、安全状態に入ります。

特定のアラーム応答は、SINUMERIK 設定と影響を受ける軸に有効化されている安全機能によって異なります。

Q5: 複数の ADI4 モジュールと SINAMICS ドライブは、SINUMERIK 840D sl と同じ PROFIBUS DP ネットワーク上に共存できますか？

はい。SINUMERIK 840D sl PROFIBUS DP マスターシステムには、ADI4 モジュール（アナログドライブ軸用）と SINAMICS S120 ドライブユニット（DRIVE-CLiQ とは別に、通信インターフェースとして PROFIBUS DP を使用）の両方を含めることができます。

この混合構成では、等間隔 DP 上のすべてのスレーブはアイソクロナスタイミング要件に準拠する必要があり、すべてのスレーブの合計 PROFIBUS バス負荷は、設定されたサイクルタイムでネットワークの容量内に収まる必要があります。

SINUMERIK HW Config はバス負荷を計算し、構成が DP サイクルのタイミング予算を超えた場合は警告を発します。