西门子V90伺服控制系统

西门子V90伺服控制系统

产品详情

西门子股份公司是岭先的技术企业,创立于1847年,业务遍及200多个国家,专注于电气化,自动化和数字化领域.西门子在海上风机建设,联合循环发电,输电解决方案,基础设施解决方案,工业自动化,驱动和软件解决方案,以及医疗成像设备和实验室诊断等领域占据岭先地位，下面介绍下西门子V90系列伺服驱动系统。

西门子V90伺服驱动系统作为SINAMICS驱动系列家族的新成员，与SIMOTICS S-1FL6 完美结合，组成蕞佳的伺服驱动系统，实现位置控制、速度控制和扭矩控制。通过优化的设计，SINAMICS V90确保了桌越的伺服控制性能，经济实用、稳定可靠。

SIMOTICS家族新成员1FL6设计桌越，制作精良，为简单伺服应用提供可靠产品。

西门子V90 单轴伺服驱动器

V90 设计用于运动控制以满足一般的伺服应用，充分考虑了机床制造商和系统集成商所面临的成本和市场挑战。V90 支持即插即用式调试，伺服性能充分优化，与 SIMATIC PLC 快速集成，具有值得信赖的可靠性。与全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服电机配套使用，形成蕞佳的伺服系统。

V90 支持内部设定值位置控制、外部脉冲位置控制、速度控制和扭矩控制，整合了脉冲输入、模拟量输入/输出、数字量输入/输出以及编码器脉冲输出接口。通过实时自动优化和自动谐振抑制功能，可以自动优化为一个兼顾高动态性能和平滑运行的系统。此外，脉冲输入蕞高支持 1 MHz，充分保证了高精度定位。

SINAMICS V-ASSISTANT 调试工具

一款可以通过标准 USB 接口连接至 V90 的 PC 软件工具，可进行参数设置、系统优化、试运行、排障和监控(如跟踪与测量功能)等相关操作。

西门子 V90特点：

低成本

1、集成所有控制模式：外部脉冲位置、内部设定值位置、速度和转矩控制；2、全功率驱动标配内置制动电阻；3、集成抱闸继电器。

伺服性能优异

1、自动优化功能使设备获得更高的动态性能；2、自动抑制机械谐振频率；3、1 MHz 的高速脉冲输入；4、20 位分辨率的值编码器；5、优化的系统性能：3 倍过载能力、电机低扭矩纹波以及驱动与电机的完美整合；

使用方便

1、快速便捷的伺服优化和机械优化；2、简单易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 调试工具；3、兼容 PLC 和运动控制器的双通道脉冲设定值；4、通用 SD 卡参数复制；5、电机电缆连接器可旋转，支持多角度旋转，可快速锁紧/释放；

运行可靠

1、更大的电压范围：380 V ~ 480 V，-15% / +10%；2、PCB 涂层保证驱动器在严苛环境中的稳定性；3、高品质的电机轴承；4、电机保护等级 IP 65，轴端标配油封；5、集成安全扭矩停止(STO)功能；

功率范围 0.4至7KW；电压范围 3AC380V…480V(+10%/-15%)；控制方式 外部脉冲位置、内部设定值位置、速度控制和扭矩控制；

SIMOTICS S-1FL6 伺服电机

1FL6 为永磁同步电机，通过电机表面散热，可在无外部冷却设备的环境下稳定运行。自锁式快插接头使电机安装变得轻松快捷。

1、3 种电机轴高：SH 45、SH 65 和 SH 90mm；2、额定速度：2000 rpm/3000 rpm；3、额定扭矩：1.27 Nm ~ 33.4 Nm；4、可用编码器：增量编码器 2500 S/R(13 位分辨率)和编码器(20 位分辨率)；5、保护等级：IP65，自冷却；6、可选配抱闸；7、可选配光轴或带键轴；

1FL6 配合 SINAMICS V90 驱动系统，形成功能强大的伺服系统。电机支持 3 倍过载，可根据实际应用选配增量式或值编码器，能够充分满足您对动态性能、速度设定范围、输出轴和法兰精度的高要求。

典型应用

1、装卸机：如码垛机；2、包装机：如贴标机、枕式包装机；3、自动组装机；4、刀切换机；5、印刷机：如丝网印花机；6、缠绕机；7、金属成型机：如折弯机等。

安装指导

1  驱动器柜内安装

(1) 驱动器柜内安装方向及间距安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，将驱动垂直安装在上面，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接，安装间距如下图所示。

在下列情况中，驱动应降额至 80% 使用：

1) 环境温度在 0°C 至 45°C，且安装间距小于 10 mm 时，***小安装间距不得小于 5mm。

2) 环境温度在 45 °C 至 55 °C，***小安装间距不得小于 20 mm。

(2) 接地及等电位连接

通过所有金属部件互相大面积连接，如控制柜背板。在机柜单元中安装的设备外壳和组件（如变频器、电源滤波器、控制单元、端子模块、传感器模块等）通过导电性良好的（镀锌的）装配板大面积互相连接。此装配板和机柜、机柜单元的 PE 母线排或屏蔽母线排大面积导电相连。涂漆的控制柜壁、装配板或带有较小安装面的安装辅助工具不能满足这些要求。PE 母排需要保证足够的接地效果。

(3) 确保传动柜接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上，如下图所示。特别重要的是，连接到变频器的任何控制设备(比如一台 PLC)要与其共地。

(4) 器件柜内分区设计

通过互相分隔干扰源及被干扰对象，能简单经济的实现设备或控制柜内部的抗干扰措施。 该分隔必须在柜内设计时予以考虑，可通过区域长间距降低干扰（大约 20cm）。不同区域的电缆必须分隔开，避免互相干扰，如下图所示。

A 区： 电源连接 必须遵守电缆干扰***性和抗干扰性的限值

B 区：干扰源由整流器、可能的制动崭波器、逆变器 + 可能的电机侧电抗器和滤波器组成的变频器

C 区：控制系统和传感器系统(被干扰对象)：敏感的控制系统电子设备和调节电子设备 + 传感器系统

D 区： 外设信号接口

E 区：干扰源电机和电机电缆

2  动力电缆及编码器电缆连接

(1) 动力电缆屏蔽连接（随机附送的屏蔽板非常重要）

为满足 EMC 要求，所有与 SINAMICS V90 系统相连接的电缆必须为屏蔽电缆，这包括电源到电源滤波器的电缆以及电源滤波器到 SINAMICS V90 PN 驱动的电缆。屏蔽双绞线的屏蔽层应连接至伺服驱动的

屏蔽板或卡箍，如下图所示。

等电位连接可通过电机电缆屏蔽层连接至所有驱动组件（电机、变速器和负载机械）解决高频率干扰问题。为达到高频区域内尽可能小的接触电阻，应两侧大面积连接电缆屏蔽层，尽可能使用弹性单

元环绕屏蔽比如使用卡箍，屏蔽应无中断。

(2) 编码器电缆的屏蔽连接

编码器和编码器电缆属于***敏感的设备部件，信号被干扰时，会出现编码器故障或偶尔发生的驱动故障。电缆屏蔽为满足 EMC 要求，编码器电缆必须屏蔽。为保证更好的 EMC 效果，建议给编码

器电缆去皮并将屏蔽层接地，如下图所示。

3  通信电缆连接

要求 PROFINET 电缆、编码器电缆和和功率动力电缆之间的***小间距为 20cm。插头接口可实现PROFINET 通信设备间的屏蔽连接。 如果通信设备并未安装到金属的装配板上，必须另外布入一条 4

mm的等电位连接导线与保护等电位连接。

通信电缆屏蔽安装举例如下图所示。

三 进线滤波器

进线滤波器用于将 SINAMICS V90 发射出的传导干扰限制至可允许的值。通过使用该滤波器，SINAMICS V90 PN 驱动器已符合 C2 类环境的电磁干扰要求。传导性发射和辐射性发射符合 EN 55011

标准并达到 A 类要求。

滤波器应尽量靠近控制柜的电缆入口使用大面积的金属底板安装，应尽量靠近驱动，通向滤波器的电缆和从滤波器接出的电缆原则上应分开布线，如下图所示。

注意：

每个驱动器只能连接与之匹配的进线滤波器，不允许多个驱动器共用一个进线滤波器。

四　驱动器 24V  供电设计

V90 伺服驱动器需要 24 V 直流电源来供电，此电源的稳定度决定 V90 系统的稳定程度。因此在设计时必须注意如下事项：

(1) V90 驱动器不能够与类似继电器或电磁阀这样的电***负载共用一个 24V 直流电源，***负载比如继电器，电磁阀需要一个额外***的 24V 直流电源，否则驱动器可能会工作不正常。电磁阀类型的负载

通断时会导致 24V 电源波动及干扰，从而使 V90 工作异常，比如 V90 PTI 接收到的脉冲信号不正常、V90 编码器信号受干扰报编码器错误报警等。

(2) SINAMICS V90 驱动器需要一个 24V 直流电源，并且这个电源同时也可以为其他的控制器供电，比如PLC 设备。V90 所需要的 24V 容量如表 4-1 所示，用户应根据所使用的 V90 驱动器数量来确定需要的24V 供电电源容量，如果供电电源容量不够会造成 V90 工作不正常。

注意：

对于 220V 版本的 V90 驱动器没有集成的电机抱闸接口，不能使用同一个 24V 电源给抱闸（DC 24 V）和抱闸控制信号（P24 V）供电，*的接线如下图所示。

五　实际案例分享

1  设备运行时偶发报 0 F31100 和 和 3 F7453  等编码器相关故障

发现的问题如下：

(1) 配电柜中的 V90 驱动器未安装随机附带的屏蔽板，动力电缆屏蔽层随意连接到驱动器接地端子

(2) 柜内布线混乱，动力电缆与编码器电缆未分槽，即使在动力电缆及编码器电缆上套了防干扰磁环，驱动器也报警

(3) 驱动器进线电缆为非屏蔽电缆

对以上 V90 EMC 安装的问题整改后，设备运行时依然偶发报 F31100 和 F7453 等编码器相关故障，进一步检查发现现场设备中有电磁阀，且 V90 与电磁阀设备共用了 24V 电源。

通过下述整改问题得以解决：

(1) 在驱动器上安装屏蔽板

(2) 将动力电缆及编码器电缆的屏蔽层按规范连接至驱动器的屏蔽板上

(3) 采用***的 24V 电源为现场中的几台 V90 驱动器供电，与电磁阀供电电源分开

2  设备调试时报 1 F52981  故障

V90 与 1FL6 电机在应用上，通过软件固化是一一匹配的，如果编码器损坏或者电机与 V90 不匹配就引起编码器不能被识别，从而产生所连接的***值编码器的电机无法运行。

处理方法：

(1) 查 V90 固件版本是否太低，没有与之匹配的驱动，如需要更新高版本的固件。

(2) 确认 V90 与电机的订货号是否可以匹配使用，选择合适的带***值编码器的电机与驱动器连接，不允许驱动连接与之不匹配的电机。

(3) 更换硬件，如 V90 驱动器、编码器或者编码器电缆来排查故障。

3  设备报  F7901 /F31110/F31112  故障

该类报警均是编码器信号故障的报警，信号丢失或者信号偏差，主要有下面几种情况：

现象 1 ：报警一直存在，重启系统也无效。

如果报警一直存在，说明硬件有问题，可以通过交换法排查电机编码器、电缆或者 V90 驱动的硬件问题。

现象 2 ：报警为偶发，并且没有规律，而且重启设备后又可以正常使用，然后又不定期的出现报警。

建议措施：根据经验，这种现象的主要原因是受到电磁干扰引起的故障，建议措施①将设备良好接地②将信号线的屏蔽层卡箍在屏蔽板上，请参看 2.1及 2.1章节③V90 的 24V供电是否与电

磁阀等***负载共用电源。

4 Smart PLC  通过发送脉冲控制 I V90 PTI  ***，发现重复***时实际行走位置不准确

处理方法：

(1)将编码器电缆更换为西门子原装电缆，长度小于 20米，并参照 2.2 章中的说明连接屏蔽层。

(2)检查现场是否有电磁阀负载，电磁阀与 V90的控制电源是否共用？将电磁阀与 V90 的控制电源分开

(3)用示波器监视 V90 PTI输入的脉冲波形是否正常

5   V90  在运行中突然自动重启

西门子V90伺服控制系统

处理方法：

(1) 确认一下只是本台 V90 在运行时自己会突然自动重启，还是除这台外还有其他的也会出现同样的问题？如果只是这一台可以考虑更换此台驱动器

(2) 检查给 V90 供电的 24V供电电源的容量是否足够？需要的 24V电源容量请参看第 4 节。

(3) 或单独找一个 24V电源为总自动重起动的 V90 供电看一下是否还会发生重起？如是更换驱动器