Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 — Module de boucle de commande de servomoteur universel SIMODRIVE 611 à 2 axes, Sin/Cos 1 Vpp / EnDat

Identité du produit

Le Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 est une carte de commande en boucle fermée à deux axes (unité enfichable) pour le système d'entraînement SIMODRIVE 611. La description complète de Siemens pour ce numéro de commande se lit comme suit : Bloc de boucle de commande universel SIMODRIVE 611 HR à 2 axes, codeur incrémental SIN/COS 1 Vpp, codeur absolu EnDat, consigne de vitesse/couple, positionnement, extensible par options.

Ce module appartient à la génération Universal HRS — la désignation "HRS" indiquant la variante Haute Résolution avec un facteur d'interpolation de codeur de 2048 (la génération précédente utilisait un facteur de 128). Le passage de 128 à 2048 d'interpolation interne multiplie effectivement la résolution d'un codeur sin/cos 1 Vpp connecté par le même rapport, offrant une granularité de position nettement plus fine sans aucune modification du matériel du codeur sur la machine.

Spécifications vérifiées

Le système SIMODRIVE 611 et la place de ce module

Le SIMODRIVE 611 est le système de convertisseur d'entraînement modulaire de Siemens pour les machines-outils CNC et l'automatisation industrielle, développé pour servir de colonne vertébrale de contrôle de mouvement pour les centres d'usinage basés sur SINUMERIK, les tours, les rectifieuses et les machines de production. À l'intérieur de l'armoire, des modules d'entraînement individuels — chacun couvrant un ou deux axes moteur — sont alimentés par un bus CC partagé fourni par un module d'alimentation/régénération central. La carte de commande est l'intelligence à l'intérieur de chaque module d'entraînement : elle effectue les calculs de courant, de vitesse et de position en boucle fermée et communique avec le CNC ou le contrôleur externe.

Le 6SN1118-1NH01-0AA1 est la carte de commande. Elle s'insère dans la section d'alimentation de l'entraînement en tant qu'unité enfichable, et l'assemblage physique de la section d'alimentation plus la carte de commande constitue un axe d'entraînement complet. Le remplacement d'une carte de commande défectueuse sans toucher à l'étage de puissance est donc une stratégie de maintenance viable et courante — elle évite le remplacement complet du module et réduit considérablement les coûts.

Deux axes, une carte

L'intégration de deux axes indépendants de commande d'entraînement en boucle fermée sur une seule carte enfichable est l'un des avantages de conception de la série Universal HR. Dans un centre d'usinage à cinq axes, par exemple, trois cartes à deux axes gèrent six axes potentiels — laissant le sixième emplacement libre pour une broche principale ou un axe rotatif. L'efficacité d'une carte à deux axes par rapport à deux modules à axe unique séparés s'étend à l'espace de l'armoire, aux terminaisons de câblage et au nombre de composants individuels à stocker et à gérer pour les pièces de rechange.

Chaque axe fonctionne de manière totalement indépendante. Les deux canaux d'entraînement partagent le processeur numérique de la carte et l'interface de communication avec le bus d'entraînement, mais chacun a son propre contrôleur de courant, son propre contrôleur de vitesse et sa propre interface de codeur. Les paramètres du mode de fonctionnement et du gain sont définis et stockés séparément pour chaque axe.

Compatibilité des codeurs : incrémental et absolu sur la même carte

Le 6SN1118-1NH01-0AA1 accepte deux types de codeurs en parallèle sur le même matériel, permettant d'utiliser différents types de codeurs sur chaque axe selon les besoins de la machine.

Codeurs incrémentaux Sin/Cos 1 Vpp produisent des signaux différentiels sinusoïdaux d'amplitude 1 Vpp. Ce sont les signaux de codeur standard sur les servomoteurs Siemens 1FK et 1FT6. La carte HRS interpole chaque période de signal en 2048 étapes en interne — une amélioration substantielle de la résolution par rapport à l'interpolation originale de 128 étapes des cartes Universal HR antérieures. De plus, la multiplication d'impulsions (doublement) et la division d'impulsions (1:2, 1:4, 1:8) à l'interface du codeur incrémental angulaire sont toutes deux possibles pour les codeurs incrémentaux, offrant à l'ingénieur de mise en service une flexibilité considérable lors de la configuration du retour de position pour des paramètres d'entraînement spécifiques.

Codeurs absolus EnDat (sin/cos 1 Vpp avec interface EnDat) permettent de lire la position absolue de l'arbre directement à la mise sous tension, sans retour de référence. Le protocole EnDat est une norme d'interface série qui transmet les données de position numériquement sur le même câble que les signaux analogiques sin/cos. Pour les axes de machine où une course de référence au démarrage est opérationnellement inacceptable — ou lorsque la position absolue doit être conservée lors des cycles d'alimentation — les codeurs EnDat sur la carte HRS fournissent cela sans matériel supplémentaire. La multiplication d'impulsions (doublement) est prise en charge à l'interface du codeur incrémental angulaire pour les codeurs absolus également.

La longueur maximale du câble moteur avec des signaux sin/cos 1 Vpp est de 50 mètres par axe.

Modes de fonctionnement : Interface de consigne et positionnement embarqué

Le firmware de la carte prend en charge deux modes de fonctionnement distincts, qui peuvent être configurés indépendamment pour chaque axe.

Mode consigne de vitesse/couple est l'interface d'entraînement conventionnelle : la carte de commande accepte une consigne de vitesse analogique ±10 V (ou une consigne de couple) d'une source externe et régule le moteur en conséquence. C'est le mode standard pour l'intégration avec un CNC SINUMERIK 810D ou 840D, où le contrôleur de position du CNC sort des signaux de référence de vitesse sur le bus d'entraînement vers chaque axe.

Mode de positionnement embarqué est une capacité supplémentaire significative. Dans ce mode, le 6SN1118-1NH01-0AA1 exécute une bibliothèque de programmes de positionnement stockés dans sa propre mémoire sans dépendre d'un CNC externe pour la fermeture de la boucle de position. Les blocs de déplacement — position cible, vitesse, accélération — sont stockés et activés par des signaux d'E/S numériques. Ce mode rend la carte précieuse non seulement dans les configurations de machines CNC complètes, mais aussi dans les axes de machines autonomes, les lignes de transfert, les machines à indexation rotative et toute application où un simple contrôleur externe doit déclencher des profils de mouvement prédéfinis sans exécuter une boucle de contrôle de position continue.

Extensibilité : Module de bornes et options PROFIBUS-DP

Un seul emplacement d'option sur le panneau avant de la carte accepte l'un des deux modules d'extension, multipliant la capacité d'interface de la carte :

Module de bornes (6SN1114-0NB01-0AA1) : Ajoute 8 entrées numériques et 8 sorties numériques. En mode de positionnement, ces E/S supplémentaires sont utilisées pour sélectionner et déclencher des blocs de déplacement, permettant à un automate programmable ou à un simple contrôleur à relais d'activer des séquences de mouvement stockées sans protocoles de communication complexes.

Module PROFIBUS-DP (6SN1114-0NB00-0AA1 / 6SN1114-0NB01-0AA0) : Connecte la carte de commande directement à un réseau PROFIBUS-DP, permettant un échange de données cyclique et acyclique avec un automate SIMATIC ou un autre maître PROFIBUS. Ceci est particulièrement utile dans les cellules de production où plusieurs axes d'entraînement SIMODRIVE 611 doivent être coordonnés par un automate via un seul câble de bus de terrain. L'option PROFIBUS-DP prend en charge les profils de mouvement synchrones pour jusqu'à deux axes sur la même carte.

Fonction d'arrêt sûr

Le 6SN1118-1NH01-0AA1 prend en charge la fonction Arrêt sûr de Siemens — une caractéristique de sécurité matérielle qui fournit un état sûr certifié pour l'axe d'entraînement sans nécessiter de module de relais de sécurité séparé dans de nombreuses configurations. Lorsque la fonction d'arrêt sûr est activée, les impulsions de déclenchement de l'entraînement sont inhibées par un chemin matériel surveillé, empêchant le moteur de générer du couple ou de tourner même si l'électronique de commande développait un défaut. Cette fonction est documentée au chapitre 8.5 du manuel de description des fonctions SIMODRIVE 611 Universal.

Familles de moteurs compatibles

Cette carte de commande est conçue pour être utilisée avec les séries de servomoteurs et de moteurs de broche Siemens suivantes dans le système SIMODRIVE 611 :

• 1FT6 / 1FT5 — servomoteurs synchrones pour les entraînements d'avance
• 1FK6 / 1FK7 — servomoteurs synchrones compacts
• 1FN1 / 1FN3 — moteurs linéaires
• 1FE1 — moteurs synchrones intégrés
• 1PH / 1PM — moteurs de broche asynchrones
• 1FM6 — moteurs couple sans cadre
• 2SP1 — broches moteur

Comparaison des variantes — Série 6SN1118-1NH01

Le "1" dans la cinquième position du numéro de commande (1NH vs 0NH) identifie la génération HRS avec capacité de positionnement embarqué. Le chiffre de version final (-0AA0 vs -0AA1) indique une révision matérielle — le -0AA1 est la révision la plus récente et inclut le facteur d'interpolation amélioré et les fonctionnalités de multiplication/division d'impulsions décrites ci-dessus.

FAQ

Q1 : Quelle est la différence entre le 6SN1118-1NH01-0AA1 et le 6SN1118-0NH01-0AA1, et sont-ils interchangeables ?

La principale différence est la présence ou l'absence de la fonction de positionnement embarquée et du facteur d'interpolation du codeur. Le 6SN1118-1NH01-0AA1 (génération HRS, indiquée par le "1" en position 5 du numéro de commande) inclut le mode de positionnement par blocs de déplacement intégré et utilise un facteur d'interpolation de 2048 pour les signaux de codeur sin/cos 1 Vpp. Le 6SN1118-0NH01-0AA1 (l'ancienne génération HR) fonctionne uniquement en mode de contrôle de consigne/vitesse et utilise le facteur d'interpolation inférieur de 128. Dans une application purement intégrée au CNC où le SINUMERIK gère tout le positionnement — et où la résolution de codeur plus élevée n'est pas requise — les deux cartes sont fonctionnellement compatibles en mode de fonctionnement de consigne. Cependant, si la machine utilise le positionnement embarqué ou si l'application dépend de l'interpolation de codeur à plus haute résolution, la version HRS (1NH) est requise et la version 0NH ne peut pas la remplacer.

Q2 : Cette carte fonctionne-t-elle avec un CNC SINUMERIK 840D ou 810D, ou uniquement dans des configurations autonomes ?

Les deux. Le 6SN1118-1NH01-0AA1 est entièrement compatible avec les systèmes CNC SINUMERIK 840D et 810D powerline en tant que carte de commande d'axe d'entraînement standard. Dans cette configuration, le SINUMERIK télécharge le firmware dans la carte de commande à chaque mise sous tension via le bus d'entraînement, et les contrôleurs d'axe du CNC commandent la carte sur le même bus en temps réel. La carte fonctionne également comme un contrôleur de positionnement autonome — sans CNC — lorsque le module PROFIBUS-DP ou le module de bornes est installé et que le mode de positionnement embarqué est activé. La même carte matérielle sert aux deux rôles ; le mode de fonctionnement est un paramètre de configuration, pas une différence matérielle.

Q3 : La machine utilise des moteurs 1FT6 avec des codeurs sin/cos 1 Vpp. Le passage d'une carte 0NH à une carte 1NH nécessite-t-il le remplacement du codeur ?

Non. La famille de servomoteurs 1FT6 utilise des signaux de codeur sin/cos 1 Vpp en standard, et c'est exactement le signal pour lequel le 6SN1118-1NH01-0AA1 est conçu. Le matériel du codeur sur le moteur n'a pas besoin d'être changé. Ce qui change, c'est la résolution de position effective fournie par le système de contrôle : le facteur d'interpolation plus élevé (2048 contre 128) de la carte HRS produit un retour de position plus fin à partir du même codeur physique, ce qui peut nécessiter un léger ajustement des paramètres de gain du contrôleur de position (gain P, avance de vitesse) lors de la remise en service. Le type de câble du codeur et le câblage restent inchangés ; la longueur maximale du câble est de 50 mètres.

Q4 : Quel module d'option doit être installé si la machine a besoin que cet axe d'entraînement communique via PROFIBUS-DP avec un automate SIMATIC ?

Le module d'option PROFIBUS-DP — numéros de commande Siemens 6SN1114-0NB00-0AA1 ou 6SN1114-0NB01-0AA0, selon la version PROFIBUS requise — s'insère dans l'emplacement d'option à l'avant de la carte de commande. Une fois installé et configuré à l'aide du logiciel de mise en service SimoCom U, l'axe d'entraînement devient un esclave standard PROFIBUS DP, échangeant des données cycliques et acycliques avec le maître automate. Cela permet à l'automate de définir des consignes de vitesse, de couple ou de position et de lire les valeurs réelles et les informations de diagnostic directement sur le bus de terrain — sans avoir besoin de câblage analogique de l'automate au variateur. Si des E/S numériques supplémentaires sont nécessaires à la place (pour sélectionner des blocs de déplacement à partir d'un relais ou d'un simple automate sans bus de terrain), le module de bornes (6SN1114-0NB01-0AA1) est l'option appropriée, ajoutant 8 entrées et 8 sorties.

Q5 : La fonction "Arrêt sûr" est répertoriée comme prise en charge. Cela signifie-t-il que la carte répond aux exigences d'une fonction STO (Safe Torque Off) certifiée de sécurité selon la norme IEC 61800-5-2 ?

La fonction d'arrêt sûr dans le matériel SIMODRIVE 611 Universal HRS est une inhibition matérielle des impulsions de déclenchement de l'entraînement, mise en œuvre via un chemin matériel surveillé et documentée dans la documentation de sécurité Siemens pertinente pour cette série. La conformité d'une installation spécifique aux exigences STO de la norme IEC 61800-5-2 dépend de la mise en œuvre complète du système — le câblage, le relais de sécurité externe ou l'automate de sécurité utilisé pour activer la fonction, et l'architecture de sécurité globale de la machine — et non de la carte de commande seule. Pour un remplacement critique pour la sécurité ou une nouvelle installation impliquant l'arrêt sûr, la documentation de sécurité SIMODRIVE 611 de Siemens et l'évaluation de sécurité spécifique de la machine doivent être consultées. La carte prend en charge le mécanisme matériel ; la conformité au niveau de la machine nécessite que le circuit de sécurité complet soit validé par un ingénieur de sécurité qualifié.