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Controlador lógico programável PLC
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| Lugar de origem | Alemanha |
| Marca | SIMENS |
| Certificação | CE RoHS |
| Número do modelo | 6FC5211-0BA01-0AA4 |
O Siemens 6FC5211-0BA01-0AA4 é o ADI4 — o módulo que preenche a lacuna arquitetônica entre o backbone de controle de movimento digital PROFIBUS DP da SINUMERIK e a base instalada de servo drives convencionais com interface analógica que ocupavam as máquinas-ferramenta antes que a tecnologia de drives digitais se tornasse padrão.
A maioria dos servo drives vendidos antes de meados da década de 1990, e muitos amplificadores de drive compactos ainda fabricados hoje para aplicações sensíveis ao custo, aceitam um sinal analógico de ±10V como seu setpoint de velocidade ou torque e fornecem feedback de encoder incremental — uma interface completamente diferente do link digital DRIVE-CLiQ que os drives SINAMICS S120 usam com controladores SINUMERIK modernos.
O ADI4 resolve esse problema de integração de forma limpa: ele fica na rede PROFIBUS DP como um escravo, recebe os comandos de posição do eixo e as solicitações de status do controlador CNC via PROFIBUS na taxa de ciclo equdistantemente exigida para controle de movimento sincronizado, converte esses comandos em sinais de setpoint analógicos de ±10V para os amplificadores de servo drive conectados, lê o feedback do encoder de cada eixo e reporta dados de posição e velocidade de volta para o CNC via PROFIBUS.
Da perspectiva do controlador SINUMERIK, um eixo analógico conectado ao ADI4 se comporta de forma idêntica a um eixo digital SINAMICS — ele é configurado, comissionado e programado através das mesmas ferramentas SINUMERIK e estrutura de parâmetros.
A capacidade de 4 eixos significa que um único módulo ADI4 lida com até quatro eixos controlados independentemente — um centro de usinagem completo de 3 eixos (X, Y, Z) mais um eixo adicional (mesa rotativa, orientação do fuso ou um quarto eixo linear) a partir de um nó PROFIBUS.
Para máquinas com mais eixos, múltiplos módulos ADI4 se conectam na mesma rede PROFIBUS DP, cada um com seu próprio endereço PROFIBUS, até o limite de contagem de escravos da rede.
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Eixos | 4 (interfaces de servo independentes) |
| Saída Analógica | ±10V por eixo |
| Entrada de Encoder | TTL incremental / SSI absoluto |
| PROFIBUS | Escravo DP equdistantemente, máx. 12 Mbit/s |
| E/S Digital | Geral + específico do drive |
| Alimentação Externa | 24V CC (×2, separadas) |
| LED de Diagnóstico | 4 |
| Firmware | 01.04.08 |
| CNC Compatível | 802D sl, 840Di sl, 840D sl |
| Dimensões (C×A×L) | 154.4×325×48.5mm |
| Peso | 2.6 kg |
O ADI4 opera exclusivamente em um PROFIBUS DP equdistantemente — um modo de operação específico do barramento onde o mestre DP cicla em um intervalo de tempo fixo e precisamente definido.
Esta não é a operação padrão do PROFIBUS DP: mestres PROFIBUS DP comuns consultam escravos o mais rápido que o barramento permite, mas o tempo de ciclo real varia ligeiramente devido à arbitragem do barramento.
Para aplicações de E/S de PLC, essa variação é irrelevante. Para controle de movimento de servo, é crítica.
Algoritmos de controle de movimento exigem que o feedback de posição chegue ao controlador em intervalos precisamente definidos e repetitivos.
Se o tempo do feedback variar de ciclo para ciclo, os cálculos de velocidade e aceleração que o CNC usa para gerar perfis de movimento suaves produzem erros que aparecem como ondulação de velocidade, erros de contorno e acabamento superficial ruim em peças usinadas. O PROFIBUS DP equdistantemente elimina essa variação fazendo com que o mestre DP (tipicamente o NCK da SINUMERIK) gere ciclos de barramento sincronizados no tempo na taxa de ciclo do servo configurada — 1ms, 2ms ou outros valores definidos na Configuração de Hardware.
O NCK do SINUMERIK 840D sl atua como o mestre DP equdistantemente, gerando os ciclos de barramento isócronos.
Todos os módulos ADI4 neste sistema mestre DP são sincronizados com esses ciclos, fornecendo a estabilidade de tempo necessária para o controle de eixo CNC em malha fechada.
O ADI4 suporta dois tipos de entrada de encoder por eixo, refletindo as duas tecnologias de feedback dominantes na era dos servo drives analógicos:
Encoders incrementais TTL geram trens de pulsos A, B e Z (referência).
A posição é acumulada contando pulsos no hardware do contador de encoder do ADI4, e o pulso Z é usado para homing (encontrar a posição de referência da máquina). Encoders incrementais são de longe o dispositivo de feedback mais comum em máquinas-ferramenta convencionais — a grande maioria das escalas angulares e lineares de empresas como Heidenhain, Fagor e Renishaw produzem sinais compatíveis com TTL.
Encoders absolutos SSI (Synchronous Serial Interface) emitem um valor de posição absoluto na inicialização, eliminando a necessidade de homing.
Após cada ciclo de energia, a posição atual do encoder está imediatamente disponível — a máquina não precisa referenciar antes que os comandos de movimento possam ser executados.
Encoders SSI são comuns em máquinas onde o deslocamento de referência é impraticável (eixos de pórtico grandes, eixos com restrições físicas de deslocamento) ou onde a inicialização rápida após interrupção de energia é um requisito de produção.
A capacidade do ADI4 de aceitar qualquer tipo de encoder por eixo significa que uma máquina pode misturar tecnologias de feedback — eixo 1 e 2 com escalas lineares incrementais TTL, eixo 3 com um encoder rotativo absoluto SSI — tudo gerenciado pelo mesmo módulo ADI4 e reportado uniformemente ao controlador SINUMERIK.
O ADI4 é configurado como um escravo PROFIBUS DP dentro do SIMATIC STEP 7 HW Config usando o software ADI4 Slave OM (Object Manager) que a Siemens fornece com a caixa de ferramentas SINUMERIK para cada sistema CNC compatível. O procedimento de configuração:
O escravo ADI4 é inserido na lista de escravos do mestre DP, o endereço PROFIBUS é atribuído (correspondendo ao endereço físico definido no switch de endereço do módulo ADI4) e os parâmetros por eixo — tipo de encoder, resolução do encoder, atribuição de sinal de E/S, tipo de eixo — são definidos no diálogo do ADI4 no HW Config.
Múltiplos módulos ADI4 são adicionados como escravos DP separados no mesmo sistema mestre DP, cada um com um endereço exclusivo.
Os dados da máquina SINUMERIK então referenciam as atribuições de slot PROFIBUS do ADI4 para conectar as definições lógicas de eixo do CNC às conexões físicas de encoder e setpoint no ADI4.
A "função de alinhamento" no HW Config permite que configurações idênticas sejam propagadas do primeiro ADI4 configurado para todos os módulos ADI4 adicionais, simplificando a configuração de máquinas multieixo.
P1: O ADI4 pode ser usado com SINUMERIK 828D, ou apenas com a família 840D sl?
O ADI4 6FC5211-0BA01-0AA4 é especificado para SINUMERIK 802D sl, 840Di sl e 840D sl.
Ele não é listado como compatível com SINUMERIK 828D. O 828D usa componentes de drive SINAMICS S120 baseados em DRIVE-CLiQ como sua interface nativa, e suas capacidades PROFIBUS DP são orientadas para E/S em vez de controle de servo equdistantemente da mesma forma que o 840D sl.
Para sistemas 828D onde a integração de drive analógico é necessária, abordagens alternativas — como o uso de SINAMICS S120 com uma placa de saída de setpoint analógico — são tipicamente especificadas.
A aplicação principal do ADI4 permanece com a família SINUMERIK 840D sl.
P2: Como o endereço PROFIBUS do ADI4 é definido — via software ou switch de hardware?
O ADI4 possui um switch de endereço PROFIBUS físico (DIP rotativo ou switch binário) em seu painel frontal ou interior que define o endereço do nó PROFIBUS em hardware.
O endereço configurado no STEP 7 HW Config deve corresponder a essa configuração física — uma incompatibilidade fará com que o ADI4 não responda na rede PROFIBUS, e o CNC relatará um erro de comunicação do escravo DP.
Após alterar o endereço de hardware, o módulo deve ser energizado para que o novo endereço entre em vigor.
A faixa de endereço PROFIBUS disponível para o ADI4 é de 1 a 126 (o endereço 127 é reservado para transmissões de diagnóstico).
P3: O módulo requer duas fontes de alimentação CC de 24V separadas. Qual o propósito de cada uma?
As duas entradas de alimentação CC de 24V externas servem a funções diferentes. A primeira alimentação (conectada a X1, P24EXT1) alimenta os circuitos lógicos internos do módulo e a eletrônica da interface do encoder — esta deve estar presente para que o ADI4 opere e se comunique no PROFIBUS.
A segunda alimentação (conectada a X6-1, P24EXT2) alimenta os sinais de saída digital — as saídas digitais específicas do drive e de propósito geral que acionam dispositivos externos (relés de habilitação do drive, contatos de liberação de freio).
Separar essas alimentações permite que as saídas digitais sejam alimentadas por um circuito separado que pode ser desligado como parte de uma parada de segurança da máquina sem desenergizar a lógica de comunicação do módulo.
P4: O ADI4 possui alguma proteção contra desconexão do cabo do encoder durante a operação?
O ADI4 monitora os sinais do encoder e pode detectar condições de falha do encoder, incluindo perda de sinal.
Se os sinais do encoder forem perdidos durante a operação (quebra de cabo, falha do conector), o ADI4 relata um erro de encoder para o CNC SINUMERIK via PROFIBUS.
A lógica de monitoramento do eixo do CNC responde ao alarme de erro do encoder — tipicamente parando o eixo e entrando em um estado seguro — de acordo com a configuração dos dados da máquina.
A resposta específica ao alarme depende da configuração do SINUMERIK e das funções de segurança habilitadas para o eixo afetado.
P5: Múltiplos módulos ADI4 e drives SINAMICS podem coexistir na mesma rede PROFIBUS DP que o SINUMERIK 840D sl?
Sim. Um sistema mestre PROFIBUS DP SINUMERIK 840D sl pode incluir módulos ADI4 (para eixos de drive analógico) e unidades de drive SINAMICS S120 (que usam PROFIBUS DP como sua interface de comunicação, separada do DRIVE-CLiQ).
Nesta configuração mista, todos os escravos no DP equdistantemente devem cumprir os requisitos de temporização isócrona, e a carga total do barramento PROFIBUS em todos os escravos deve permanecer dentro da capacidade da rede na taxa de ciclo configurada.
O HW Config do SINUMERIK calcula a carga do barramento e avisa se a configuração exceder o orçamento de tempo do ciclo DP.
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