Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 — Módulo de Circuito de Controle de 2 Eixos SIMODRIVE 611 Universal HRS, Sin/Cos 1 Vpp / EnDat

Identidade do Produto

O Siemens 6SN1118-1NH01-0AA1 é uma placa de controle em malha fechada de dois eixos (unidade plug-in) para o sistema de acionamento SIMODRIVE 611. A descrição completa da Siemens para este número de pedido é: Bloco de Circuito de Controle de 2 Eixos SIMODRIVE 611 Universal HR, Codificador Incremental SIN/COS 1 Vpp, Codificador de Valor Absoluto EnDat, Setpoint de Velocidade/Torque, Posicionamento, Expansível por Opções.

Este módulo pertence à geração Universal HRS — a designação "HRS" indicando a variante de Alta Resolução com um fator de interpolação do codificador de 2048 (a geração anterior usava um fator de 128). O salto de 128 para 2048 de interpolação interna efetivamente multiplica a resolução de um codificador sin/cos 1 Vpp conectado pela mesma proporção, entregando granularidade posicional substancialmente mais fina sem qualquer alteração no hardware do codificador na máquina.

Especificações Verificadas

O Sistema SIMODRIVE 611 e Onde Este Módulo se Encaixa

O SIMODRIVE 611 é o sistema modular de conversor de acionamento da Siemens para máquinas-ferramenta CNC e automação industrial, desenvolvido para servir como a espinha dorsal de controle de movimento para centros de usinagem baseados em SINUMERIK, células de torneamento, retificadoras e máquinas de produção. Dentro do gabinete, módulos de acionamento individuais — cada um cobrindo um ou dois eixos de motor — são alimentados por um barramento DC compartilhado fornecido por um módulo central de entrada/regeneração. A placa de controle é a inteligência dentro de cada módulo de acionamento: ela realiza os cálculos de corrente, velocidade e posição em malha fechada e se comunica com o CNC ou controlador externo.

O 6SN1118-1NH01-0AA1 é a placa de controle. Ele desliza na seção de potência do acionamento como uma unidade plug-in, e a montagem física da seção de potência mais a placa de controle constitui um eixo de acionamento completo. Substituir uma placa de controle defeituosa sem tocar no estágio de potência é, portanto, uma estratégia de manutenção viável e comum — evita a substituição completa do módulo e reduz significativamente o custo.

Dois Eixos, Uma Placa

Empacotar dois eixos independentes de controle de acionamento em malha fechada em uma única placa plug-in é uma das vantagens de design da série Universal HR. Em um centro de usinagem de cinco eixos, por exemplo, três placas de dois eixos lidam com seis eixos potenciais — deixando o sexto slot livre para um fuso principal ou um eixo rotativo. A eficiência de uma placa de dois eixos sobre dois módulos de eixo único separados se estende ao espaço do gabinete, terminações de fiação e o número de componentes individuais para estoque e gerenciamento de peças de reposição.

Cada eixo opera de forma totalmente independente. Os dois canais de acionamento compartilham o processador digital da placa e a interface de comunicação com o barramento de acionamento, mas cada um tem seu próprio controlador de corrente, controlador de velocidade e interface de codificador. Os parâmetros de modo de operação e ganho são definidos e armazenados separadamente para cada eixo.

Compatibilidade de Codificador: Incremental e Absoluto na Mesma Placa

O 6SN1118-1NH01-0AA1 aceita dois tipos de codificador em paralelo no mesmo hardware, permitindo que diferentes tipos de codificador sejam usados em cada eixo conforme a máquina exige.

Codificadores Incrementais Sin/Cos 1 Vpp produzem sinais diferenciais senoidais com amplitude de 1 Vpp. Estes são os sinais padrão do codificador nos servomotores Siemens 1FK e 1FT6. A placa HRS interpola cada período de sinal em 2.048 passos internamente — um aprimoramento substancial de resolução sobre a interpolação original de 128 passos das placas Universal HR anteriores. Adicionalmente, a multiplicação de pulsos (duplicação) e a divisão de pulsos (1:2, 1:4, 1:8) na interface do codificador incremental angular são possíveis para codificadores incrementais, dando ao engenheiro de comissionamento considerável flexibilidade ao configurar o feedback de posição para parâmetros de acionamento específicos.

Codificadores Absolutos EnDat (sin/cos 1 Vpp com interface EnDat) permitem que a posição absoluta do eixo seja lida diretamente na energização, sem um retorno de referência. O protocolo EnDat é um padrão de interface serial que transmite dados de posição digitalmente pelo mesmo cabo dos sinais analógicos sin/cos. Para eixos de máquina onde uma corrida de referência na inicialização é operacionalmente inaceitável — ou onde a posição absoluta deve ser preservada entre ciclos de energia — os codificadores EnDat na placa HRS entregam isso sem hardware adicional. A multiplicação de pulsos (duplicação) é suportada na interface do codificador incremental angular para codificadores absolutos também.

O comprimento máximo do cabo do motor com sinais sin/cos 1 Vpp é de 50 metros por eixo.

Modos de Operação: Interface de Setpoint e Posicionamento Onboard

O firmware da placa suporta dois modos de operação distintos, que podem ser configurados independentemente para cada eixo.

Modo de Setpoint de Velocidade/Torque é a interface convencional do acionamento: a placa de controle aceita um setpoint de velocidade analógico de ±10 V (ou um setpoint de torque) de uma fonte externa e regula o motor de acordo. Este é o modo padrão para integração com um CNC SINUMERIK 810D ou 840D, onde o controlador de posição do CNC emite sinais de referência de velocidade através do barramento de acionamento para cada eixo.

Modo de Posicionamento Onboard é uma capacidade adicional significativa. Neste modo, o 6SN1118-1NH01-0AA1 executa uma biblioteca de programas de posicionamento armazenados em sua própria memória sem depender de um CNC externo para o fechamento do loop de posição. Blocos de travessia — posição alvo, velocidade, aceleração — são armazenados e ativados por sinais de E/S digitais. Este modo torna a placa valiosa não apenas em configurações completas de máquinas CNC, mas também em eixos de máquinas autônomos, linhas de transferência, máquinas de indexação rotativa e qualquer aplicação onde um controlador externo simples precise acionar perfis de movimento pré-definidos sem executar um loop de controle de posição contínuo.

Expansibilidade: Módulo de Terminais e Opções PROFIBUS-DP

Um único slot de opção no painel frontal da placa aceita um de dois módulos de expansão, multiplicando a capacidade de interface da placa:

Módulo de Terminais (6SN1114-0NB01-0AA1): Adiciona 8 entradas digitais e 8 saídas digitais. No Modo de Posicionamento, essas E/Ss extras são usadas para selecionar e acionar blocos de travessia, permitindo que um controlador baseado em PLC ou relé simples ative sequências de movimento armazenadas sem protocolos de comunicação complexos.

Módulo PROFIBUS-DP (6SN1114-0NB00-0AA1 / 6SN1114-0NB01-0AA0): Conecta a placa de controle diretamente a uma rede PROFIBUS-DP, permitindo a troca cíclica e acíclica de dados com um PLC SIMATIC ou outro mestre PROFIBUS. Isso é particularmente útil em células de produção onde vários eixos de acionamento SIMODRIVE 611 precisam ser coordenados por um PLC através de um único cabo de barramento de campo. A opção PROFIBUS-DP suporta perfis de movimento síncronos para até dois eixos na mesma placa.

Função de Parada Segura

O 6SN1118-1NH01-0AA1 suporta a função Parada Segura da Siemens — um recurso de segurança baseado em hardware que fornece um estado seguro certificado para o eixo de acionamento sem exigir um módulo de relé de segurança separado em muitas configurações. Quando a função Parada Segura é ativada, os pulsos de disparo do acionamento são inibidos por um caminho de hardware monitorado, impedindo que o motor gere torque ou gire mesmo que a eletrônica de controle desenvolva uma falha. Esta função é documentada no Capítulo 8.5 do manual Descrição de Funções SIMODRIVE 611 Universal.

Famílias de Motores Compatíveis

Esta placa de controle é projetada para uso com as seguintes séries de servomotores e motores de fuso Siemens no sistema SIMODRIVE 611:

• 1FT6 / 1FT5 — servomotores síncronos para acionamentos de avanço
• 1FK6 / 1FK7 — servomotores síncronos compactos
• 1FN1 / 1FN3 — motores lineares
• 1FE1 — motores síncronos integrados
• 1PH / 1PM — motores de fuso assíncronos
• 1FM6 — motores de torque sem moldura
• 2SP1 — fusos de motor

Comparação de Variantes — Série 6SN1118-1NH01

O "1" na quinta posição do número de pedido (1NH vs 0NH) identifica a geração HRS com capacidade de posicionamento onboard. O dígito de versão final (-0AA0 vs -0AA1) indica uma revisão de hardware — o -0AA1 é a revisão posterior e inclui o fator de interpolação aprimorado e os recursos de multiplicação/divisão de pulsos descritos acima.

FAQ

Q1: Qual é a diferença entre o 6SN1118-1NH01-0AA1 e o 6SN1118-0NH01-0AA1, e eles são intercambiáveis?

A principal diferença é a presença ou ausência da função de posicionamento onboard e do fator de interpolação do codificador. O 6SN1118-1NH01-0AA1 (geração HRS, indicado pelo "1" na posição 5 do número de pedido) inclui o modo de posicionamento de bloco de travessia integrado e usa um fator de interpolação de 2.048 para sinais de codificador sin/cos 1 Vpp. O 6SN1118-0NH01-0AA1 (a geração HR anterior) opera apenas no modo de controle de setpoint/velocidade e usa o fator de interpolação menor de 128. Em uma aplicação puramente integrada a CNC onde o SINUMERIK gerencia todo o posicionamento — e onde a maior resolução do codificador não é necessária — as duas placas são funcionalmente compatíveis no modo de operação de setpoint. No entanto, se a máquina usar posicionamento onboard ou se a aplicação depender da interpolação de codificador de maior resolução, a versão HRS (1NH) é necessária e a versão 0NH não pode substituí-la.

Q2: Esta placa funciona com um CNC SINUMERIK 840D ou 810D, ou apenas em configurações autônomas?

Ambos. O 6SN1118-1NH01-0AA1 é totalmente compatível com sistemas CNC SINUMERIK 840D e 810D powerline como uma placa de controle de eixo de acionamento padrão. Nesta configuração, o SINUMERIK carrega o firmware na placa de controle a cada energização através do barramento de acionamento, e os controladores de eixo do CNC comandam a placa através do mesmo barramento em tempo real. A placa também opera como um controlador de posicionamento autônomo — sem um CNC — quando o módulo PROFIBUS-DP ou Módulo de Terminais é instalado e o modo de posicionamento onboard é ativado. A mesma placa de hardware serve a ambos os papéis; o modo de operação é um parâmetro de configuração, não uma diferença de hardware.

Q3: A máquina usa motores 1FT6 com codificadores sin/cos 1 Vpp. A mudança de uma placa 0NH para uma placa 1NH requer a substituição do codificador?

Não. A família de servomotores 1FT6 usa sinais de codificador sin/cos 1 Vpp como padrão, e este é exatamente o sinal para o qual o 6SN1118-1NH01-0AA1 foi projetado. O hardware do codificador no motor não precisa ser alterado. O que muda é a resolução de posição efetiva entregue pelo sistema de controle: o fator de interpolação maior (2.048 vs 128) da placa HRS produz um feedback de posição mais fino do mesmo codificador físico, o que pode exigir um pequeno ajuste nos parâmetros de ganho do controlador de posição (ganho P, feedforward de velocidade) durante o recommissionamento. O tipo de cabo do codificador e a fiação permanecem inalterados; o comprimento máximo do cabo é de 50 metros.

Q4: Qual módulo de opção deve ser instalado se a máquina precisar que este eixo de acionamento se comunique via PROFIBUS-DP com um PLC SIMATIC?

O módulo de opção PROFIBUS-DP — números de pedido Siemens 6SN1114-0NB00-0AA1 ou 6SN1114-0NB01-0AA0, dependendo da versão PROFIBUS necessária — insere-se no slot de opção na frente da placa de controle. Uma vez instalado e configurado usando o software de comissionamento SimoCom U, o eixo de acionamento se torna um escravo padrão PROFIBUS DP, trocando dados cíclicos e acíclicos com o mestre PLC. Isso permite que o PLC emita setpoints de velocidade, torque ou posição e leia valores reais e informações de diagnóstico diretamente pelo barramento de campo — sem a necessidade de fiação analógica do PLC para o acionamento. Se E/S digitais adicionais forem necessárias em vez disso (para selecionar blocos de travessia de um relé ou PLC simples sem barramento de campo), o Módulo de Terminais (6SN1114-0NB01-0AA1) é a opção apropriada, adicionando 8 entradas e 8 saídas.

Q5: A função "Parada Segura" é listada como suportada. Isso significa que a placa atende aos requisitos de uma função STO (Safe Torque Off) com classificação de segurança de acordo com a IEC 61800-5-2?

A função Parada Segura no hardware SIMODRIVE 611 Universal HRS é uma inibição de hardware dos pulsos de disparo do acionamento, implementada através de um caminho de hardware monitorado e documentada sob a documentação de segurança Siemens relevante para essa série. Se uma instalação específica atende aos requisitos STO da IEC 61800-5-2 depende da implementação completa do sistema — a fiação, o relé de segurança externo ou o PLC de segurança usado para ativar a função, e a arquitetura geral de segurança da máquina — não apenas da placa de controle. Para uma substituição crítica de segurança ou nova instalação envolvendo Parada Segura, a documentação de segurança SIMODRIVE 611 da Siemens e a avaliação de segurança específica da máquina devem ser consultadas. A placa suporta o mecanismo de hardware; a conformidade no nível da máquina requer que o circuito de segurança completo seja validado por um engenheiro de segurança qualificado.