Siemens 6FX2001-5QP24 멀티턴 절대값 엔코더

27비트 | PROFIBUS DP-V2 | 10~30 VDC | 6000 RPM | 클램프 플랜지 | 등시 모드 | SINUMERIK / SIMOTION / SINAMICS / SIMATIC

정전 시에도 유지되는 위치 데이터

대부분의 회전 엔코더는 현재 샤프트의 위치가 어디인지 묻습니다. 절대값 엔코더는 더 어려운 질문에 답합니다. 전원이 꺼졌을 때 샤프트의 위치는 어디였고, 전원이 다시 켜진 후 현재 위치는 어디인가요? Siemens 6FX2001-5QP24는 두 번째 질문에 답하기 위해 특별히 제작된 멀티턴 절대값 엔코더입니다. 시스템 전원이 켜지는 즉시 PROFIBUS DP-V2를 통해 27비트의 실제 위치 데이터를 제공하며, 호밍 사이클, 기준점 이동 없이 기계 시간을 낭비하지 않습니다.

SINUMERIK, SIMOTION, SINAMICS 및 SIMATIC 제품군을 위한 직접 장착, 추가 회전 엔코더로 설계된 이 엔코더는 Siemens 시스템 테스트를 거친 부품입니다. 단순히 작동하는 일반 PROFIBUS 엔코더가 아닙니다. 공작 기계, 인쇄 및 포장 응용 분야에서는 드라이브 시운전 시간과 시스템 인증 오버헤드가 실제 비용이기 때문에 이 구분이 중요합니다.

기술 사양

27비트 아키텍처: 현장에서 실제로 의미하는 것

27비트 수치는 단순히 코드 디스크의 27개 개별 트랙이 아니라 이 엔코더가 전송하는 총 위치 워드를 나타냅니다. 엔코더의 광학 스캐닝은 단일 회전 내에서 13비트를 읽고 (회전당 8,192개의 개별 위치에 해당), 독립적으로 전체 회전 수를 추적하는 14비트 멀티턴 카운터를 추가합니다. 두 값을 곱하면 엔코더는 16,384번의 전체 회전에 걸쳐 모호함 없이 절대 샤프트 위치를 보고할 수 있습니다.

피치 10mm인 볼 스크류 축의 경우, 16,384회전은 163미터의 선형 이동 거리를 나타내며, 이는 실제 기계 축의 범위를 훨씬 초과합니다. 멀티턴 범위는 전원이 차단되었을 때 기계가 어디에 주차되었는지에 관계없이 축 위치를 절대적으로 알 수 있도록 존재합니다. 재시동 시 CNC는 엔코더의 PROFIBUS 데이터 워드에서 현재 위치를 직접 읽습니다. 느린 기준점 이동, 작업자 개입, 호밍 사이클 완료를 기다리는 동안 낭비되는 스핀들 예열 시간은 없습니다.

설정 가능한 해상도 또한 실용적입니다. 전체 8,192 위치 해상도는 고정밀 컨투어링 응용 분야에 적합하지만, 동일한 엔코더를 버스 대역폭 또는 사이클 시간이 제한되는 응용 분야에 대해 더 거친 해상도로 구성할 수 있습니다. 회전당 1에서 8,192까지의 모든 값은 유효하며 하드웨어 수정 없이 PROFIBUS 매개변수 채널을 통해 설정할 수 있습니다.

PROFIBUS DP-V2: 단순한 데이터 버스 그 이상

표준 PROFIBUS DP (버전 1)는 프로세스 데이터를 주기적으로 전송합니다. 엔코더는 위치 워드를 보내고 컨트롤러는 이를 읽습니다. 다음 사이클입니다. PROFIBUS DP-V2는 모션 제어 응용 분야에 중요한 두 가지 기능을 추가합니다.

첫 번째는 등시 모드입니다. 등시 작동에서 엔코더의 측정 사이클과 PROFIBUS 데이터 전송은 컨트롤러의 보간 사이클에 동기화됩니다. 위치 데이터는 정확하고 반복 가능한 간격으로 제어 장치에 도착합니다. 속도 계산에 노이즈를 추가할 수 있는 위치 측정 타이밍의 지터가 제거됩니다. 엄격한 속도 루프 요구 사항이 있는 고속 서보 축의 경우 비동기 및 등시 위치 피드백 간의 차이는 위치 결정 정밀도에서 측정될 수 있습니다.

두 번째는 비주기 매개변수 채널입니다. 이를 통해 온라인 매개변수화가 가능합니다. 즉, 엔코더를 버스에서 제거하거나 주기적 데이터 전송을 중단하지 않고 시스템이 실행되는 동안 엔코더의 해상도, 리미트 스위치 위치 또는 기타 구성 매개변수를 변경할 수 있습니다. 공정 개발 중에 개별 축의 해상도 변경이 필요할 수 있는 다축 시스템의 경우, 이는 그렇지 않으면 기계 다운타임이 필요한 유지 보수 개입을 제거합니다.

6FX2001-5QP24는 두 기능을 모두 지원하며 최대 12 Mbit/s의 버스 속도를 달성하고 엔코더당 20 µs의 버스 사이클 시간을 제공합니다. 이는 까다로운 고사이클 속도 응용 분야에 충분히 빠릅니다.

클램프 플랜지 장착: 기계적 설치 참고 사항

6FX2001-5QP24의 클램프 플랜지 장착 구성은 클램핑 링을 사용하여 엔코더 본체를 기계 구조에 고정하며, 샤프트는 커플링에 직접 삽입되거나 기계 샤프트에 의해 직접 구동됩니다. 후드와 방사형 PG 케이블 인입구는 PROFIBUS 케이블 연결을 오염 물질로부터 보호하고 장력 완화를 제공하며, PG 인입구는 방사형으로 배치되어 축 방향 케이블 배출이 인접 부품과 충돌하는 설치에 적합합니다.

샤프트 하중 제한은 속도에 따라 다릅니다. 6,000 RPM 미만에서는 샤프트가 최대 40N의 축 방향 하중과 110N의 캔틸레버 하중을 견딜 수 있습니다. 이는 대부분의 응용 분야에서 견고한 커플링에 충분합니다. 6,000 RPM 이상의 속도에서는 (이 엔코더의 최대 정격 속도는 6,000 RPM이므로 고속 하중 제한이 상한선에 적용됨) 제한이 10N 축 방향 및 20N 캔틸레버로 감소하며, 이는 속도에서의 방사형 및 축 방향 하중 결합으로 인한 베어링 응력 증가를 반영합니다. 커플링 설계의 경우, 샤프트의 오정렬을 보상하면서 방사형 힘을 엔코더 샤프트로 전달하지 않는 벨로우즈 또는 디스크 커플링이 표준 관행입니다.

로터 관성 모멘트 1.9 × 10⁻⁶ kg·m²는 대부분의 직접 장착 구성에서 엔코더가 구동 샤프트에 반사되는 관성을 거의 추가하지 않을 정도로 낮습니다.

시스템 호환성: 4개의 Siemens 플랫폼, 1개의 엔코더

6FX2001-5QP24는 4개의 플랫폼에 대해 동시에 Siemens 시스템 테스트 완료 표시를 받았습니다. 이는 마케팅 문구가 아니라 엔코더의 PROFIBUS DP-V2 장치 설명 파일, PNO 인증 및 매개변수 구조가 각 플랫폼의 드라이브 및 모션 제어 소프트웨어에 대해 검증되었음을 반영합니다.

SINUMERIK CNC— 선형 또는 회전 기계 축의 직접 측정 시스템으로 사용되거나, 모터 엔코더와 위치 엔코더가 별도의 장치인 구성에서 모터 엔코더로 사용됩니다. S120 드라이브 하드웨어를 통해 SINUMERIK 840D sl 및 828D 시스템과 호환됩니다.

SIMOTION— 축 간의 정밀한 위치 동기화가 필요한 포장, 인쇄, 컨버팅 및 조립 기계의 협조 다축 응용 분야에 적합합니다. 등시 PROFIBUS 모드는 위치 데이터 캡처를 SIMOTION의 모션 제어 사이클과 정렬합니다.

SINAMICS— SINAMICS S120 및 S150 드라이브 구성에서 외부 엔코더로 호환되며, 모터 샤프트가 아닌 기어박스 또는 기계 축의 부하 측에서 위치 피드백을 제공합니다. 이는 기어박스 백래시를 위치 제어 루프에서 제거하는 데 중요합니다.

SIMATIC— PLC 기반 시스템 아키텍처 내에서 프로세스 데이터로 절대 샤프트 위치가 필요한 위치 모니터링, 캠 컨트롤러 및 공정 자동화 응용 분야에 사용됩니다.

자주 묻는 질문

Q1: 이 6FX2001-5QP24 멀티턴 엔코더와 동일한 6FX2001 시리즈의 단일 회전 절대값 엔코더의 차이점은 무엇인가요?

6FX2001 시리즈의 단일 회전 절대값 엔코더는 한 번의 회전 내에서 13비트 해상도(8,192 위치)를 제공합니다. 해당 회전 내에서는 위치가 절대적이지만, 엔코더는 전체 회전 수를 결정할 수 없습니다. 전원이 꺼진 상태에서 샤프트가 움직인 후 전원이 켜지면, 단일 회전 엔코더는 현재 회전 내의 각도 위치만 보고할 수 있으며 총 위치는 보고할 수 없습니다. 6FX2001-5QP24 멀티턴 엔코더는 최대 16,384번의 전체 회전을 추적하는 14비트 회전 카운터를 추가하여, 샤프트 이력에 관계없이 모든 전원 켜기 시 전체 27비트 위치 워드를 유효하게 만듭니다. 전원이 제거된 상태에서 물리적으로 한 번 이상 회전할 수 있는 모든 축 (공작 기계의 거의 모든 선형 축 포함)의 경우, 멀티턴 버전이 적합한 선택입니다.

Q2: 이 엔코더는 노드에 외부 PROFIBUS 종단 저항이 필요합니까?

예, PROFIBUS RS 485는 케이블 세그먼트의 양쪽 물리적 끝에 올바른 버스 종단이 필요합니다. 6FX2001-5QP24가 PROFIBUS 세그먼트의 마지막 장치인 경우, 종단 저항 네트워크 (일반적으로 커넥터에 내장됨)를 활성화해야 합니다. 중간 버스 장치인 경우, 종단은 비활성화해야 합니다. 잘못된 종단은 신호 반사를 유발하여 오류율을 증가시키며, 특히 12 Mbit/s에서 그렇습니다. 방사형 PG 케이블 인입구는 내장형 스위치 가능 종단이 있는 표준 PROFIBUS 커넥터를 수용하므로 대부분의 설치에서 간단합니다.

Q3: 설치 후 기계에서 제거하지 않고 엔코더의 해상도를 변경할 수 있습니까?

예. PROFIBUS DP-V2의 비주기 매개변수 채널은 엔코더가 장착된 상태로 버스에 연결된 상태에서 6FX2001-5QP24의 온라인 매개변수화를 지원합니다. 회전당 해상도 (1~8,192), 총 해상도 (1~16,384 회전), 리미트 스위치 위치 및 속도 신호 구성은 모두 온라인으로 설정 가능합니다. 이는 기계 시운전 중에 유지 보수 분해 없이 축 해상도를 제어 요구 사항에 맞게 조정해야 할 때 특히 유용합니다. 매개변수는 엔코더의 PNO 엔코더 프로파일 V4.1 매개변수 정의를 사용하여 PROFIBUS 마스터의 비주기 서비스 (DS 읽기/쓰기)를 통해 기록됩니다.

Q4: 이 엔코더를 기계 샤프트에 장착하기 위해 권장되는 커플링 유형은 무엇입니까?

Siemens 및 엔코더 산업 관행에서는 샤프트의 오정렬 (각도 및 평행 오프셋 모두)을 보상하면서 결과적인 방사형 힘을 엔코더 샤프트로 전달하지 않는 유연한 커플링 (벨로우즈 또는 다중 디스크 유형)을 권장합니다. 엔코더 샤프트는 최대 6,000 RPM 속도에서 110N의 캔틸레버 하중을 견딜 수 있지만, 만성적인 오정렬로 인한 방사형 하중은 베어링 마모를 가속화하고 엔코더 서비스 수명을 단축시킵니다. 올바르게 선택된 유연한 커플링은 오정렬을 통과시키는 대신 흡수합니다. 단단한 커플링은 기계의 열 범위 전체에서 샤프트 동축성을 근접 허용 오차로 보장할 수 있는 경우에만 적합합니다.

Q5: 6FX2001-5QP24는 SIMODRIVE 611 시스템과 함께 이전에 사용되었던 이전 SINUMERIK 절대값 엔코더를 직접 대체할 수 있습니까?

6FX2001-5QP24는 인터페이스로 PROFIBUS DP-V2를 사용합니다. SIMODRIVE 611과 함께 사용되었던 이전 SINUMERIK 절대값 엔코더는 PROFIBUS 대신 Siemens 독점 엔코더 인터페이스 또는 SSI를 포함한 다른 인터페이스 표준을 사용하는 경우가 많았습니다. 대상 컨트롤러가 PROFIBUS DP-V2 엔코더 입력을 지원하고 드라이브 하드웨어가 외부 PROFIBUS 엔코더 피드백용으로 구성되었는지 확인하지 않으면 직접 플러그인 대체는 불가능합니다. SIMODRIVE 611에서 SINAMICS S120으로 업그레이드하는 맥락에서, 이 엔코더는 적절한 S120 제어 장치 구성을 사용하여 S120 하드웨어와 완벽하게 호환됩니다. 컨트롤러 수준에서 인터페이스 호환성을 확인하는 것이 모든 엔코더 대체 전에 중요한 첫 번째 단계입니다.