西門子V90伺服驅動系統使用指導

西門子V90伺服驅動系統使用指導 西門子V90伺服驅動系統使用指導SINAMICS V90 伺服驅和 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機組成了性能優化、易于使用的伺服驅動系統。八種驅動類型，七種不同的電機軸高規格，功率范圍從 0.05kW 到 7.0kW 以及單相 220V 和三相 380V 的供電系統使其可以廣泛用于各行各業，如：定位，傳送，收卷等設備中。

V90伺服驅動系統通常以伺服變頻驅動裝置、電機、編碼器和編碼器和動力電纜的組件形式供貨。V90驅動裝置內部具有功率半導體器件，通過大電流、高電壓的快速器件開關來輸出諧波含量很高的通斷電壓來實現電機調速，此時的 V90 驅動系統是非常強大的干擾源；同時 V90 的脈沖輸出、通信、編碼器等敏感設備也會因受到其他設備的電磁干擾而不能正常工作。為了保證 V90 既不影響其它設備也能保證自身運行不受影響，需要在電柜的安裝設計及現場安裝布線時必須遵守一些有效的安裝指導和安裝規范。

安裝指導

1  驅動器柜內安裝

(1) 驅動器柜內安裝方向及間距安裝變頻器時，建議安裝板使用無漆鍍鋅鋼板，將驅動垂直安裝在上面，以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接，安裝間距如下圖所示。

在下列情況中，驅動應降額至 80% 使用：

1) 環境溫度在 0°C 至 45°C，且安裝間距小于 10 mm 時，最小安裝間距不得小于 5mm。

2) 環境溫度在 45 °C 至 55 °C，最小安裝間距不得小于 20 mm。

(2) 接地及等電位連接

通過所有金屬部件互相大面積連接，如控制柜背板。在機柜單元中安裝的設備外殼和組件（如變頻器、電源濾波器、控制單元、端子模塊、傳感器模塊等）通過導電性良好的（鍍鋅的）裝配板大面積互相連接。此裝配板和機柜、機柜單元的 PE 母線排或屏蔽母線排大面積導電相連。涂漆的控制柜壁、裝配板或帶有較小安裝面的安裝輔助工具不能滿足這些要求。PE 母排需要保證足夠的接地效果。

(3) 確保傳動柜接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點或接地母排上，如下圖所示。特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設備(比如一臺 PLC)要與其共地。

(4) 器件柜內分區設計

通過互相分隔干擾源及被干擾對象，能簡單經濟的實現設備或控制柜內部的抗干擾措施。 該分隔必須在柜內設計時予以考慮，可通過區域長間距降低干擾（大約 20cm）。不同區域的電纜必須分隔開，避免互相干擾，如下圖所示。

A 區： 電源連接 必須遵守電纜干擾放射性和抗干擾性的限值

B 區：干擾源由整流器、可能的制動嶄波器、逆變器 + 可能的電機側電抗器和濾波器組成的變頻器

C 區：控制系統和傳感器系統(被干擾對象)：敏感的控制系統電子設備和調節電子設備 + 傳感器系統

D 區： 外設信號接口

E 區：干擾源電機和電機電纜

2  動力電纜及編碼器電纜連接

(1) 動力電纜屏蔽連接（隨機附送的屏蔽板非常重要）

為滿足 EMC 要求，所有與 SINAMICS V90 系統相連接的電纜必須為屏蔽電纜，這包括電源到電源濾波器的電纜以及電源濾波器到 SINAMICS V90 PN 驅動的電纜。屏蔽雙絞線的屏蔽層應連接至伺服驅動的

屏蔽板或卡箍，如下圖所示。

等電位連接可通過電機電纜屏蔽層連接至所有驅動組件（電機、變速器和負載機械）解決高頻率干擾問題。為達到高頻區域內盡可能小的接觸電阻，應兩側大面積連接電纜屏蔽層，盡可能使用彈性單

元環繞屏蔽比如使用卡箍，屏蔽應無中斷。

(2) 編碼器電纜的屏蔽連接

編碼器和編碼器電纜屬于最敏感的設備部件，信號被干擾時，會出現編碼器故障或偶爾發生的驅動故障。電纜屏蔽為滿足 EMC 要求，編碼器電纜必須屏蔽。為保證更好的 EMC 效果，建議給編碼

器電纜去皮并將屏蔽層接地，如下圖所示。

3  通信電纜連接

要求 PROFINET 電纜、編碼器電纜和和功率動力電纜之間的最小間距為 20cm。插頭接口可實現PROFINET 通信設備間的屏蔽連接。 如果通信設備并未安裝到金屬的裝配板上，必須另外布入一條 4

mm的等電位連接導線與保護等電位連接。

通信電纜屏蔽安裝舉例如下圖所示。

三 進線濾波器

進線濾波器用于將 SINAMICS V90 發射出的傳導干擾限制至可允許的值。通過使用該濾波器，SINAMICS V90 PN 驅動器已符合 C2 類環境的電磁干擾要求。傳導性發射和輻射性發射符合 EN 55011

標準并達到 A 類要求。

濾波器應盡量靠近控制柜的電纜入口使用大面積的金屬底板安裝，應盡量靠近驅動，通向濾波器的電纜和從濾波器接出的電纜原則上應分開布線，如下圖所示。

注意：

每個驅動器只能連接與之匹配的進線濾波器，不允許多個驅動器共用一個進線濾波器。

四 驅動器 24V  供電設計

V90 伺服驅動器需要 24 V 直流電源來供電，此電源的穩定度決定 V90 系統的穩定程度。因此在設計時必須注意如下事項：

(1) V90 驅動器不能夠與類似繼電器或電磁閥這樣的電感性負載共用一個 24V 直流電源，感性負載比如繼電器，電磁閥需要一個額外獨立的 24V 直流電源，否則驅動器可能會工作不正常。電磁閥類型的負載

通斷時會導致 24V 電源波動及干擾，從而使 V90 工作異常，比如 V90 PTI 接收到的脈沖信號不正常、V90 編碼器信號受干擾報編碼器錯誤報警等。

(2) SINAMICS V90 驅動器需要一個 24V 直流電源，并且這個電源同時也可以為其他的控制器供電，比如PLC 設備。V90 所需要的 24V 容量如表 4-1 所示，用戶應根據所使用的 V90 驅動器數量來確定需要的24V 供電電源容量，如果供電電源容量不夠會造成 V90 工作不正常。

注意：

對于 220V 版本的 V90 驅動器沒有集成的電機抱閘接口，不能使用同一個 24V 電源給抱閘（DC 24 V）和抱閘控制信號（P24 V）供電，推薦的接線如下圖所示。

五 實際案例分享

1  設備運行時偶發報 0 F31100 和 和 3 F7453  等編碼器相關故障

發現的問題如下：

(1) 配電柜中的 V90 驅動器未安裝隨機附帶的屏蔽板，動力電纜屏蔽層隨意連接到驅動器接地端子

(2) 柜內布線混亂，動力電纜與編碼器電纜未分槽，即使在動力電纜及編碼器電纜上套了防干擾磁環，驅動器也報警

(3) 驅動器進線電纜為非屏蔽電纜

對以上 V90 EMC 安裝的問題整改后，設備運行時依然偶發報 F31100 和 F7453 等編碼器相關故障，進一步檢查發現現場設備中有電磁閥，且 V90 與電磁閥設備共用了 24V 電源。

通過下述整改問題得以解決：

(1) 在驅動器上安裝屏蔽板

(2) 將動力電纜及編碼器電纜的屏蔽層按規范連接至驅動器的屏蔽板上

(3) 采用獨立的 24V 電源為現場中的幾臺 V90 驅動器供電，與電磁閥供電電源分開

2  設備調試時報 1 F52981  故障

V90 與 1FL6 電機在應用上，通過軟件固化是一一匹配的，如果編碼器損壞或者電機與 V90 不匹配就引起編碼器不能被識別，從而產生所連接的絕對值編碼器的電機無法運行。

處理方法：

(1) 查 V90 固件版本是否太低，沒有與之匹配的驅動，如需要更新高版本的固件。

(2) 確認 V90 與電機的訂貨號是否可以匹配使用，選擇合適的帶絕對值編碼器的電機與驅動器連接，不允許驅動連接與之不匹配的電機。

(3) 更換硬件，如 V90 驅動器、編碼器或者編碼器電纜來排查故障。

3  設備報  F7901 /F31110/F31112  故障

該類報警均是編碼器信號故障的報警，信號丟失或者信號偏差，主要有下面幾種情況：

現象 1 ：報警一直存在，重啟系統也無效。

如果報警一直存在，說明硬件有問題，可以通過交換法排查電機編碼器、電纜或者 V90 驅動的硬件問題。

現象 2 ：報警為偶發，并且沒有規律，而且重啟設備后又可以正常使用，然后又不定期的出現報警。

建議措施：根據經驗，這種現象的主要原因是受到電磁干擾引起的故障，建議措施①將設備良好接地②將信號線的屏蔽層卡箍在屏蔽板上，請參看 2.1及 2.1章節③V90 的 24V供電是否與電

磁閥等感性負載共用電源。

4 Smart PLC  通過發送脈沖控制 I V90 PTI  定位，發現重復定位時實際行走位置不準確

處理方法：

(1)將編碼器電纜更換為西門子原裝電纜，長度小于 20米，并參照 2.2 章中的說明連接屏蔽層。

(2)檢查現場是否有電磁閥負載，電磁閥與 V90的控制電源是否共用？將電磁閥與 V90 的控制電源分開

(3)用示波器監視 V90 PTI輸入的脈沖波形是否正常

5 V90  在運行中突然自動重啟

處理方法：

(1) 確認一下只是本臺 V90 在運行時自己會突然自動重啟，還是除這臺外還有其他的也會出現同樣的問題？如果只是這一臺可以考慮更換此臺驅動器

(2) 檢查給 V90 供電的 24V供電電源的容量是否足夠？需要的 24V電源容量請參看第 4 節。

(3) 或單獨找一個 24V電源為總自動重起動的 V90 供電看一下是否還會發生重起？如是更換驅動器