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Siemens 6SE7090-0XX84-0FB0 | SIMOVERT MASTERDRIVES SBR1 Resolver Messwertaufnehmer — Ohne Impulsgeber-Simulation, Miniaturformat, ADB Erforderlich

Übersicht

Der Siemens 6SE7090-0XX84-0FB0 ist der SBR1 — Resolver Messwertaufnehmer — für die SIMOVERT MASTERDRIVES Motion Control und Vector Control Antriebsplattform.

Es handelt sich um die optionale Platine, die es einem SIMOVERT MASTERDRIVES Antrieb ermöglicht, einen Resolver als Motor-Feedback-Gerät zu verwenden. Sie empfängt die analogen Sinus-Kosinus-Signale des Resolvers und wandelt sie in digitale Geschwindigkeits- und Positionsdaten um, die die Steuereinheit des Antriebs für die geschlossene Regelung von Geschwindigkeit und Position verarbeiten kann.

Resolver sind gewickelte Aufnehmer — im Wesentlichen rotierende Transformatoren —, die analoge Spannungssignale erzeugen, deren Amplitude und Phase sich sinusförmig mit dem Rotorwinkel ändern.

Sie erzeugen keine digitale Ausgabe; stattdessen geben sie zwei analoge Signale (sin θ und cos θ) aus, die zusammen den Wellenwinkel an jedem Punkt einer vollen elektrischen Umdrehung eindeutig definieren. Diese analogen Signale müssen von einer Resolver-zu-Digital (R/D)-Wandlerschaltung umgewandelt werden, bevor der Antrieb sie verwenden kann, und das ist die Hauptfunktion der SBR1-Platine.

Die Umwandlung erfolgt auf der SBR1 selbst, wodurch die Haupsteuereinheit von der Verarbeitung analoger Signale entlastet wird und ein sauberes digitales Positions- und Geschwindigkeitswert über den internen Datenbus des Antriebs geliefert wird.

Resolver behalten einen erheblichen Vorteil gegenüber inkrementellen Encodern in elektrisch feindlichen und mechanisch rauen Umgebungen. Ohne interne Elektronik, ohne Glasdisc und ohne LED übersteht ein Resolver extreme Temperaturen, Stoßbelastungen und elektromagnetische Störungen, die optische oder magnetische Encoder-Einheiten zerstören würden.

Dies macht die Resolver-basierte Rückführung zur traditionellen Wahl für Schwerlast-Servoanwendungen — Traktionsantriebe, schwere Werkzeugmaschinen, Stahlwerksausrüstungen und Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtaktuatoren —, bei denen langfristige mechanische und elektrische Robustheit wichtiger ist als der geringfügige Auflösungsvorteil von inkrementellen Encodern mit hoher Zählung.

Die SBR1 (6SE7090-0XX84-0FB0) ist die Version ohne Impulsgeber-Simulation.

Das bedeutet, dass die Platine die Resolver-Signale für die eigene geschlossene Regelung des Antriebs verarbeitet, aber kein simuliertes inkrementelles Encoder-Ausgangssignal an einem zusätzlichen Anschluss erzeugt, das von externen Bewegungssteuerungen oder CNC-Systemen verwendet werden kann, die eine Encoder-Format-Rückmeldung vom Motor des Antriebs benötigen.

Wenn diese simulierte Encoder-Ausgabe benötigt wird — für Dual-Loop-Regelungsarchitekturen, CNC-Interpolation oder mehrachsige Positions synchronisation, die über eine externe Steuerung läuft —, muss stattdessen die SBR2 (6SE7090-0XX84-0FC0) spezifiziert werden.

Wichtige Spezifikationen

Resolver vs. Inkremental-Encoder — Warum die SBR1 existiert

Die Wahl zwischen Resolver- und Encoder-Rückmeldung ist eine systemweite Spezifikationsentscheidung, die durch die Anwendungsumgebung und die physikalische Konstruktion des Motors bestimmt wird.

Viele Servo-Motoren — insbesondere aus der SIMOREG- und SIMOVERT-Ära — wurden standardmäßig mit Resolver-Rückmeldung ausgestattet, entweder weil der Arbeitszyklus der Maschine zu streng für optische Encoder war oder weil der Temperaturbereich der Anwendung die Kapazität von Glasdisc-Encodern überstieg (Resolver arbeiten typischerweise von −55°C bis +150°C, während optische Encoder typischerweise bis +85°C ausgelegt sind).

Ein SIMOVERT MASTERDRIVES Antrieb mit seiner Standard-Steuereinheit (CUVC oder CUMC) verfügt über keine integrierte Resolver-Schnittstelle.

Der Antrieb akzeptiert nativ inkrementelle Encoder-Eingänge (TTL oder HTL Rechteckwellen) direkt an seinem eigenen Encoder-Anschluss.

Um einen mit Resolver ausgestatteten Motor anzuschließen, wird die SBR1-Platine über den ADB-Adapter in den optionalen Steckplatz des Antriebs eingesetzt und liefert die Resolver-Anregungsausgabe (die Referenzwicklungs-Ansteuerspannung) und den Empfang der Sin/Cos-Signale. 

Der R/D-Wandler der Platine verarbeitet die Winkeldaten und stellt sie den Geschwindigkeits- und Positionsregelschleifen des Antriebs zur Verfügung.

Für Motion-Control-Anwendungen, die eine absolute Position innerhalb einer mechanischen Umdrehung erfordern — Positionierung von Achsen, die nach einem Stromausfall ohne Referenzfahrt zu einem definierten Nullpunkt zurückkehren müssen —, ist die inhärente absolute Position des Resolvers innerhalb einer elektrischen Umdrehung ein funktionaler Vorteil gegenüber inkrementellen Encodern, die bei Stromausfall Positionsinformationen verlieren und eine Referenzfahrt zur Wiederherstellung der Position benötigen.

SBR1 vs. SBR2 — Die Unterscheidung bei der Impulsgeber-Simulation

Die SBR1 (dieses Teil) und die SBR2 (6SE7090-0XX84-0FC0) erfüllen die gleiche Kernfunktion der Resolver-Schnittstelle und R/D-Wandlung.

Der Unterschied besteht darin, dass die SBR2 zusätzlich eine simulierte inkrementelle Encoder-Ausgabe erzeugt — typischerweise A/B-Quadratur-Impulssignale und eine Z-Referenzmarke — an einem separaten Anschluss, abgeleitet von den Resolver-konvertierten Positionsdaten.

Diese simulierte Encoder-Ausgabe ermöglicht es externen Systemen, Positionsrückmeldungen vom Motor des Antriebs im Standard-Inkremental-Encoder-Format zu erhalten, das die meisten Bewegungssteuerungen und CNC-Systeme erwarten, obwohl der Motor selbst einen Resolver und keinen Encoder hat.

Typische Anwendungen, die die SBR2 erfordern, sind: CNC-Maschinen-Nachrüstungen, bei denen die CNC-Steuerung eine Encoder-Rückmeldung von jeder Achse erwartet; Portalsynchronisation, bei der eine Master-Steuerung die Positionsregelschleife über mehrere Achsen schließt; und Nachrüstinstallationen, bei denen die Bewegungssteuerung der ursprünglichen Maschine eine Encoder-Rückmeldung benötigt, der Ersatzmotor aber mit Resolver-Rückmeldung geliefert wird.

Für geschlossene Antriebsanwendungen, bei denen der MASTERDRIVES-Antrieb selbst die Geschwindigkeits- und Positionsregelschleife schließt und keine externe Steuerung die Position des Motors sehen muss — wie z. B. eigenständige vektor-gesteuerte Förderbandantriebe, Pumpen- oder Lüfterdrehzahlregelung mit Encoder-Rückmeldung oder Anwendungen, die die eigene Positioniersteuerung des Antriebs nutzen —, ist die SBR1 ohne Impulsgeber-Simulation die richtige und wirtschaftlichere Wahl.

ADB-Montage — Installationsanforderung

Die SBR1 ist eine Miniaturformat-Platine, die ohne die ADB (Adapter Board, 6SE7090-0XX84-0KA0) nicht direkt in das Elektronikgehäuse des Antriebs eingebaut werden kann.

Die ADB stellt die physischen Steckverbinder und die Systembus-Schnittstelle bereit, die Miniaturformat-Optionale Platinen — einschließlich der SBR1, SBR2, EB1, EB2, CBP2 und anderer — für die mechanische Montage und elektrische Verbindung im Antrieb benötigen. 

Ohne die ADB hat die SBR1 keine physische Möglichkeit, sich mit dem internen Systembus des Antriebs zu verbinden.

Bei der Bestellung einer vollständigen Resolver-Schnittstellenbaugruppe für eine erstmalige SBR-Installation in einem Antrieb, der zuvor keine optionalen Platinen hatte, muss die ADB in die Stückliste aufgenommen werden.

Antriebe, die bereits optionale Platinen installiert haben, verfügen über eine ADB — bitte vor der Bestellung bestätigen. 

Die SBR1 wird, wie in der Teilebeschreibung angegeben, ohne Kabelstecker und ohne Bedienungsanleitung geliefert.

FAQ

F1: Die SBR1 ist eingestellt. Was ist der empfohlene Ansatz für ein Antriebssystem, das immer noch Resolver-ausgestattete Motoren verwendet?

Für Antriebe im aktiven Dienst ist die SBR1 weiterhin auf dem Gebrauchtmarkt für industrielle Elektronik erhältlich, typischerweise aus stillgelegten MASTERDRIVES-Installationen.

Platinenprüfung und -reparatur sind ebenfalls bei spezialisierten Unternehmen für industrielle Elektronik erhältlich. 

Wenn der Resolver-ausgestattete Motor selbst noch in Betrieb ist und eine vollständige Migration der Antriebsplattform nicht möglich ist, ist die Beschaffung einer getesteten SBR1 vom Legacy-Markt der praktische Weg.

Wenn ein vollständiges Plattform-Upgrade in Betracht gezogen wird, unterstützt die SINAMICS S120-Serie von Siemens die Resolver-Rückmeldung über ihr Sensor Module Cabinet-Mounted (SMC10) — und bietet einen Migrationspfad, der Resolver-ausgestattete Motoren beibehält.

F2: Liefert die SBR1 die Anregungsspannung für den Resolver, oder kommt diese von einer separaten Stromquelle?

Die SBR1 liefert die Resolver-Anregung — die AC-Referenzspannung, die an die Primärwicklung des Resolvers angelegt wird.

Die Anregungsfrequenz und -amplitude werden von der eigenen Schaltung der SBR1 erzeugt, die über die ADB-Busverbindung aus der internen Versorgung des Antriebs gespeist wird. 

Keine separate externe Anregungsquelle erforderlich.

Die Sinus- und Cosinus-Ausgangssignale des Resolvers kehren über die gleiche Kabelverbindung zur SBR1 zurück, wodurch die vollständige Resolver-Schnittstelle zu einer in sich geschlossenen Funktion der SBR1-Platine wird.

F3: Kann die SBR1 mit allen Resolver-Typen verwendet werden oder nur mit spezifischen Siemens-Motoren?

Die SBR1 ist für Standard-Zwei-Pol-Resolver (Ein-Geschwindigkeits-Resolver mit einer elektrischen Umdrehung pro mechanischer Umdrehung) mit Standard-Anregungsspannung und Sin/Cos-Ausgangsamplituden-Spezifikationen ausgelegt.

Die meisten industriellen Resolver von großen Herstellern — einschließlich der von Siemens, Heidenhain (ehemals Stegmann) und Tamagawa — entsprechen kompatiblen elektrischen Spezifikationen.

Für Mehr-Pol- (Mehr-Geschwindigkeits-) Resolver, die mehrere elektrische Zyklen pro mechanischer Umdrehung erzeugen, hängt die Kompatibilität davon ab, ob der R/D-Wandler der SBR1 die spezifische Polpaarzahl verarbeiten kann.

Überprüfen Sie die Resolver-Spezifikationen anhand der SBR1-Bedienungsanleitung, bevor Sie die Kompatibilität mit nicht standardmäßigen Resolver-Konfigurationen annehmen.

F4: Was passiert mit der Positionsrückmeldung, wenn die SBR1 den Strom verliert oder das Resolver-Kabel während des Betriebs getrennt wird?

Ein Verlust der Resolver-Rückmeldung löst eine Antriebsstörung aus — die SIMOVERT MASTERDRIVES erkennen die Encoder-Störung (F083 oder ähnlicher Resolver-bezogener Fehlercode je nach Firmware-Version) und leiten die konfigurierte Fehlerreaktion ein, die typischerweise darin besteht, die Ausgangsstufe zu deaktivieren und den Motor auslaufen zu lassen.

Der Antrieb versucht nicht automatisch, im Open-Loop-Modus weiter zu arbeiten; die Wiederherstellung der Resolver-Rückmeldung und ein Fehler-Reset sind erforderlich, bevor der Antrieb den Betrieb wieder aufnimmt.

Diese Schutzreaktion verhindert eine unkontrollierte Motorbewegung, wenn die Integrität der Positionsrückmeldung beeinträchtigt ist.

F5: Die SBR1 wird als ADB-erforderlich beschrieben. Kann sie die ADB mit anderen optionalen Platinen wie einer EB2 oder CBP2 teilen?

Ja. Die ADB bietet mehrere Steckplätze und kann mehrere Miniaturformat-Optionale Platinen gleichzeitig aufnehmen, vorbehaltlich des gesamten Stromverbrauchs aller installierten Platinen, der die interne Versorgungskapazität des Antriebs nicht überschreitet, und der physischen Steckplatzanzahl der spezifischen ADB-Variante.

In einer typischen Anwendung kann eine SBR1 im Sensor-Platinen-Steckplatz (Steckplatz C, der in den meisten MASTERDRIVES-Konfigurationen für Sensor-Platinen reserviert ist) mit einer EB2-Erweiterungsplatine oder einer CBP2-PROFIBUS-Platine auf derselben ADB koexistieren.

Die Zuweisung des Sensor-Platinen-Steckplatzes für die SBR1 sollte anhand der Option-Board-Steckplatzzuweisungstabelle der Antriebseinheit in der MASTERDRIVES-Optionen-Dokumentation überprüft werden.