Siemens FM-STEPDRIVE Funktionsbeschreibung
Leistungsteil und 3-phasen-schrittmotoren
Verwandte Anleitungen für Siemens FM-STEPDRIVE
Inhaltszusammenfassung für Siemens FM-STEPDRIVE
- Seite 1 SIMATIC FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP Leistungsteil und 3-Phasen-Schrittmotoren Funktionsbeschreibung Ausgabe 01.01 Hersteller-Dokumentation...
- Seite 3 Kurzbeschreibung Funktionsbeschreibung Technische Daten SIMATIC FM-STEPDRIVE Signalbeschreibung FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP Leistungsteil und 3-Phasen- Schrittmotoren Montage Verkabelung Funktionsbeschreibung Inbetriebnahme Hersteller-Dokumentation FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP Zustandsanzeigen und Störungsbeseitigung Technische Daten SIMOSTEP Erläuterung der Schrittmotoren- Kenngrößen und -Kennlinien Gültig für Steuerung Softwarestand SIMATIC Ausgabe 01.01...
- Seite 4 Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig © Siemens AG 1998. All Rights Reserved. überprüft, und notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Für Verbesserungsvorschläge sind wir dankbar.
- Seite 5 Fremdgeräten und -Komponenten verwendet werden. Der einwandfreie und sichere Betrieb des Produktes setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Instandhaltung voraus. Warenzeichen SIMATIC® und SINEC® sind ein eingetragene Warenzeichen der SIEMENS AG.
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Seite 6: Inhaltsverzeichnis
01.01 Inhalt Inhalt Seite Kurzbeschreibung ........................1-1 Funktionsbeschreibung ......................2-1 Technische Daten FM-STEPDRIVE ..................3-1 Elektrische Daten .....................3-2 Mechanische Daten ..................3-5 Umgebungsbedingungen .................3-5 Einzuhaltende Normen, Vorschriften, Gesetze ..........3-6 Signalbeschreibung........................4-1 Puls-Schnittstelle....................4-2 Signal-Schnittstelle...................4-3 Signal-Zeitdiagramme ..................4-4 Montage .............................5-1 Verkabelung ..........................6-1 Verkabelung FM-STEPDRIVE und SIMOSTEP..........6-2 Verkabelungsbeispiel für FM-353 und FM-NC/FM357 ........6-4 Verkabelungsschema für Schaltschrank ............6-6... -
Seite 7: Kurzbeschreibung
Kurzbeschreibung © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 8 1 Kurzbeschreibung 01.01 Das FM-STEPDRIVE ist ein Leistungsteil zur Ansteuerung eines 3-Phasen- Schrittmotors der Siemens-Baureihe SIMOSTEP. Das FM-STEPDRIVE wurde als Baugruppe zum Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 konzipiert. Die Motoren-Baureihe SIMOSTEP besteht aus folgenden 3-Phasen- Schrittmotoren: Tabelle 1-1 Schrittmotoren der Baureihe SIMOSTEP...
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Seite 9: Funktionsbeschreibung
Funktionsbeschreibung © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 10 2 Funktionsbeschreibung 01.01 Das Leistungsteil FM-STEPDRIVE besitzt auf der Frontseite die im Bild 2-1 dargestellten Schnittstellen, Schalter und Anzeigeelemente. Die Schnittstellen und Parameterschalter sind nach dem Aufklappen der Fronttüren ersichtlich. Bild 2-1 Leistungsteil FM-STEPDRIVE Puls-Schnittstelle Über die Puls-Schnittstelle kann das Leistungsteil mit Taktsignalen von der übergeordneten Positioniereinheit angesteuert werden.
- Seite 11 Zum Signalisieren der Betriebsbereitschaft und eventueller Störungen Zustandsanzeige (Kurzschluß zwischen Motorphasen, Über-/Unterspannung der Versorgung, Übertemperatur Leistungsteil, fehlendes GATE_N-Signal Lüfter Im Leistungsteil FM-STEPDRIVE ist ein Lüfter eingebaut. Das im Bild 2-2 dargestellte Blockschaltbild zeigt die wichtigsten Funktionsgruppen des Leistungsteils FM-STEPDRIVE. Sicherung Zwischenkreis-...
- Seite 12 2 Funktionsbeschreibung 01.01 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 13: Technische Daten Fm-Stepdrive
Technische Daten FM-STEPDRIVE Elektrische Daten .................3-2 Mechanische Daten ................3-5 Umgebungsbedingungen ..............3-5 Einzuhaltende Normen, Vorschriften, Gesetze ........3-6 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 14: Elektrische Daten
4,8 A bei 40°C Umgebungstemperatur und horizontaler Einbaulage Motorspannung 3 x 325 V (mit Netz verbunden) Motorkabel schleppfähiges Kabel, doppelt geschirmt 3 x 1,5 CC Länge max. 50 m Querschnitt 3 x 1,5 mm © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 15 Optokopplerausgang (kein Verpolschutz, nicht kurzschlußfest): GND_S Uce: max. 30 V Uce,sat: < 1,0 V bei 10 mA Warnung Der Ausgang ist nicht kurzschlußfest und hat keinen Verpolungsschutz. GND_S: Systemground, intern verschaltet © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 16 Die 24 V Spannungsversorgung muß den Bestimmungen der DIN 19240 entsprechen. Spannungsbereich 18,5 V bis 30,2 V Gleichspannung Welligkeit 3,6 Vss Eingangstrom max.1,5 A Transiente Überspannung max. 35 V / 500 ms © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 17: Mechanische Daten
5 Hz bis 9 Hz 3,5 mm Auslenkung über 9 Hz bis 500 Hz 10 m/ s Schock 15 g 11 ms Freier Fall unverpackt 100 mm verpackt 500 mm Kippfallen zulässig Dauerschalldruckpegel <50 dB(A) © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 18: Einzuhaltende Normen, Vorschriften, Gesetze
• DIN EN 954-1 Sicherheit von Maschinen Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen Allgemeine Gestaltungsleitsätze Wenn Sie die Leistungsansteuerung FM-STEPDRIVE in Wohngebieten einsetzen, müssen Sie auch die Grenzwerte folgender Normen erfüllen: • EN 60555 Rückwirkungen in Stromversorg- ungsnetzen, die durch Haushaltsgeräte und durch ähnliche Einrichtungen verursacht werden. -
Seite 19: Signalbeschreibung
Signalbeschreibung Puls-Schnittstelle..................4-2 Signal-Schnittstelle................4-3 Signal-Zeitdiagramme ................4-4 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 20: Puls-Schnittstelle
Ausgang READY1_N niederohmig. Falls 24 V am Eingang GATE_N der Signal-Schnittstelle anliegen, können Taktimpulse am Eingang PULSE eingespeist werden. Bei Leistungsteilfehler oder falls keine Leistungsteilfreigabe über den Eingang ENABLE erteilt wurde, ist der Ausgang READY1_N hochohmig. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 21: Signal-Schnittstelle
Bewegung der Motorachse ist nicht möglich. Das Anlegen von 24 V an den Eingang GATE_N wird mit 0 V am Ausgang MSTILL quittiert, die Sperrung der Motorachse ist aufgehoben. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 22: Signal-Zeitdiagramme
Die folgenden Zeitdiagramme zeigen die zeitlichen Zusammenhänge der Ein-/ Ausgangssignale der Puls- und Signal-Schnittstelle. Bild 4-1 Zeitdiagramm ENABLE/READY Bild 4-2 Zeitdiagramm PULSE/DIR/GATE_N Bild 4-3 Zeitdiagramm PWM oder ENABLE und Motorphasenstrom GATE_N MSTILL 100ms 180ms Bild 4-4 Zeitdiagramm GATE_N/MSTILL © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 23: Montage
Montage © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 24 Bild 5-1 Montage des Leistungsteils FM-STEPDRIVE Das Leistungsteil FM-STEPDRIVE ist wie folgt zu montieren: 1. Hängen Sie das FM-STEPDRIVE auf der Profilschiene ein und schwenken es nach unten. 2. Befestigen Sie das FM-STEPDRIVE mit den beiden Schrauben an der Unterseite des Gerätes.
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Seite 25: Verkabelung
Verkabelung Verkabelung FM-STEPDRIVE und SIMOSTEP........6-2 Verkabelungsbeispiel für FM-353 und FM-NC/FM357 ......6-4 Verkabelungsschema für Schaltschrank ..........6-6 Netzverkabelung für mehrere Achsen ..........6-7 Betrieb einer Achse in gesichertem Arbeitsbereich ......6-10 Zubehör ....................6-12 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 26: Verkabelung Fm-Stepdrive Und Simostep
6 Verkabelung 01.01 Verkabelung FM-STEPDRIVE und SIMOSTEP Verkabeln Sie das Leistungsteil FM-STEPDRIVE und den Motor der Baureihe SIMOSTEP gemäß Bild 6-1. FM-STEPDRIVE Puls-Schnittstelle PULSE PULSE_N DIR_N ENABLE Steuereineit ENABLE_N PWM_N nicht belegt READY1_N Signal-Schnittstelle Versorgung L+ (24 V) 24 V... - Seite 27 FM-STEPDRIVE weitergeführt werden. Beim Eintritt des Kabels in den Schrank ist der Kabelschirm mit einer geer- deten Schirmanschlußklemme zu verbinden (Kabel an Klemme abisolieren). Zum Anschluß der Puls-Schnittstelle des Leistungsteils FM-STEPDRIVE an Puls-Schnittstelle die Positionierbaugruppe FM-353 oder die Steuerung FM-NC/FM357 können vorkonfektionierte Leitungen verwendet werden (siehe Zubehör-Tabelle,...
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Seite 28: Verkabelungsbeispiel Für Fm-353 Und Fm-Nc/Fm357
FM 353 Best.-Nr. 6ES7 353-1AH00-7AG0). Hierbei ist je nach Betriebsart der FM-353 der Eingang RM-P des 20-poligen Frontsteckers der FM-353 mit dem Ausgang ZERO oder dem Ausgang READY2 der Signalschnittstelle des Leistungsteils FM-STEPDRIVE zu verdrahten. Das folgende Bild zeigt das Verdrahtungsschema der Signalschnittstelle bei gemeinsamer Spannungsversorgung:... - Seite 29 Best.-Nr.: 6FX2002-3AD02-1xx0 (xx steht für Länge in m), siehe Kataloge NC60.1 oder NCZ ±10 V- Bild 6-4 Anschluß von drei FM-STEPDRIVE und einem Antrieb mit Schnittstelle an die Steuerung FM-NC/FM357. Hinweis Zur Pulsfreigabe muß am Eingang GATE_N, der FM-STEPDRIVE Signalschnittstelle, 24 V anliegen.
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Seite 30: Verkabelungsschema Für Schaltschrank
Aus Störsicherheitsgründen müssen die Netz-, Motor- und Signalkabel getrennt verlegt und alle Kabel beidseitig geschirmt werden. Die Montageschiene und das Netzfilter müssen flächig mit der Montageplatte verschraubt werden. Hinweis Verkabelung FM-STEPDRIVE und SIMOSTEP siehe Bild 6-1. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 31: Netzverkabelung Für Mehrere Achsen
Hinweis Die Zwischenkreisanschlüsse (DC+ und DC-) können zum Energieaustausch der Leistungsteile verbunden werden, falls große Massen in kurzen Zeiten beschleunigt und abgebremst werden müssen. Hinweis Die Netzanschlußkabel müssen beidseitig geschirmt werden. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 32 Die Netzanschlußkabel müssen beidseitig geschirmt werden. Gefahr Falls der Nulleiter geschaltet wird, muß um Überspannungen zu vermeiden, beim dreiphasigen Netzanschluß die einzelnen Phasen und der Nulleiter gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 33 Bild 6-8 Mehrachsverkabelung bei drei-phasigem Netzanschluß (230 V zwischen den Phasen, ohne Nulleiter) Hinweis Die Zwischenkreisanschlüsse (DC+ und DC-) der Leistungsteile dürfen nicht verbunden werden! Hinweis Die Netzanschlußkabel müssen beidseitig geschirmt werden. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 34: Betrieb Einer Achse In Gesichertem Arbeitsbereich
6 Verkabelung 01.01 Betrieb einer Achse in gesichertem Arbeitsbereich Bild 6-9 Schaltungsvorschlag für eine NC-Achse mit Schrittmotorantrieb in gesichertem Arbeitsbereich © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 6-10 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 35 01.01 6 Verkabelung Bild 6-10 Ablauf zum Erreichen des Zustands „Sicherer Halt“, Programierbeispiel © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 6-11 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 36: Zubehör
Zubehör NCZ Seite offen, max. Länge 35 m) 6FX2002-3AD02-1xx0 Externe Vorsicherung: SIEMENS z.B. Leitungsschutzschalter Bestellkatalog 16 A C-Charakteristik 5SX2 116-7 Schutzschalter- und 32 A C-Charakteristik 5SX2 132-7 Schmelzsicherungs- systeme © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 6-12 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 37: Inbetriebnahme
Inbetriebnahme © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 38 Ausgänge READY1_N und READY2 signalisieren Bereitschaft. 5. Eingang GATE_N aktivieren. Die GTE - LED leuchtet 6. Jetzt können Taktimpulse am Eingang PULSE eingespeist werden. Bei jedem Takt führt der Motor einen Schritt aus. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 39: Zustandsanzeigen Und Störungsbeseitigung
Zustandsanzeigen und Störungsbeseitigung © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 40 LV (LOW-VOLT leuchten OV (OVER-VOLT), Zu hohe Taktfrequenz am 1. Taktfrequenz prüfen LV (LOW-VOLT), Eingang PULSE 2. Netzspannung oder FLT (FAULT) und oder Hochfrequenz- Signal ENABLE aus- TMP (TEMP) Störungen /einschalten leuchten © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 41 Steuereinheit reduzieren Der Antrieb ist Mechanische Blockade mechanisch blockiert lösen Zu schwacher Motor Stärkeren Motor angeschlossen anschließen Vorsicht Vor Austausch des Leistungsteils Motor und Verkabelung auf Erdschluß prüfen! © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 42 8 Zustandsanzeigen und Störungsbeseitigung 01.01 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 43: Technische Daten Simostep
Technische Daten SIMOSTEP © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 44 • Schutzart IP56 am Klemmenkasten • Isolierstoffklasse F • Wellenschlag- und Planlaufgenauigkeit nach DIN 42955 N • Umgebungstemperatur im Betrieb -20°C bis +40°C* • Transport- und Lagertemperatur -40°C bis +70°C * Nur bei korrekter Anflanschung © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 45 A6 x 6 x 25, DIN 6885 3 ± 1 40 ± 0,3 25,6 Motortyp L [mm] Bestellnummer SIMOSTEP 1FL3061 1FL3061-0AC31-0BG0 SIMOSTEP 1FL3062 1FL3062-0AC31-0BG0 Bild 9-2 Maßbilder SIMOSTEP 1FL3061, 1FL3062 (Motoren ohne Bremse) © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 46 Maßbilder SIMOSTEP 1FL3041, 1FL3042, 1FL3043 (Motoren mit Bremse) L ± 1 52,7 3 ± 1 40 ± 0,3 25,6 Motortyp L [mm] Bestellnummer 1FL3061-0AC31-0BH0 SIMOSTEP 1FL3061 SIMOSTEP 1FL3062 1FL3062-0AC31-0BH0 Bild 9-4 Maßbilder SIMOSTEP 1FL3061, 1FL3062 (Motoren mit Bremse) © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 47: Funktion
16 Nm 24 VDC El. Anzugsleistung 24 W 32 W ungepolt Trägheitsmoment 0,2 kgcm 0,35 kgcm Schaltzeiten Ein (Bremse lösen) 35 ms 65 ms Aus (Bremse schließen) 15 ms 15 ms © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 48 Leistungsteil eingestellten Motorphasenstrom ab. Für die Messungen der Drehmomentkennlinien wurde die Schrittzahl 1000 Schritte/Umdrehung und der jeweilige Motornennstrom am Leistungsteil FM-STEPDRIVE eingestellt*. Die Kennlinien wurden bei den Nennwerten der Netzspannungen 115 V/50 Hz und 230 V/50 Hz gemessen. Den Zusammenhang zwischen Ansteuerfrequenz f...
- Seite 49 01.01 9 Technische Daten SIMOSTEP Bild 9-7 Drehmomentkennlinien SIMOSTEP 1FL3042 Bild 9-8 Drehmomentkennlinien SIMOSTEP 1FL3043 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 50 9 Technische Daten SIMOSTEP 01.01 Bild 9-9 Drehmomentkennlinien SIMOSTEP 1FL3061 Bild 9-10 Drehmomentkennlinien SIMOSTEP 1FL3062 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
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Seite 51: Erläuterung Der Schrittmotoren-Kenngrößen Und -Kennlinien
Erläuterung der Schrittmotoren- Kenngrößen und -Kennlinien 10.1 Grundlegende Begriffe .................10-2 10.2 Drehmoment-Kennlinien ..............10-3 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 10-1 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 52: Grundlegende Begriffe
In diesem Fall kann der Rotor der Steuerfrequenz nicht mehr folgen, der Motor “verliert” Schritte, Steuerfrequenz und Schrittfrequenz sind nicht mehr gleich. Bei korrekter Auswahl des Motors und der Ansteuerung tritt dieser Fall nicht auf. © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 10-2 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) -
Seite 53: Drehmoment-Kennlinien
= Lastmoment Start-Stop (J = 0) = Steuerfrequenz = Startgrenzfrequenz f [Hz] n[1/min] = Maximale Startfrequenz = max. Betriebsfrequenz = Massenträgheitsmoment der Last f [Hz] n[1/min] Bild 10-1 Elemente der Drehmomentkennlinie © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 10-3 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB) - Seite 54 10 Erläuterung der Schrittmotoren-Kenngrößen und -Kennlinien 01.01 © Siemens AG 1998 All Rights Reserved 10-4 FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP (FB)
- Seite 55 Vorschläge SIEMENS AG Korrekturen für Druckschrift: A&D MC BMS Postfach 3180 SIMATIC FM-STEPDRIVE/SIMOSTEP D-91050 Erlangen Leistungsteil und 3-Phasen-Schrittmotoren Hersteller-Dokumentation Absender Funktionsbeschreibung Name: 6SN1197-0AA70-0YP4 Bestell-Nr.: Ausgabe: 01.01 Anschrift Ihrer Firma/Dienststelle Sollten Sie beim Lesen dieser Unterlage auf Druckfehler gestoßen sein, bitten wir Sie, uns Straße:...
- Seite 56 Siemens AG Bereich Automatisierungstechnik Geschäftsgebiet Automatisierungssysteme für Werkzeugmaschinen, Roboter und Sondermaschinen Postfach 3180, D - 91050 Erlangen © Siemens AG 1998 Bundesrepublik Deutschland Änderungen vorbehalten Siemens Aktiengesellschaft Order No.: 6SN1197-0AA70-0YP4 Printed in the Federal Republic of Germany 570093200199 / PJ 12980.1...