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| Luogo di origine | Germania |
| Marca | SIMENS |
| Certificazione | CE RoHS |
| Numero di modello | 6SL3055-0AA00-5MA0 |
Il Siemens 6SL3055-0AA00-5MA0 è l'SMI20 — il modulo sensore integrato nel motore che gestisce la valutazione del segnale dell'encoder direttamente sul motore anziché nel quadro di azionamento. A differenza dei moduli sensore montati nel quadro (SMC10, SMC20, SMC30) che si trovano nel pannello accanto all'amplificatore di azionamento, l'SMI20 si monta all'interno della morsettiera del motore o dell'alloggiamento dell'encoder. I segnali dell'encoder — feedback sinusoidale e cosinusoidale da un encoder SIN/COS 1Vpp — non lasciano mai il motore come segnali analogici.
L'SMI20 li valuta localmente, converte i dati di posizione e velocità nel protocollo digitale DRIVE-CLiQ e trasmette il risultato tramite un singolo cavo DRIVE-CLiQ all'unità di controllo SINAMICS S120 nel pannello.
Il significato di questa architettura è l'integrità del segnale. I segnali dell'encoder SIN/COS sono tensioni analogiche di piccola ampiezza — tipicamente 1Vpp — che sono vulnerabili alle interferenze elettromagnetiche, al rumore di modo comune e al degrado del segnale su lunghe tratte di cavo.
Un'uscita di azionamento lato motore emette impulsi PWM a centinaia di volt e frequenze di kilohertz; questi transitori di commutazione si accoppiano induttivamente e capacitivamente ai cavi vicini. Far passare segnali SIN/COS grezzi dal motore attraverso un quadro pieno di elettronica di azionamento rappresenta una sfida EMC.
L'SMI20 elimina questa sfida: i segnali analogici vulnerabili viaggiano solo per la breve distanza all'interno del motore fino all'SMI20, dove vengono digitalizzati.
Da lì, il segnale digitale DRIVE-CLiQ immune al rumore viaggia verso l'unità di controllo — resistente all'ambiente EMI che corromperebbe un segnale analogico.
La designazione SMI20 nel numero di parte 6SL3055-0AA00-5MA0 corrisponde alla specifica variante integrata nel motore nella tassonomia dei moduli sensore di Siemens: SMC (montato nel quadro), SME (esterno, con grado di protezione IP67), SMI (integrato nel motore).
Tutte e tre le famiglie condividono la stessa funzione concettuale — valutazione del segnale dell'encoder e conversione DRIVE-CLiQ — ma differiscono per fattore di forma meccanico e posizione di installazione.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Funzione | Conversione encoder SIN/COS → DRIVE-CLiQ |
| Tipo di Encoder | SIN/COS 1Vpp (incrementale / assoluto) |
| Uscita | DRIVE-CLiQ |
| Fattore di Forma | Integrato nel motore (SMI) |
| Sistema di Azionamento | SINAMICS S120 |
| Unità di Controllo | CU320-2, CU310-2 ecc. |
Gli encoder SIN/COS producono due segnali sinusoidali (seno e coseno) in quadratura — sfasati di 90 gradi — mentre il disco dell'encoder o la scala lineare si muovono. A differenza dei vecchi encoder incrementali che producono treni di impulsi a onda quadra digitali (TTL/HTL), gli encoder SIN/COS emettono vere tensioni sinusoidali con un'ampiezza di 1Vpp differenziale.
La relazione di quadratura tra i canali seno e coseno consente il rilevamento della direzione del movimento e, soprattutto, consente l'interpolazione elettronica — la divisione di ogni ciclo elettrico in molti incrementi di posizione più piccoli calcolando l'arcotangente del rapporto seno/coseno.
Un encoder SIN/COS fisico potrebbe produrre 1024 cicli sinusoidali per rivoluzione (1024 linee). Senza interpolazione, ciò fornisce 4096 bordi di quadratura per rivoluzione — una risoluzione di circa 0,088 gradi.
L'SMI20 applica un'interpolazione interna per dividere ogni ciclo elettrico in molti più incrementi — il fattore di interpolazione esatto dipende dalle specifiche del modulo.
Con 16384 punti di interpolazione per ciclo (un valore comune per i moduli sensore ad alta risoluzione), la risoluzione effettiva diventa 1024 × 16384 = ~16,7 milioni di passi per rivoluzione, che per un servomotore corrisponde a una risoluzione angolare sub-arcosecondo.
Questa è la risoluzione richiesta dagli assi di macchine utensili di precisione, dai sistemi di registrazione di presse da stampa e dai bracci robotici ad alta precisione.
DRIVE-CLiQ (Drive Component Link with Intelligence) è l'interfaccia seriale proprietaria di Siemens che collega tutti i componenti di azionamento SINAMICS S120 — moduli di potenza, moduli motore, moduli sensore e unità di controllo — in una rete digitale unificata.
Il protocollo trasporta non solo dati di feedback (posizione, velocità, temperatura), ma anche dati di identificazione (il componente collegato si identifica all'unità di controllo) e informazioni diagnostiche.
L'uscita DRIVE-CLiQ dell'SMI20 significa che un cavo DRIVE-CLiQ standard — quattro coppie intrecciate in una guaina schermata con connettori in stile RJ45 — va dal motore all'unità di controllo S120.
L'unità di controllo legge i dati di posizione e velocità del motore dall'SMI20 alla frequenza del ciclo servo configurata (tipicamente 125µs o 250µs) e li utilizza per chiudere i loop di controllo di posizione e velocità.
Non è necessario un cavo encoder separato — l'SMI20 gestisce completamente l'interfaccia dell'encoder e presenta il risultato su DRIVE-CLiQ.
Questa connessione a cavo singolo semplifica anche la messa in servizio della macchina: l'unità di controllo rileva automaticamente l'SMI20 tramite il protocollo di auto-identificazione di DRIVE-CLiQ, identifica il tipo e la configurazione dell'encoder e pre-popola i parametri di azionamento di conseguenza.
L'inserimento manuale della risoluzione dell'encoder, del tipo di segnale e dei parametri di interfaccia che era richiesto con le connessioni encoder analogiche è sostituito dalla configurazione automatica.
La scelta tra moduli sensore SMI (integrati nel motore), SMC (montati nel quadro) e SME (esterni) dipende dallo scenario di installazione:
SMI (integrato nel motore, questo modulo): Ideale per nuove installazioni in cui il motore è specificamente progettato o adattato per alloggiare l'SMI20 all'interno del suo compartimento encoder.
Fornisce il percorso del segnale analogico più breve possibile e l'installazione più resistente alle EMI.
Richiede l'accesso alla morsettiera encoder del motore per l'installazione.
SMC (montato nel quadro): Utilizzato quando il modulo sensore deve risiedere nel quadro di azionamento — sia perché il motore non può ospitare un modulo interno, sia perché il routing dei cavi tra motore e quadro è fisso e il quadro è la posizione più pratica.
I segnali analogici SIN/COS vanno dal motore al quadro tramite cavo schermato, quindi nell'SMC per la valutazione.
SME (esterno, IP67): Progettato per motori in cui il modulo encoder si monta esternamente sull'alloggiamento del motore (non all'interno), tipicamente in custodie con grado di protezione IP67 per ambienti in cui l'esposizione a umidità, refrigerante o contaminazione richiede elevati gradi di protezione.
D1: L'SMI20 (6SL3055-0AA00-5MA0) può funzionare con qualsiasi encoder SIN/COS, o solo con modelli specifici Siemens?
L'SMI20 valuta segnali differenziali SIN/COS 1Vpp standard — lo standard di segnale più diffuso negli encoder servo ad alta risoluzione dei principali produttori, tra cui Heidenhain, Stegmann (ora Sick), Fagor e altri.
A condizione che l'encoder emetta segnali differenziali SIN/COS 1Vpp e che i suoi requisiti di tensione e corrente di alimentazione siano compatibili con l'uscita di alimentazione encoder dell'SMI20, è possibile valutare encoder di terze parti.
Il numero di linee dell'encoder (risoluzione) viene inserito come parametro nella configurazione dell'azionamento SINAMICS — l'SMI20 gestisce autonomamente qualsiasi sorgente SIN/COS 1Vpp senza essere limitato agli encoder di marca Siemens.
D2: L'SMI20 supporta encoder assoluti o solo SIN/COS incrementali?
La designazione -5MA0 dell'SMI20 copre la variante encoder incrementale e assoluto SIN/COS — il che significa che supporta encoder che producono sia tracce incrementali SIN/COS per feedback di velocità ad alta risoluzione sia una parola di posizione assoluta (tipicamente tramite un canale seriale come EnDat o protocollo simile sovrapposto ai segnali SIN/COS).
All'accensione, la posizione assoluta viene letta dall'encoder, eliminando la necessità di un ciclo di homing. Durante il funzionamento, le tracce incrementali SIN/COS forniscono il feedback di velocità e posizione ad alta risoluzione per il controllo servo ad anello chiuso.
Questa capacità a doppia funzione copre gli encoder servo più performanti utilizzati nelle applicazioni di precisione CNC e robotica.
D3: Come viene installato fisicamente l'SMI20 nel motore?
L'SMI20 è progettato per adattarsi al compartimento encoder dei servomotori Siemens compatibili — lo stesso compartimento che normalmente ospita il disco encoder e la scheda elettronica. L'installazione prevede la rimozione del coperchio encoder del motore, il montaggio del modulo SMI20 sul connettore dell'interfaccia encoder all'interno del motore, il passaggio del cavo DRIVE-CLiQ attraverso il pressacavo del motore e il rimontaggio del coperchio encoder.
Il motore deve essere compatibile con il fattore di forma SMI20 — non tutti i tipi di motore ospitano un modulo di tipo SMI.
I motori specifici compatibili con l'SMI20 sono elencati nel Manuale Motori SINAMICS S120 e nella documentazione SMI20.
D4: Qual è la lunghezza massima del cavo DRIVE-CLiQ tra l'SMI20 e l'unità di controllo S120?
La lunghezza massima del cavo DRIVE-CLiQ tra qualsiasi modulo sensore e l'unità di controllo S120 è di 100 metri utilizzando cavi DRIVE-CLiQ standard. Questo valore si applica ugualmente alle varianti SMI, SMC e SME.
All'interno di un quadro di macchina utensile in cui l'unità di controllo e il motore sono in stretta prossimità, la lunghezza effettiva è tipicamente molto inferiore — spesso da 2 a 5 metri dal motore al quadro.
Il limite di 100 metri supporta applicazioni in cui il quadro di azionamento è remoto dalla macchina, come nei sistemi a portale o nei grandi centri di lavorazione con una sala di azionamento centrale.
D5: L'SMI20 è elencato come avente revisioni successive dismesse. Cosa significa questo per l'approvvigionamento?
Il suffisso -5MA0 identifica una specifica revisione hardware dell'SMI20 nella famiglia di moduli sensore SINAMICS. Siemens introduce periodicamente nuove revisioni (-5MA1, -5MA2, ecc.) che incorporano miglioramenti hardware, specifiche estese o firmware aggiornato.
Le revisioni più vecchie vengono dismesse dalla produzione ma rimangono tipicamente intercambiabili con le revisioni più recenti nelle installazioni esistenti.
Per l'approvvigionamento di una revisione specifica per scopi di manutenzione, il mercato dell'usato industriale è la fonte principale per le revisioni dismesse.
Per le nuove costruzioni di macchine, dovrebbe essere specificata l'ultima revisione corrente dalla produzione Siemens.
Le matrici di compatibilità SINAMICS in Siemens Industry Online Support confermano quali revisioni SMI20 sono compatibili con ciascuna versione firmware S120.
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