Perché l’inverter segnala un errore del servomotore Siemens? Le cause più comuni

Perché l’inverter segnala un errore dell’encoder del servomotore Siemens? Questa domanda si pone molto spesso nei reparti di manutenzione e tra gli ingegneri responsabili della diagnosi dei sistemi di azionamento. Nei moderni sistemi di controllo del movimento, il segnale dell’encoder è responsabile della determinazione accurata della posizione, della velocità e della direzione di rotazione del motore. Se un convertitore di frequenza o un servoazionamento segnala un errore dell’encoder, significa che il sistema ha perso informazioni affidabili sulla posizione dell’albero del motore.

Nei sistemi di azionamento come Siemens Simotics, l’encoder è uno degli elementi di feedback più importanti. Senza il suo corretto funzionamento, l’inverter non è in grado di controllare il funzionamento del motore, causando l’arresto della macchina, la perdita del movimento sincronizzato o gravi interruzioni del processo. Pertanto, gli errori dell’encoder sono tra i problemi più frequentemente analizzati nei sistemi di automazione industriale.

Nella pratica dell’assistenza di RGB Elektronika, questi errori si verificano più spesso in dispositivi come Simotics S: 1FK70, 1FK71, 1FT70 e Simotics M: 1PH81. Questi servomotori Siemens operano in applicazioni altamente dinamiche e di alta precisione, quindi anche piccoli disturbi al segnale dell’encoder possono causare l’arresto immediato della macchina o la comparsa di allarmi nei sistemi Sinamics.

Inoltre, è bene sapere che molte unità come Simotics S: 1FK70, 1FK71, 1FT70 e Simotics M: 1PH81 sono disponibili a magazzino. In caso di danni gravi, inoltre, è comune la possibilità di retrofittare le unità sostituendo il motore con un modello più recente, aumentando così l’affidabilità del sistema e riducendo il rischio di guasti futuri.

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Perché un inverter segnala un errore dell’encoder del servomotore Siemens: le cause più comuni negli azionamenti Sinamics e Siemens Simotics

Cause degli errori dell’encoder nei servoazionamenti Siemens (S120 / Sinamics)

Gli errori degli encoder sono tra le cause più comuni di fermo macchina. La loro diagnosi richiede di distinguere tra un guasto meccanico, un problema di trasmissione dei dati (nello standard DRIVE-CLiQ) e un guasto nell’elettronica di misura stessa.

Problemi di integrità del segnale e di cablaggio

Il motivo più comune per cui vengono segnalati gli errori è una comunicazione errata tra il motore e il modulo motore.

Interfaccia DRIVE-CLiQ: nei moderni motori Siemens, i dati di posizione vengono trasmessi digitalmente. Spine allentate, pin sporchi o schermatura del cavo danneggiata causano errori di checksum o cicli di comunicazione interrotti.

Errori di canale incrementali: Nei vecchi tipi di connessione, l’incrocio errato dei cavi provoca un errore immediato di “grandezza assurda” (sovravelocità o errore di inseguimento).

Problemi di contatto: gli errori casuali durante il movimento sono spesso dovuti a micro rotture nelle prese del motore, soprattutto in applicazioni altamente dinamiche.

Sovraccarico del motore: Un sovraccarico del motore può portare a una velocità inferiore a quella impostata e a un conseguente errore dell’encoder.

Freno difettoso: se il blocco del motore non viene rilasciato, l’inverter inizierà a segnalare errori di velocità zero basati sulle misurazioni dell’encoder.

Le cause più comuni degli errori dell’encoder nei servomotori Siemens

• danni al cavo DRIVE-CLiQ o interferenze nella trasmissione dei dati tra il drive e il motore
• pin del connettore sporchi o ossidati sul motore o sul modulo di azionamento
• danni all’elettronica dell’encoder causati da surriscaldamento o sovratensione
• connessioni allentate o microfratture nei connettori del segnale
• sovraccarico meccanico del motore che causa una discrepanza tra la velocità impostata e quella effettiva
• problemi al freno del motore con conseguente assenza di movimento nonostante il comando di guida

Come diagnosticare un errore dell’encoder nei sistemi Sinamics

• Verifica del cavo e della schermatura dell’interfaccia DRIVE-CLiQ
• Controllo dello stato dei pin del connettore del motore
• analisi dei registri diagnostici del sistema di trasmissione
• controllo della temperatura dell’avvolgimento e del carico del motore
• verifica dei parametri dell’encoder nella configurazione dell’azionamento

In molti casi, la diagnostica completa richiede l’uso di strumenti come Siemens Starter o TIA Portal e di banchi di prova specializzati progettati per testare i motori e i sistemi di azionamento Siemens.

Diagnostica degli encoder per i motori Simotics di Siemens – differenze di progettazione della serie Simotics

Le differenze nella struttura meccanica delle varie serie Siemens determinano l’approccio alla riparazione e alla diagnostica degli encoder. Questo vale sia per i classici motori sincroni che per i modelli più avanzati utilizzati nelle moderne applicazioni industriali.

Guasto dell’encoder nei motori Simotics S-1FK7 (1FK70, 1FK71)

La serie Simotics S-1FK7 (1FK70, 1FK71) è costituita da motori sincroni compatti ad alta dinamica (coppia da 0,18 a 48 Nm). Utilizzano un metodo di separazione meccanica dell’encoder dall’albero. Di conseguenza, l’encoder non è fissato rigidamente all’alloggiamento del motore, il che lo protegge dalle vibrazioni e dai carichi trasmessi dal sistema meccanico.

In caso di guasto dell’elettronica di misura, questo design consente di sostituire il modulo encoder in modo relativamente semplice. Di conseguenza, la riparazione del Simotics S-1FK7 è spesso possibile senza sostituire l’intero motore.

Guasto dell’encoder nei motori Simotics S-1FT7 (1FT70)

I Simotics S-1FT7 sono motori sincroni avanzati con magneti a terre rare utilizzati in applicazioni complesse come i centri di lavoro CNC. I motori sono dotati di encoder assoluti o incrementali e di sensori di temperatura dell’avvolgimento.

In molti casi, l’errore dell’encoder può essere un effetto secondario del surriscaldamento del motore. Se la temperatura dell’avvolgimento supera il valore consentito, possono verificarsi malfunzionamenti dell’elettronica di misura. Nei motori Simotics S-1FT7, l’encoder è spesso integrato nell’alloggiamento, quindi la sua sostituzione può richiedere strumenti specializzati.

Guasto dell’encoder nei motori Simotics M-1PH8 (1PH81)

I motori Simotics M-1PH8 (1PH81) sono unità mandrino ad alte prestazioni utilizzate nelle macchine utensili e nei sistemi di produzione che richiedono velocità molto elevate. Questa famiglia comprende motori sincroni, motori a riluttanza e motori a riluttanza sincroni.

Le unità della famiglia Simotics M-1PH8 raggiungono velocità molto elevate. Con parametri di questo tipo, anche una minima deviazione assiale dell’albero può causare interferenze con la lettura dell’encoder. Per questo motivo, la diagnosi di questi motori richiede spesso banchi di prova specializzati.

Quando è possibile riparare l’encoder e quando è necessario un aggiornamento dell’unità

• danni al cavo o al connettore – di solito è possibile una riparazione rapida
• guasto dell’elettronica dell’encoder – possibile sostituzione del modulo di misura
• Guasto meccanico dell’albero – è necessario il ricondizionamento del motore
• Usura meccanica dei motori ad alta velocità: spesso si consiglia di effettuare un retrofit.

Disponibilità di motori Siemens Simotics – consegna rapida e retrofit degli azionamenti

In caso di guasto, il tempo per ripristinare la produzione è un fattore chiave. Per questo motivo, alcuni modelli Siemens Simotics come Simotics S: 1FK70, 1FK71, 1FT70 e il mandrino Simotics M: 1PH81 sono disponibili a magazzino e possono essere consegnati in tempi brevissimi.

In questo modo è possibile sostituire rapidamente un azionamento difettoso o aggiornare il sistema di azionamento con un motore più recente e più efficiente. In molte applicazioni industriali, questo riduce significativamente i tempi di fermo macchina e aumenta l’affidabilità dell’intero sistema di azionamento.

Se un inverter segnala un guasto all’encoder in un sistema di azionamento Siemens, vale la pena di eseguire la diagnostica il prima possibile. In molti casi, una risposta rapida evita un guasto grave e un costoso fermo di produzione.

Gli specialisti di RGB Electronics si occupano della diagnosi, della riparazione e della vendita di unità di azionamento Siemens. Grazie a banchi di prova specializzati, è possibile verificare il funzionamento degli encoder, rigenerare i motori e fornire rapidamente nuove unità di azionamento.

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Bibliografia:

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