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antriebstechnik 7/2017

antriebstechnik 7/2017

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN 02 Regelkreis mit doppelter Rückführung 03 Lineares Antriebssystem Algorithmus zur Oberschwingungskompensation kann Störungen beheben, die einem reproduzierbaren Muster innerhalb eines Verfahrwegs bei Linearmotoren oder einer Umdrehung bei Drehmotoren folgen. Bevor der Algorithmus angewendet wird, ist es wichtig, die Störquelle ordnungsgemäß zu bestimmen, damit die richtige Art der Oberschwingungskompensation verwendet werden kann. Wenn in einem System eine Resolverrückführung verwendet und ein Muster mit zwei Störungen pro Zyklus erkannt wird, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit eine rückführungsbasierte Oberschwingungskompensation erforderlich. Korrektur per Fehlerzuordnung Einige reproduzierbare Positionsfehler können nicht per analytischem Ausdruck korrigiert werden. Antriebssysteme verlieren ihre Genauigkeit möglicherweise nur an wenigen Punkten entlang des Verfahrweges und benötigen auch nur dort eine Korrektur. Für derartige Fehler kann eine externe Messeinrichtung dazu verwendet werden, eine Fehlerzuordnungstabelle zu generieren, die dann vom Antrieb dazu verwendet wird, Fehler an bestimmten Punkten zu korrigieren. So kann z. B. die Position der Last auf einer linearen Achse mit einem Laser-Interferometer gemessen werden. Der Einfachheit halber wird für das Beispiel davon ausgegangen, dass der Verfahrweg entlang der Achse einen Meter beträgt. Die Antriebssoftware sendet einen Befehl, dass der Motor in Intervallen von 100 mm entlang der Achse verfahren soll, wobei er 10 Positionen durchläuft. Während der Motor die Last bewegt, misst das Interferometer die Strecke, die die Last zurückgelegt hat. Diese wird an jedem Punkt mit der Geberposition verglichen. Die Abweichung zwischen diesen beiden Werten ist der Positionsfehler. Sobald eine Fehlerzuordnung generiert wurde, wird sie im nicht-flüchtigen Speicher des Antriebs gespeichert, und es kann eine Fehlerkorrekturfunktion im Antrieb aktiviert werden. Ein Algorithmus interpoliert zwischen Punkten. Um den Linearantrieb in diesem Beispiel an einen 275 mm vom Ursprung entfernten Punkt zu verfahren, wählt der Regler die beiden nächstgelegenen Datenpunkte (200 und 300 mm) in der Nachschlagetabelle aus, und berechnet den Korrekturwert für den Punkt bei 275 mm. Der Vorteil dieser Methode zur Fehlerkorrektur, die von den Servoantrieben CD- HD2 ausgeführt werden kann, besteht darin, dass der Antrieb basierend auf der Ist-Position einen Korrekturwert in Echtzeit abrufen und die Korrektur während des laufenden Betriebs anwenden kann. Sobald die Korrektur implementiert wurde, wird der Fehler vernachlässigbar, und ein zusätzliches Positionsrückführsystem ist nicht mehr erforderlich. Regelung mit zwei Regelkreisen Um zufällige, nicht-reproduzierbare Fehler auszugleichen, benötigt das lineare Antriebssystem eine Methode zum Erkennen von Fehlern und zum Melden der Fehler an den Antrieb während des Betriebs. Eine effektive und relativ kostengünstige Methode zum Beheben von nicht-reproduzierbaren Fehlern ist das Installieren eines zweiten Gebers im Antriebssystem – und zwar an der Last. Der zweite Geber ermöglicht eine präzise Positions-Rückführung in Echtzeit, sodass Abweichungen im Antriebssystem korrigiert werden können. Die Servotronix-Firmware im Servoantrieb CDHD2 bietet einen Regelkreis mit dualer Rückführung. Bei einer Anwendung mit zwei Regelkreisen wird die Motorrückführung für den Geschwindigkeitsregelkreis und die Kommutierung verwendet, während die sekundäre Rückführung für den Positionsregelkreis verwendet wird. Der Antrieb CDHD2 unterstützt diverssekundäre Rückführsysteme wie Inkrementalgeber und serielle Geber sowie analoge Positionsrückführungssysteme. Bei der Konfiguration mit zwei Regelkreisen ist eine Skalierung der sekundären Rückführung relativ zur Motorrückführung erforderlich zudem wird eine Optimierungsmethode, wie in der Abbildung dargestellt, eingesetzt. Regelkreis mit doppelter Rückführung Der Regelkreis mit doppelter Rückführung von Servotronix wurde in einer Reihe von PET-/CT-Scannern zur klinischen Bildgebung von GE Healthcare implementiert, in denen der Patiententisch mechanisch über eine Kugelumlaufspindel angetrieben wird. Um den Auswirkungen des Spiels in dem Scannersystem entgegenzuwirken, wurden zwei Geber in die Achse eingebunden. Der Geber für die Positionsrückführung ist am Motor montiert, während ein zweiter Rückführungsgeber die Last überwacht. Durch die Regelung mit zwei Regelkreisen konnte ein sanfterer Betrieb und eine genauere Positionierung des Bildgebungssystems erreicht werden. Zudem ermöglicht die Regelung eine Sicherheitsfunktion durch Erkennen eines Lastwegfalls oder einer Kollision. Jede Maschinenanwendung mit linearem Antriebssystem stellt Herausforderungen dar und erfordert einzigartige Lösungen. Dank der Vielseitigkeit der CDHD2-Antriebe können Kunden eine Methode zur Fehlerkorrektur – wie die Regelung mit zwei Regelkreisen, die Oberschwingungskompensation oder die Fehlerzuordnung – implementieren, mit der die höchste Genauigkeit und Leistungsfähigkeit von Maschinen erreicht werden kann. www.servotronix.com 32 antriebstechnik 7/2017

Transparenz in der Motorüberwachung Mit neuen Strom-/Spannungserfassungsmodulen für das Motormanagement-System Simocode Pro V verbessert Siemens die Messgenauigkeit und Energietransparenz zur Motorüberwachung. Die gewonnenen Daten werden in Energiemanagement- oder Leitsystemen zur genaueren Auswertung und Steuerung der Energieflüsse genutzt. Die Module bieten eine hohe Messgenauigkeit bei Strom, Spannung und Leistung sowie einen weiten Messbereich in den Varianten bis 115 A. Über die Software Simocode ES V14 stehen Daten sowie Messwerte auch im Engineering Framework TIA Portal zur Verfügung. Neben der Anbindung über Profibus, Modbus oder Ethernet/IP kann die Vielzahl an Daten aus dem Motormanagement- System per Profinet und der integrierten OPC-UA- Schnittstelle nicht nur an überlagerte Prozessleitsysteme weitergeleitet werden, sondern auch anlagenweit in Cloud-basierte Lösungen wie Mindsphere übertragen werden. HAT DIE LÖSUNG FÜR IHRE ANTRIEBSTECHNIK T ECHNIK www.siemens.de Neues Motorsteuerungs-Entwicklungskit RS Components (RS) hat neue Motorsteuerungs-Kit-Lösungen von Cypress Semiconductor Corp. ins Sortiment aufgenommen. Die Kits ermöglichen die einfache Konstruktion, Konfiguration und Auswertung von fortschrittlichen DC-Motorsteuerungslösungen. Das neue Cypress CY8CKIT-037 PSoC 4 Microcontroller Motorsteuerungs-Evaluationskit ist für den Einsatz mit dem Cypress CY8CKIT-042 PSoC 4 MCU Pioneer Kit konzipiert. Das Kit spricht eine ganze Reihe unterschiedlicher Motorenkonzepte wie BLDC-Motoren, PMSM und Schrittmotoren an. Es unterstützt mit vier verschiedenen BLDC-Motorsteuerungs-Techniken mehrere Betriebsarten wie Single-Shunt und sensorlose FOC, sensible oder sensorlose BLDC-Motorsteuerung sowie auch die Schrittmotorsteuerung. Das PSoC 4 Motor Control Evaluierungskit umfasst: Motorsteuerplatine, 24 V/2 A- Netzteiladapter, Schraubendreher, BLDC-Motor mit sinusförmiger Rücken-EMF, Typ-A bis Mini-B USB-Kabel, Konfigurationsbrücken, 2,5 A Sicherung und eine Kurzanleitung. Das PSOC 4 Pioneer Kit besteht aus dem Pioneer PSoC Board, USB Standard Typ-A- bis Mini-B-Kabel, Überbrückungsdrähten und einer Kurzanleitung. de.rs-online.com Offene, Linux-basierte Multiachs-Steuerung Rexroth erweitert das Portfolio von Hochleistungssteuerungen um eine offene, Linux-basierte Variante. Die Motion Control NY4114 nutzt IT-Standards wie die Eclipse-Entwicklungsumgebung mit der Programmierung in C und fügt sich über eine offene Ethernet-basierte Kommunikation in vernetzte Industrie-4.0-Umgebungen ein. Die modulare Multiachs-Steuerung führt die Lageregelung von Servound Schrittmotoren mit 32 kHz aus und verarbeitet gleichzeitig E/A-Signale. Die Steuerung verbindet eine präzise, dynamische Bewegungssteuerung mit etablierten IT-Standards. Damit fügt sie sich schnell in neue, vernetzte Umgebungen ein und verkürzt die Markteinführungszeiten für neue Lösungen. Antriebsmodule ermöglichen eine Zwischenkreisspannung für Schritt- und Servomotoren von 15 bis 150 VDC. Kernstück der Steuerung sind Mehrkernprozessoren mit 1 GB Arbeitsspeicher. Die Programmierung erfolgt über die Eclipse-Entwicklungsumgebung mit C und C++. Zusätzlich steht eine Entwicklungsumgebung auf Basis von Visual Studio mit C, C++ und .NET-Programmierung zur Verfügung. www.boschrexroth.com Steuerungen Servoantriebe Servomotoren HMI Panels/Terminals Schrittmotoren Absolutwertgeber www.servotronix.com Tel.: +49 (0) 215 / 313 98 58

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