Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik

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1 Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik Arbeitsbuch TP 1421 Mit CD-ROM Festo Didactic DE

2 Bestell-Nr.: Stand: 04/2010 Autoren: Frank Ebel, Markus Pany Grafik: Markus Pany Layout: 05/2010, Frank Ebel Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, 2013 Internet: Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG. Hinweis Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung IV Vorwort V Einleitung VII Arbeits- und Sicherheitshinweise VIII Trainingspaket Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik (TP 1421) IX Lernziele X Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben XI Gerätesatz Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik (TP 1421) XII Zuordnung von Komponenten und Aufgaben XII Hinweise für den Lehrer/Ausbilder XIII Struktur der Aufgaben XIV Inhalte der CD-ROM XV Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Aufbau eines Servomotorsystems 1 Aufgabe 2: Konfiguration und Inbetriebnahme eines Servomotorsystems 7 Aufgabe 3: Geschwindigkeitsregelung eines Servomotorsystems 19 Aufgabe 4: Referenzfahrt und Positionieren in einem Servomotorsystem 43 Aufgabe 5: Positionierbetrieb und Sequenzkontrolle 57 Aufgabe 6: Wegprogramm mit Satzverkettung 73 Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Aufbau eines Servomotorsystems 1 Aufgabe 2: Konfiguration und Inbetriebnahme eines Servomotorsystems 7 Aufgabe 3: Geschwindigkeitsregelung eines Servomotorsystems 19 Aufgabe 4: Referenzfahrt und Positionieren in einem Servomotorsystem 43 Aufgabe 5: Positionierbetrieb und Sequenzkontrolle 57 Aufgabe 6: Wegprogramm mit Satzverkettung 73 Festo Didactic GmbH & Co. KG III

4 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Trainingspaket Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. IV Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des Lernsystems: Technologieorientierte Trainingspakete Mechatronik und Fabrikautomation Prozessautomation und Regelungstechnik Robotino Lernen und forschen mit mobilen Robotern Hybride Lernfabriken Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik und elektrischen Antrieben. Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur: Hardware Teachware Software Seminare Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen zusammen. Die didaktisch-methodische Aufbereitung der Teachware ist auf die Trainings-Hardware abgestimmt. Die Teachware umfasst: Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen) Arbeitsbücher (mit praktischen Aufgaben, ergänzenden Hinweisen und Lösungen) Aufgabensammlungen (mit praktischen Aufgaben und ergänzenden Hinweisen) Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung) Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Aus dem Bereich Software werden Computer-Lernprogramme, Simulations-, Visualisierungs-, Projektierungs-, Konstruktions- und Programmiersoftware bereitgestellt. Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch? Dann senden Sie eine an: Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Trainingspaket TP 1421 behandelt das Thema Grundlagen der Servomotor- Antriebstechnik. Besonders hervorzuheben sind dabei die Inhalte Aufbau, Funktion, Anschluss, Einsatzgebiete und Steuerung eines Servomotorsystems auf der Grundlage der Anforderungen einer Anwendung. Voraussetzung für den Aufbau der Komponenten ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte, einem kurzschlusssicheren Netzgerät mit einer Ausgangsspannung von 24 V DC und einem kurzschlusssicheren Netzgerät mit einer Ausgangsspannung von 230 V AC. Mit dem Gerätesatz TP 1421 werden die Schaltungen der Aufgaben 1 bis 5 aufgebaut. Für die Aufgabe 6 benötigen Sie zusätzlich eine E/A-Simulationsbox und ein E/A-SysLinkkabel. Diese beiden Komponenten sind nicht im Gerätesatz enthalten. Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Sensoren, Antriebe, Motoren, Motorcontroller usw.) zur Verfügung. Festo Didactic GmbH & Co. KG VII

8 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt werden und sind umgehend zu beseitigen. Mechanik Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten. Elektrik Der Servomotorcontroller arbeitet mit einer Versorgungsspannung von V AC. Der Servomotorcontroller muss so an das Netz angeschlossen werden, dass er mit geeigneten Freischaltmitteln (z.b. Hauptschalter, Schütz, Leistungsschalter) vom Netz getrennt werden kann. Verwenden Sie in Steuerstromkreisen Kleinspannungen, maximal 24 V DC. Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand! Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. Befestigungstechnik Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (z.b. Wege-Ventile, Sensoren). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (z.b. Pneumatikzylinder). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter. Variante C, Schraubsystem Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte die selten von der Profilplatte gelöst werden (z.b. Einschaltventil mit Filterregelventil). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter befestigt. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Trainingspaket Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik (TP 1421) Das Trainingspaket TP 1421 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand dieses Paketes sind Servomotoren. Einzelne Komponenten aus dem Trainingspaket TP 1421 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Komponenten des TP 1421 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z.b. Sensoren, Antriebe, Motoren, Motorcontroller) Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 1421 besteht aus einem Arbeitsbuch. Das Arbeitsbuch enthält zu jeder der 6 Aufgaben die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe ist enthalten. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket und auf der CD-ROM zur Verfügung gestellt. Zum Trainingspaket TP 1421 steht die Festo Configuration Tool (FCT) Software zur Verfügung. Die FCT Software konfiguriert die benötigten Funktionen der elektrischen Antriebe. Die Antriebsfunktion wird durch die Funktionskette Controller-Motor-Achse realisiert. Die Software stimmt diese Komponenten aufeinander ab. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs, DVDs und Lernprogramme sowie die weitere Teachware werden in mehreren Sprachen angeboten. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Lernziele Servomotoren Sie kennen den sicheren Aufbau bzw. die Montage eines Servomotorsystems Sie kennen Grundlagen der Anschlusstechnik und Schaltungstechnik der eingesetzten Komponenten Sie kennen die sichere und korrekte Inbetriebnahme eines Servomotorsystems Sie kennen Grundlagen der Konfiguration und Parametrierung eines Servomotorsystems mittels Festo Configuration Tool (FCT) Sie können die Geschwindigkeit eines Servomotorsystems einstellen und regulieren Sie kennen Möglichkeiten unterschiedliche Beschleunigungen und Bremsverzögerungen mittels FCT einzustellen Sie kennen Grundlagen der Konfiguration und Aufzeichnung von Messdaten mittels FCT Sie können die Referenzfahrt in einem Servomotorsystem durchführen Sie können Positionen und Verfahrsätze einstellen, und Positionen wählen Sie können die Positioniervorgänge in einem Servomotorsystem mittels Sequenzkontrolle steuern. Sie können Verfahrsätze mittels FCT in einem Testzyklus überprüfen. Sie kennen die verschiedenen Betriebsarten eines Motorcontrollers Sie können ein Wegprogramm mit Verfahrsatzverkettung erstellen und steuern. Sie können Positionen teachen. X Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziel Aufgabe Sie kennen den sicheren Aufbau bzw. die Montage eines Servomotorsystems Sie kennen Grundlagen der Anschlusstechnik und Schaltungstechnik der eingesetzten Komponenten Sie kennen die sichere und korrekte Inbetriebnahme eines Servomotorsystems Sie kennen Grundlagen der Konfiguration und Parametrierung eines Servomotorsystems mittels Festo Configuration Tool (FCT) Sie können die Geschwindigkeit eines Servomotorsystems einstellen und regulieren Sie kennen Möglichkeiten unterschiedliche Beschleunigungen und Bremsverzögerungen mittels FCT einzustellen Sie kennen Grundlagen der Konfiguration und Aufzeichnung von Messdaten mittels FCT Sie können die Referenzfahrt in einem Servomotorsystem durchführen Sie können Positionen und Verfahrsätze einstellen, und Positionen wählen Sie können die Positioniervorgänge in einem Servomotorsystem mittels Sequenzkontrolle steuern. Sie können Verfahrsätze mittels FCT in einem Testzyklus überprüfen. Sie kennen die verschiedenen Betriebsarten eines Motorcontrollers Sie können ein Wegprogramm mit Verfahrsatzverkettung erstellen und steuern. Sie können Positionen teachen. Hinweis Für die Aufgabe 6 benötigen Sie zusätzlich eine E/A-Simulationsbox und ein E/A-SysLinkkabel. Diese beiden Komponenten sind nicht im Gerätesatz enthalten. Festo Didactic GmbH & Co. KG XI

12 Gerätesatz Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik (TP 1421) Der Gerätesatz Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik (TP 1421) vermittelt Kenntnisse über die Grundprinzipien und den Einsatz von Servomotoren. Er enthält alle Komponenten, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden. Zum Aufbau funktionsfähiger Schaltungen werden zusätzlich die Profilplatte, ein 24 V DC Netzgerät und ein 230 V AC Netzgerät benötigt. Komponente Bestell-Nr. Menge Servomotorcontroller CMMS-AS- (inkl. Schnittstellenkabel) 1 Servomotor EMMS-AS-55- (inkl. Anschlussleitungen) 1 Rotationsantrieb 1 Näherungsschalter, induktiv, M8 2 Anschlussleitung Sensor 2 Festo Configuration Tool Software 1 Zur Durchführung der Aufgabe 6 benötigen Sie zusätzlich die folgenden Komponenten. Komponente Bestell-Nr. Menge E/A-Simulationsbox (optional) 1 E/A-SysLinkkabel (optional) 1 Zuordnung von Komponenten und Aufgaben Aufgabe Komponente Servopositionierregler CMMS-AS Servomotor EMMS-AS Rotationsantrieb Induktiver Näherungsschalter M Anschlussleitung Sensor Festo Configuration Tool Software E/A-Simulationsbox 1 E/A-SysLinkkabel 1 Netzgerät 24 V DC Netzgerät 230 V AC XII Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Hinweise für den Lehrer/Ausbilder Lernziele Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Kennenlernen von Servomotoren sowie der praktische Aufbau des Servomotorsystems. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Auszubildende im Metall- oder Elektrobereich: ca. 1 Woche. Mit Facharbeiterausbildung: ca. 2 Tage. Komponenten des Gerätesatzes Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für die Aufgaben 1 bis 5 benötigen Sie nur Komponenten eines Gerätesatzes TP Für die Aufgabe 6 benötigen Sie zusätzlich eine E/A- Simulationsbox und ein E/A-SysLinkkabel. Diese beiden Komponenten sind nicht im Gerätesatz enthalten. Jede Aufgabe kann auf einer Schlitzmontageplatte oder einer Profilplatte mit mindestens 350 mm Breite aufgebaut werden. Kennzeichnungen in den Lösungsblättern Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt. Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet. Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt. Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer Messungen können von diesen Daten abweichen. Festo Didactic GmbH & Co. KG XIII

14 Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema Grundlagen der Servomotor-Antriebstechnik für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt. Ausbildungsberuf Lernfeld Thema Elektroniker/in für Automatisierungstechnik 1 Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen 3 Steuerungen analysieren und anpassen 6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen Mechatroniker/in 3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer Aspekte 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme 11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung Industriemechaniker 10 Herstellen und in Betrieb nehmen von technischen Systemen Struktur der Aufgaben Alle 6 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Lageplan Projektauftrag Arbeitshilfen Arbeitsblätter XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Inhalte der CD-ROM Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung. Die CD-ROM enthält folgende Ordner: Bedienungsanleitungen Datenblätter Produktinformationen Softwaretools Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten. Datenblätter Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspakets stehen als pdf-dateien zur Verfügung. Produktinformationen Für ausgesuchte Komponenten erhalten Sie Produktinformationen des Herstellers. Die Darstellung und Beschreibung der Komponenten in dieser Form soll zeigen, wie diese Komponenten in einem industriellen Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden Sie hier ergänzende Informationen zu den Komponenten. Softwaretools Die Softwaretools, die zum Bearbeiten von einzelnen Aufgaben erforderlich sind, werden Ihnen auf der CD- ROM zur Verfügung gestellt. Hinweis Aktualisierungen und weitere Softwaretools finden Sie im Internet: > Engineering > Auswahl & Dimensionierung. Festo Didactic GmbH & Co. KG XV

16 XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG

17 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben kennen Sie den sicheren Aufbau bzw. die Montage eines Servomotorsystems kennen Sie Grundlagen der Anschlusstechnik und Schaltungstechnik der eingesetzten Komponenten Problemstellung Aus einzelnen Komponenten soll ein Servomotorsystem aufgebaut werden. Dazu müssen Motorcontroller, Servomotor, Rotationsantrieb, Signaleingabe und Näherungsschalter korrekt angeschlossen bzw. miteinander verbunden werden, um ein sicheres Gesamtsystem zu erreichen. Lageplan Servomotorsystem Festo Didactic GmbH & Co. KG

18 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Projektauftrag 1. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion der eingesetzten Komponenten. 2. Verbinden Sie die Baugruppen zu einem sicheren Gesamtsystem. Arbeitshilfen Datenblätter Bedienungsanleitungen Warnung Die elektrische Spannungsversorgung ist erst einzuschalten, nachdem alle Anschlüsse hergestellt und kontrolliert sind. Nach Abschluss der Aufgabe ist die Spannungsversorgung wieder auszuschalten, bevor die Komponenten abgebaut werden. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Beschreiben der Funktion Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des induktiven Näherungsschalters. Parameter Wert Erfassungsbereich/Bemessungsschaltabstand 1,5 mm Wiederholgenauigkeit 0,07 mm Betriebsspannung V DC Schaltausgang N.C., Öffner Schaltfrequenz 5000 Hz Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des Servomotors. Parameter Wert Nennspannung 360 V DC Nenndrehmoment 0,68 Nm Nenndrehzahl 6600 U/min Stillstandsdrehmoment 0,98 Nm Motorkonstante 0,558 Nm/A Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des Motorcontrollers. Parameter Wert Versorgungsspannung [X9] 1-phasig/ VAC Nennausgangsstrom [X9] 3 A Ausgangsspannung [X6] 320 V Anzahl digitale Schaltausgänge [X1] 4 Signalpegel analoge Eingänge [X1] V Festo Didactic GmbH & Co. KG

20 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Aufbau des Gesamtsystems 1. Motor anschließen Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist. Hauptschalter Energieversorgung in Position OFF/AUS 24 V Netzgerät ist ausgeschaltet Befestigen Sie den Motor mittels der Feststellschrauben an dem Rotationsantrieb und montieren Sie die Baugruppe auf die Profilplatte. Verbinden Sie das Motorkabel und das Drehgeberkabel mit der Controllereinheit. Stecker des Motorkabels in die Buchse [X6] der Controllereinheit stecken und festdrehen. D-Sub-Stecker in Buchse [X2] des Controllers stecken und Verriegelungsschrauben festdrehen. Montieren Sie die Näherungsschalter in der Sensoraufnahme des Rotationsantriebs. Verbinden Sie die Näherungsschalter über Sensorleitungen mit der Controllereinheit (D in 6-Limit0/D in 7-Limit1). Hinweis Die Endlagenerfassung kann mit Sensoren oder mittels Signalschalter erfolgen. 2. Motorcontroller anschließen Verbinden Sie die Controllereinheit und die Hauptenergieversorgung mittels 4 mm Sicherheits- Steckverbindungen. Verbinden Sie die Controllereinheit und das 24 V Netzgerät mittels 4 mm Sicherheits- Steckverbindungen. 3. PC anschließen Verbinden Sie die Controllereinheit und den PC mit dem seriellen Schnittstellenkabel. D-Sub-Stecker des seriellen Kabels in Buchse [X5] RS232/COM des Motorcontrollers stecken und Verriegelungsschrauben festdrehen 4. Betriebsbereitschaft überprüfen Stellen Sie sicher, dass der Reglerfreigabeschalter Controller Enable ausgeschaltet ist. Überprüfen Sie nochmals alle Steckverbindungen. Schalten Sie die Spannungsversorgung der Geräte ein. Die READY-LED an der Frontseite des Motorcontrollers sollte jetzt aufleuchten. 5. System und Energieversorgung abschalten Schalten Sie Power Enable, Controller Enable, Stopp, Start in die Position AUS/OFF (Schalter oben). 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Überprüfen Sie die Schalter der Signaleingabe. Signalschalter Limit0 und Limit1 sind in Position OFF/AUS (Schalter oben) Potenziometerschalter A in 0 ist in Position 0 Wahlschalter Satzselektion ist in Position 0 Wahlschalter Analog/Digital ist in Position Digital (Schalter unten) Wahlschalter Intern/Extern ist in Position Intern (Schalter oben) Schalten Sie das 24 V DC Netzgerät und den Hauptschalter der Energieversorgung (230 V AC) ab. Hinweis Über die D-Sub-Buchse [X1] können externe Analogsignale vom Controller erfasst bzw. ausgegeben werden. Die analoge Sollwertvorgabe per Hand erfolgt mittels Potenziometerschalter A in 0. Stellen Sie sicher, dass der Wahlschalter Intern/Extern in Position Intern (Schalter oben) steht! Leuchtet die READY-LED nicht, liegt eine Störung vor. Wenn die Segment-Anzeige eine Ziffernfolge anzeigt, handelt es sich um eine Fehlermeldung, deren Ursache Sie beheben müssen. Lesen Sie in diesem Fall im Kapitel 8.2 Betriebsart- und Störungsmeldungen im Handbuch Motorcontroller CMMS-AS-. Festo Didactic GmbH & Co. KG

22 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Aufbau eines Servomotorsystems 1 Aufgabe 2: Konfiguration und Inbetriebnahme eines Servomotorsystems 7 Aufgabe 3: Geschwindigkeitsregelung eines Servomotorsystems 19 Aufgabe 4: Referenzfahrt und Positionieren in einem Servomotorsystem 43 Aufgabe 5: Positionierbetrieb und Sequenzkontrolle 57 Aufgabe 6: Wegprogramm mit Satzverkettung 73 Festo Didactic GmbH & Co. KG I

24 II Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben kennen Sie den sicheren Aufbau bzw. die Montage eines Servomotorsystems kennen Sie Grundlagen der Anschlusstechnik und Schaltungstechnik der eingesetzten Komponenten Problemstellung Aus einzelnen Komponenten soll ein Servomotorsystem aufgebaut werden. Dazu müssen Motorcontroller, Servomotor, Rotationsantrieb, Signaleingabe und Näherungsschalter korrekt angeschlossen bzw. miteinander verbunden werden, um ein sicheres Gesamtsystem zu erreichen. Lageplan Servomotorsystem Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Projektauftrag 1. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion der eingesetzten Komponenten. 2. Verbinden Sie die Baugruppen zu einem sicheren Gesamtsystem. Arbeitshilfen Datenblätter Bedienungsanleitungen Warnung Die elektrische Spannungsversorgung ist erst einzuschalten, nachdem alle Anschlüsse hergestellt und kontrolliert sind. Nach Abschluss der Aufgabe ist die Spannungsversorgung wieder auszuschalten, bevor die Komponenten abgebaut werden. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

27 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Beschreiben der Funktion Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des induktiven Näherungsschalters. Parameter Wert Erfassungsbereich/Bemessungsschaltabstand Wiederholgenauigkeit Betriebsspannung Schaltausgang Schaltfrequenz Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des Servomotors. Parameter Wert Nennspannung Nenndrehmoment Nenndrehzahl Stillstandsdrehmoment Motorkonstante Füllen Sie die folgende Tabelle vollständig aus. Entnehmen Sie die erforderlichen Daten dem Datenblatt des Motorcontrollers. Parameter Wert Versorgungsspannung [X9] Nennausgangsstrom [X9] Ausgangsspannung [X6] Anzahl digitale Schaltausgänge [X1] Signalpegel analoge Eingänge [X1] Festo Didactic GmbH & Co. KG

28 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Aufbau des Gesamtsystems 1. Motor anschließen Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist. Hauptschalter Energieversorgung in Position OFF/AUS 24 V Netzgerät ist ausgeschaltet Befestigen Sie den Motor mittels der Feststellschrauben an dem Rotationsantrieb und montieren Sie die Baugruppe auf die Profilplatte. Verbinden Sie das Motorkabel und das Drehgeberkabel mit der Controllereinheit. Stecker des Motorkabels in die Buchse [X6] der Controllereinheit stecken und festdrehen. D-Sub-Stecker in Buchse [X2] des Controllers stecken und Verriegelungsschrauben festdrehen. Montieren Sie die Näherungsschalter in der Sensoraufnahme des Rotationsantriebs. Verbinden Sie die Näherungsschalter über Sensorleitungen mit der Controllereinheit (D in 6-Limit0/D in 7-Limit1). Hinweis Die Endlagenerfassung kann mit Sensoren oder mittels Signalschalter erfolgen. 2. Motorcontroller anschließen Verbinden Sie die Controllereinheit und die Hauptenergieversorgung mittels 4 mm Sicherheits- Steckverbindungen. Verbinden Sie die Controllereinheit und das 24 V Netzgerät mittels 4 mm Sicherheits- Steckverbindungen. 3. PC anschließen Verbinden Sie die Controllereinheit und den PC mit dem seriellen Schnittstellenkabel. D-Sub-Stecker des seriellen Kabels in Buchse [X5] RS232/COM des Motorcontrollers stecken und Verriegelungsschrauben festdrehen 4. Betriebsbereitschaft überprüfen Stellen Sie sicher, dass der Reglerfreigabeschalter Controller Enable ausgeschaltet ist. Überprüfen Sie nochmals alle Steckverbindungen. Schalten Sie die Spannungsversorgung der Geräte ein. Die READY-LED an der Frontseite des Motorcontrollers sollte jetzt aufleuchten. 5. System und Energieversorgung abschalten Schalten Sie Power Enable, Controller Enable, Stopp, Start in die Position AUS/OFF (Schalter oben). 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

29 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems Überprüfen Sie die Schalter der Signaleingabe. Signalschalter Limit0 und Limit1 sind in Position OFF/AUS (Schalter oben) Potenziometerschalter A in 0 ist in Position 0 Wahlschalter Satzselektion ist in Position 0 Wahlschalter Analog/Digital ist in Position Digital (Schalter unten) Wahlschalter Intern/Extern ist in Position Intern (Schalter oben) Schalten Sie das 24 V DC Netzgerät und den Hauptschalter der Energieversorgung (230 V AC) ab. Hinweis Über die D-Sub-Buchse [X1] können externe Analogsignale vom Controller erfasst bzw. ausgegeben werden. Die analoge Sollwertvorgabe per Hand erfolgt mittels Potenziometerschalter A in 0. Stellen Sie sicher, dass der Wahlschalter Intern/Extern in Position Intern (Schalter oben) steht! Leuchtet die READY-LED nicht, liegt eine Störung vor. Wenn die Segment-Anzeige eine Ziffernfolge anzeigt, handelt es sich um eine Fehlermeldung, deren Ursache Sie beheben müssen. Lesen Sie in diesem Fall im Kapitel 8.2 Betriebsart- und Störungsmeldungen im Handbuch Motorcontroller CMMS-AS-. Festo Didactic GmbH & Co. KG

30 Aufgabe 1 Aufbau eines Servomotorsystems 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG