Antriebssystem SD2S. High Speed PWM-Anwendungen. Leitfaden für die Inbetriebnahme

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1 Titel Antriebssystem SD2S High Speed PWM-Anwendungen Leitfaden für die Inbetriebnahme SIEB & MEYER AG Auf dem Schmaarkamp 21 * D Lüneburg * (Deutschland) Telefon: * Telefax: documentation@sieb-meyer.de Internet: SD2S High Speed PWM-Anwendungen

2 Copyright-Hinweis Originalbetriebsanleitung, Copyright 2009 SIEB & MEYER AG. Alle Rechte vorbehalten. Dieses Handbuch darf nur mit einer ausdrücklichen schriftlichen Genehmigung der SIEB & MEYER AG kopiert werden. Das gilt auch für Auszüge. Marken Alle in diesem Handbuch aufgeführten Produkt-, Schrift- und Firmennamen und Logos sind gegebenenfalls Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Firmen. Schlüsselnummer 036-servo_BED_SD2S-HSPWM/R001-SM-DE-hp/uh 05. Mai 2009 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

3 Inhalt Inhalt 1 Allgemeines Symbole Vorbereitung Anschlussbeispiel zxy Einspeisung Sicherheitskontakt Spindel Temperatursensor Drehzahlsensor Drosselmodule Analoger Sollwert Digitale Eingänge Notebook/ PC Softwarekonfiguration Installation Parametrierung Erstellen eines neuen Antriebsparametersatzes Erstellen eines neuen Spindelparametersatzes Motordaten Leistungsendstufe Stromreglerabgleich SD2S High Speed PWM-Anwendungen 3

4 Inhalt 4 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

5 1 Allgemeines Allgemeines Dieses Dokument stellt einen kompakten Leitfaden für die Inbetriebnahme eines SD2S-Gerätes für eine High Speed PWM-Applikation dar. Es ersetzt nicht die drivemaster2-anleitung und die Harwarebeschreibung des Gerätes. Für nähere Informationen sind diese heranzuziehen. 1.1 Symbole Die folgenden Symbole werden in dieser Dokumentation zu beschreibenden Zwekken verwendet. Technische Symbole und Zeichen werden als bekannt vorausgesetzt. Symbol Bedeutung Symbol für wichtige Hinweise, die unbedingt beachtet werden müssen. Eine Nichtbeachtung kann zu Verletzungen des Anwenders sowie zu Schäden am Gerät führen. Symbol für zusätzliche Hinweise im Umgang mit der Software. Symbol für einen Arbeitsschritt, der vom Anwender durchgeführt werden muss. 1.2 Vorbereitung Zur Inbetriebnahme sollte der Anwender folgende Dinge bereithalten: Antriebselektronik, z.b EC und Hardwarebeschreibung des Gerätes CD mit der drivemaster2-software und Dokumentation Laptop oder anderen PC Antriebsspindel Falls die CD nicht beiliegt oder die neuste Version der Software verwendet werden soll, kann diese im Download-Bereich der SIEB & MEYER-Webseite heruntergeladen werden: (Bitte melden Sie sich als Gast an.) SD2S High Speed PWM-Anwendungen 5

6 Allgemeines 6 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

7 2 Anschlussbeispiel zxy Anschlussbeispiel zxy Nach dem Auspacken der Komponenten müssen mindestens folgende Anschlüsse verdrahtet werden: Netzeinspeisung Sicherheitskontakt (Safety) Spindelanschluss Verbindung zum PC Zusätzlich ist eine ausreichende Erdung des Gehäuses und eine Schirmung der Anschlusskabel zu gewährleisten. Genauere Informationen sind in der Dokumentation EMV-gerechter Geräteaufbau zu finden. Achtung Lesen Sie die entsprechende Hardwarebeschreibung zu Ihrem Gerät und beachten Sie die darin enthaltenen Sicherheitshinweise. 2.1 Einspeisung Beachten Sie hierbei die zulässigen Netzformen. Genauere Informationen finden Sie in der Hardwaredokumentation und in der Dokumentation EMV-gerechter Geräteaufbau. 2.2 Sicherheitskontakt Wenn der Sicherheitskontakt nicht benötigt wird, müssen die Pins 1, 3 und 6 verbunden werden. SD2S High Speed PWM-Anwendungen 7

8 Anschlussbeispiel zxy 2.3 Spindel Temperatursensor Wählen Sie den anzuschließenden Motortemperatursensor auf der Seite Motor in der Software aus. Parametriebar ist PTC, NTC und KTY84. Der Temperatursensor wird wahlweise an Stecker X16 oder X17 angeschlossen Drehzahlsensor Mit dem Drehzahlsensor können die Zustände Drehzahl Null und Drehzahl erreicht erkannt werden. Parametrieren Sie den anzuschließenden Drehzahlsensor auf der Seite Motormesssystem entsprechend. Achtung Wählen Sie den verwendeten Drehzahlsensor in der Software aus bevor Sie ihn anschließen. Bei falscher Parametrierung in der Software kann der Drehzahlsensor zerstört werden, da die Spannungsversorgung entsprechend dieser Parametrierung aktiviert wird. Der Drehzahlsensor wird an Stecker X17 angeschlossen. 2.4 Drosselmodule Bei Synchronspindeln und Spindeln mit sehr niedriger Induktivität sollte eine Vorschlaltdrossel verwendet werden. Beispiel mit Drosselmodul : 8 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

9 Anschlussbeispiel zxy 2.5 Analoger Sollwert Der analoge Eingang ist als Differenzeingang ausgelegt. Die Skalierung kann über die Software eingestellt werden Digitale Eingänge Die Bedeutung der digitalen Eingänge wird über Parameter Digitale Eingänge in der drivemaster2-software konfiguriert. Standardmäßig sind die Eingänge wie folgt konfiguriert: D-IN0: Regler Ein D-IN1: Schnellhalt Typ 5 D-IN2: Betrieb freigeben (Start) D-IN3: Parametersatz Bit 0 D-IN4: Parametersatz Bit 1 D-IN5: Parametersatz Bit 2 D-IN6: Keine Funktion D-IN7: Keine Funktion D-IN8: Keine Funktion Für den Betrieb über die digitalen Ein-/Ausgänge und analoger Sollwertvorgabe müssen drei Eingänge mit +24 V beschaltet werden: D-IN0: D-IN1: D-IN2: zur Reglerfreigabe zur Freigabe des Schnellhaltekommandos zum Starten der Spindel SD2S High Speed PWM-Anwendungen 9

10 Anschlussbeispiel zxy 2.6 Notebook/ PC Für die Verbindung mit dem PC kann das Kabel K362103xxxR01 bestellt werden. Wenn der PC nicht über eine COM-Schnittstelle verfügt, kann die Verbindung über einen USB-COM-Umsetzer hergestellt werden. SIEB & MEYER bietet hierfür die Umsetzer und an. Zukünftig werden die Antriebe auch über eine USB-Schnittstelle verfügen. 10 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

11 3 Softwarekonfiguration Softwarekonfiguration 3.1 Installation Installieren Sie die drivemaster2-software von der mitgelieferten CD. Hierfür ist ein PC mit dem Betriebssystem Windows XP oder Wnindows Vista (32 Bit) mit ausreichend Festplattenspeicher erforderlich. Die Installation erfolgt weitgehend automatisch. Sie benötigen Administratorechte für die Installation. Dies ist vor allem bei der Installation des USB-Treibers zu beachten. Nach der Installation kann die drivemaster2-software gestartet werden. 3.2 Parametrierung Erstellen eines neuen Antriebsparametersatzes Erstellen eines neuen Projektes In einem Projekt werden ein oder mehrere Geräte mit den dazugehörigen Parametersätzen verwaltet und können zusammen abgespeichert werden. Ein Projekt kann entweder im Online-Betrieb durch das Suchen von Online-Geräten automatisch erstellt werden oder es wird mit Hilfe eines Assistenten manuell erstellt. Der Assistent wird über Projekt Projekt Wizard aufgerufen. Die Zusammenstellung der Geräte erfolgt menügeführt. Erstellen eines neuen Parametersatzes Nachdem die Software das Gerät erkannt hat bzw. es mit dem Projekt Wizard erstellt wurde, muss über Projekt Parameter neu erstellen ein neuer Parametersatz erstellt werden. Hierfür steht ein Assistent zur Verfügung, der Sie Schritt für Schritt durch die Parametrierung führt. Wählen Sie hierbei die Antriebsfunktion High Speed PWM Umrichter aus, damit der Antrieb als Umrichter arbeitet. Laden der Antriebsparameter Nach der Erstellung eines neuen Projektes und Eingabe der Motorparameter müssen die Parameter in den Antrieb geladen werden. Wählen Sie dazu einen der folgenden Menüpunkte: Lader Projekt in Antriebe schreiben : Das gesamte Projekt wird in den/die Antrieb(e) geschrieben. Lader Parameter in Antrieb schreiben : Die Motorparameter werden in den ausgewählten Antrieb geschrieben. SD2S High Speed PWM-Anwendungen 11

12 Softwarekonfiguration Erstellen eines neuen Spindelparametersatzes Motordaten Zunächst muss der entsprechende Motortyp ausgewählt werden. Die Antriebsfunktion High Speed PWM unterstützt die Modi Asynchronmotor rotativ und Synchronmotor rotativ. Folgende Motorparameter werden grundsätzlich für den Betrieb benötigt: Nennstrom Motordatenblatt Spitzenstrom Motordatenblatt, typisch: das 1,5...2-fache des Motornennstroms I²t-Zeit Motordatenblatt, typisch: 2 5 s Maximale Drehzahl Motordatenblatt Minimale Drehzahl Motordatenblatt, typisch: 0 10 % der Maximaldrehzahl Anzahl Polpaare Motordatenblatt Rotorzeitkonstante (nur Asynchronmotor) Motordatenblatt oder default (10 ms) Statorwiderstand (nur Synchronmotor) Motordatenblatt oder Ausmessen mit Multimeter Statorinduktivität (nur Synchronmotor) Motordatenblatt oder Ausmessen mit Multimeter Spannungskonstante (nur Synchronmotor für Wegkippüberwachung) Motordatenblatt 12 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

13 Softwarekonfiguration Leistungsendstufe Für jede Drehzahlskalierung wird eine gewisse Mindestschaltfrequenz benötigt. Diese Endstufenschaltfrequenz ist auch abhängig von der Polpaarzahl. n max x Polpaarzahl Endstufenschaltfrequenz /min (elektr.) 8 khz /min (elektr.) 16 khz /min (elektr.) 32 khz /min (elektr.) 64 khz /min (elektr.) 128 khz Beispiel : Maximaldrehzahl = /min Polzahl = 4 Polpaarzahl Polzahl = = 2 2 n max Polpaarzahl = = min min Endstufenschaltfrequenz = 64 khz Achtung Bei einer Änderung der Endstufenschaltfrequenz muss auch der Stromregler neu eingestellt werden! SD2S High Speed PWM-Anwendungen 13

14 Softwarekonfiguration Stromreglerabgleich Die Verstärkung K p und die Integrationszeitkonstante T n (Nachstellzeit) des Stromreglers können für Synchronmotoren anhand der Motorparameter eingestellt werden. Für Asynchronmotoren ist ein manueller Abgleich erforderlich. Manuelle Einstellung des Stromreglers Wenn keine Daten für einen Synchronmotor vorliegen oder es sich um einen Asynchronmotor handelt, kann der Stromregler auch manuell eingestellt werden. Für die manuelle Einstellung werden das drive-setup-tool und der Oscar benötigt. Beide Programme sind Bestandteil der drivemaster2-software und können von dort aus geöffnet werden. Im drive-setup-tool wird im Strommodus gearbeitet und ein Strom in Höhe des halben Nennstroms des Motors gewählt: Der Stromregler wird auf eine niedrige Verstärkung (z.b.: K p = 5 V Ā -- und eine sehr große Integrationszeit eingestellt (z.b.: T i = 500 ms). oder kleiner) Die Einstellungen werden in der drivemaster2-software unter Parameter Stromregler vorgenommen. Nach jeder Parameteränderung müssen die neuen Daten in den Antrieb geladen werden. Anschließend kann im Oscar die Sprungantwort aufgezeichnet werden. 14 High Speed PWM-Anwendungen SD2S

15 Softwarekonfiguration Der Oscar wird wie folgt eingestellt: CH1: I-Soll CH2: I-Ist Aufzeichnungszeit: 32 ms Triggerbedingung: Flanke+ Triggerschwelle: 2.0 A Eine einzelne Aufzeichnung wird mit der Schaltfläche Single Shot gestartet. Jetzt wird die Verstärkung erhöht, bis der Iststrom überschwingt. Dabei ist es nicht wichtig, dass der Iststrom noch nicht den Sollstrom erreicht hat. Dies wird später durch verändern der Integrationszeitkonstante (Nachstellzeit Tn) erreicht. SD2S High Speed PWM-Anwendungen 15

16 Softwarekonfiguration Anschließend wird die Verstärkung wieder verkleinert, bis der Iststrom gerade nicht mehr überschwingt. Damit ist die korrekte Verstärkung eingestellt. Dann wird die Integrationszeitkonstante verkleinert, bis der Iststrom wieder leicht überschwingt. Nun kann die Integrationszeitkonstante wieder erhöht werden, sodass der Iststrom gerade nicht mehr überschwingt. Damit ist auch die korrekte Integrationszeitkonstante eingestellt. Mit diesen Größen ist der Stromregler korrekt parametriert. Achtung Bei einer Änderung der Endstufenschaltfrequenz muss auch der Stromregler neu eingestellt werden! 16 High Speed PWM-Anwendungen SD2S