Schnell, bahngenau, universell Digitale Achscontroller der LPKF DAC1005-Reihe

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1 Schnell, bahngenau, universell Digitale Achscontroller der LPKF DAC1005-Reihe

2 Universelle Motorsteuerung Bei der Entwicklung von Anlagenkonzepten ist es ein großer Vorteil, wenn sich die Motor steuerungen unkompliziert und durchgängig integrieren lassen. Dabei soll die Steuerung die Entwicklungs budgets schonen und die Performance moderner Antriebs-Komponenten optimal unterstützen. Die Achscontroller der LPKF DAC1005er-Reihe wurden genau für diese Anforderungen entwickelt. Sie steuern präzise und schnell Linear- und Gleichstrom- sowie 2- oder 3-phasige Schrittmotoren. Leistung rauf, Kosten runter Allein oder im Netzwerk die einfache Integration der hochdynamischen DAC1005-Controller spart Zeit und Geld. Die Parametrierung erfolgt mittels bewährter LPKF Motion Tools intuitiv. Im Einsatz bewährt LPKFs umfangreiche Erfahrung bei der Entwicklung und Umsetzung anspruchsvoller Antriebs- und Maschinen konzepte ist in die LPKF-Achscontroller eingeflossen. Die hohe Zuverlässigkeit und praktische Modell-Varianten kennzeichnen die DAC1005er-Controller. Interfaces für z. B. Endschalter und Encoder sowie digitale und analoge Ein- und Ausgänge sind integriert Steuerung auch verteilter Regelungsvorgänge praktisch auf Knopfdruck. Hohe Regelgüte Leistungsfähige Algorithmen und hohe Abtastraten gewährleisten eine hervorragende Güte der Regelung. Sie bilden den Kern der kompakten digitalen Steuereinheiten. Reglertuning im Standardmodus wird mit Testsprüngen und entsprechenden Sprungantworten durchgeführt. Im modellbasierten Modus lassen sich das Einschwingen auf Sollpositionen und der Bahnverlauf noch weiter optimieren. Dafür ist ein extra Softwarepaket erhältlich. 2

3 LPKF DAC1005: Hervorragende Regler-Performance Einfache Integration und Inbetriebnahme Schnelle EtherCAT-Kommunikation Kostenoptimiert Dezentrale Maschinensteuerung mit DAC1005 Motor + Encoder Binäre Eingänge Binäre Ausgänge Motor + Encoder Binäre Eingänge PC DAC1005 DAC1005 EtherCAT oder CANopen SPS-Steuerung DAC1005 Binäres IO-Modul 2-Phasen- Schritt-Motor Binäre Eingänge Binäre Ausgänge High-Speed-Kommunikation Die DAC1005-Controller verfügen über performante Kommunikationsinterfaces und sind wahlweise mit Feldbusanbindungen an EtherCAT oder CANopen verfügbar. Die entsprechenden Interfaces des DAC1005 sind nach internationalen Standards zertifiziert. Dezentral angeordnete Achscontroller lassen sich zu einer hochgenauen Maschinensteuerung von Antriebsachsen, Motoren und weiteren binären oder analogen Aktoren bzw. Sensoren nahezu beliebig modular vernetzen. Typische Einsatzgebiete sind: Positionierantriebe schnelle, präzise Mess- und Kontrolleinrichtungen Automatisierungssysteme Software und Schulung Die LPKF-Controller werden mit leistungsfähigen Software-Tools ausgeliefert. Durch zahlreiche Assistenzfunktionen, z. B. für die Konfiguration der Achse, ist die Standardparametrierung verblüffend leicht. Auch bei der Analyse und Modellerstellung für eine modellbasierte Regelung unterstützt das optional erhältliche LPKF Controller Design Tool effizient und wirkungsvoll. Damit holen Anwender für ihr Maschinenkonzept in kurzer Zeit noch mehr heraus. Erfahrene Anwendungsingenieure machen die Einführung einfach, mit einer eintägigen Schulung. Insbesondere OEMs profitieren unabhängig vom konkreten Einsatzgebiet von der einfachen Inbetriebnahme über Feldbus und von flexiblen Topologien. 3

4 LPKF DAC1005 Werte, die überzeugen Die DAC1005-Controller übernehmen die komplette Achsregelung. Der integrierte Bahngenerator gibt die Sollwerte für die Positionsregelung vor, wobei die Geradeninterpolation unter Berücksichtigung der maximalen Achs- Geschwindigkeit und -Beschleunigung sowie des Rucks stattfindet. Die Servoregelung erfolgt als PID-Kaskade oder als modellbasierte Regelung (MMC). Dabei überwacht die proprietäre Bahnsteuerung während des gesamten Positioniervorganges die maximal zulässige Regelabweichung. Im Ergebnis setzt die Servoregelung mit den LPKF- Regelalgorithmen der DAC1005 Maßstäbe im Vergleich mit marktüblichen Standardprodukten. Im modellbasierten Modus können diese Werte mit Hilfe erprobter Softwaremodule sogar noch übertroffen werden. Die folgende Darstellung zeigt einen Positioniervorgang mit verschiedenen Achsreglern von 0 auf 20 mm mit 250 mm/s und 10 m/s 2 : Sehr geringe Regelabweichung bei Regelung mit einer Standard-PID-Kaskade von nur 8,7 µm (Marktstandard: 55 µm) Überragende Ergebnisse mittels modellbasierter Regelung mit maximal 1,3 µm Regelabweichung bezogen auf den gesamten Positioniervorgang Weg [mm] Positionsabweichung [µm] Sollposition s Beschleunigung a t [ms] Positioniervorgang von 0 20 mm mit 250 mm/s, 10 m/s 2, 1 m/s 2 /ms t [ms] Verlauf der Positionsabweichung während der Bewegung Vergleich 1 Vergleich 2 LPKF PID LPKF MMC Varianten im Überblick Die Achscontroller sind universell einsetzbar. Für verschiedene Anwendungsfälle stehen verschiedene Varianten zur Verfügung. Die geringe Größe ermöglicht den Anbau des Controllers auch unmittelbar an die zu bewegende Achse. 24/7 im industriellen Umfeld? Kein Problem für die Achscontroller DAC1005. Bezeichnung Ausgangsstrom kontinuierl. peak Kommunikation Montageart Artikelnummer DAC A 5 A CANopen, RS232 Montageplatte DAC1005-L 1 A 1 A CANopen, RS232 Montageplatte DAC1005-P 5 A 15 A CANopen, RS232 Montageplatte DAC1005-R 5 A 5 A CANopen, RS232 Railmounted (DIN-Rail 35) DAC1005-RL 1 A 1 A CANopen, RS232 Railmounted (DIN-Rail 35) DAC1005-RP 5 A 15 A CANopen, RS232 Railmounted (DIN-Rail 35) DAC1005-D 5 A 5 A CANopen, RS232 Montageplatte DAC1005-DL 1 A 1 A CANopen, RS232 Montageplatte DAC1005-ER 5 A 5 A EtherCAT, USB Railmounted (DIN-Rail 35) DAC1005-ERL 1 A 1 A EtherCAT, USB Railmounted (DIN-Rail 35) DAC1005-ERP 5 A 15 A EtherCAT, USB Railmounted (DIN-Rail 35)

5 Einbaumaße und Anschlussmöglichkeiten LPKF DAC * LPKF DAC1005-R LPKF DAC1005-D LPKF DAC1005-ER * Alle Maßangaben in Millimeter *Höhe einschließlich Montageplatte 5

6 Technische Daten DAC1005 / DAC1005-R / DAC1005-D / DAC1005-ER Parameter Min Nom Max Betriebsspannungen Logik und I/O-Port + I/O Voltage 12 V 24 V 28 V Motorkreis + Motor Voltage 12 V 48 V 100 V Leistungsaufnahme + I/O Voltage = + 24 V 1,5 VA* 2,8 VA** 36 VA*** Leistungsendstufe PWM-Frequenz 10 khz 20 khz 40 khz Tastperiode Stromregelung 25 µs 50 µs 100 µs Auflösung Strommessung 10 Bit Spannungsfestigkeit 100 V Encoderinterface Anschluss Inkrementalgeber oder analoger Encoder Anzahl 1 Interface Speisespannung Encoder 5 V, max. 800 ma Inkrementalgeber Signale (RS422) A, /A, B, /B, I, /I Eingangsspannung low 0 V 0,5 V Eingangsspannung high 2,5 V 5 V Eingangsfrequenz 0 Hz 1,25 MHz Auswertung 4-fach Analoger Encoder (Interpolator) Signale (differentiell) SIN, /SIN, COS, /COS, REF, /REF Eingangsspannung 0,6 V SS 1 V SS 1,2 V SS Eingangsfrequenz 0 Hz 120 khz Interpolation 4-fach 2048-fach Schrittmotorbetrieb Ansteuerung proprietär Auflösung entspricht 256-fachem Mikroschritt Servoregelung PID-Kaskade Tastperiode 200 µs Modellbasierter Regler ohne Notchfilter Tastperiode 250 µs Modellbasierter Regler mit Notchfilter Tastperiode 300 µs Bahngenerator Steuert 1 Achse Interpolationsarten lineare Bahninterpolation Interface für Endlagenschalter Unterstützte Endlagenschalter NPN, PNP, NC und NO Anzahl 2 Endlagenschalter Eingänge Single End Single-End-Eingang Eingangsspannung low 0 V 1 V Eingangsspannung high 2 V + I/O Voltage * Ohne externe Last ** Mit einem Encoder (+ 5 V / 0,2 A) *** Mit maximaler externer Last 6

7 DAC1005 / DAC1005-R / DAC1005-D / DAC1005-ER Parameter Min Nom Max Ein- / Ausgänge Digitale Eingänge Anzahl 4 Eingangsspannung low 0 V 0,8 V Eingangsspannung high 2 V 28 V Eingangsfrequenz 0 Hz 500 Hz Digitale Ausgänge Open Collector Anzahl 4 (kurzschlussfest und rückspeisefest) Ausgangsspannung low 0,2 V Ausgangsspannung high + I/O Voltage Ausgangsstrom 0,2 A 0,4 A Zulässige Rückspeisespannung 50 V Schaltfrequenz 0 Hz 1 MHz Ausgang 0 (PWM-Mode) PWM-Frequenz 5 khz PWM-Auflösung 16 Bit Analoge Eingänge Anzahl 3 Eingangsspannung 0 V 5 V Eingangsfrequenz 0 Hz 1 khz Auflösung 10 Bit Kommunikation RS232* (galvanisch entkoppelt) Anzahl 1 Baudrate 19,2 kbit/s 115,2 kbit/s** Protokoll ASCII oder proprietär CAN* (galvanisch entkoppelt) Anzahl 1 Baudrate 125 kbit/s 1 MBit/s** Protokoll CANopen (CiA 402) oder LocalCOM (proprietär) EtherCAT* Anzahl 1 Prozessdatenzykluszeit 500 µs 1500 µs Protokoll CoE (CiA 402) USB* Anzahl 1 Protokoll proprietär * Typabhängig siehe Tabelle Variantenübersicht auf S. 4 ** Werkseinstellung Mechanische Daten DAC1005 Abmessungen (B x H x T) 105 mm x 30 mm x 85 mm Gewicht ca. 300 g Schutzklasse IP 40 DAC1005-R Abmessungen (B x H x T) 46 mm x 123 mm x 95 mm Gewicht ca. 300 g Schutzklasse IP 40 DAC1005-D Abmessungen (B x H x T) 105 mm x 46 mm x 85 mm (125 mm x 50 mm x 85 mm inkl. Montageplatte) Gewicht ca. 300 g Schutzklasse IP 40 DAC1005-ER Abmessungen (B x H x T) 46 mm x 123 mm x 95 mm Gewicht ca. 300 g Schutzklasse IP 40 7

8 LPKF Laser & Electronics AG Die Antriebs- und Steuerungstechnik hat am LPKF-Standort in Suhl/Thüringen eine lange Tradition. Profitieren Sie von über 20 Jahren Erfahrung und von einem umfassenden Know-how. Seit 2012 ist dieser Bereich organisatorisch in der LPKF SolarQuipment GmbH, einer 100 % Tochter der LPKF Laser & Electronics AG, beheimatet. LPKF SolarQuipment GmbH Mittelbergstraße Suhl Deutschland Tel. +49 (3681) Fax +49 (3681) info.solar@lpkf.com LPKF Laser & Electronics AG (Hauptsitz) Osteriede Garbsen Deutschland Tel. +49 (5131) Fax +49 (5131) info@lpkf.com LPKF Laser & Electronics AG, LPKF behält sich das Recht vor, Spezifikationen und andere Produktinformationen ohne vorherige Ankündigung zu ändern. Systeme und Produkte, die von LPKF und ihren Tochtergesellschaften angeboten werden, unterliegen bereits erteilten sowie angemeldeten US- und anderen ausländischen Patenten. Produktnennungen dienen nur der Identifizierung und können Warenzeichen oder registrierte Markennamen der betreffenden Firmen sein. LPKF SolarQuipment GmbH, EK DE Technische Änderungen vorbehalten. Designänderungen vorbehalten.