Gearing Mode - Was geht, was geht nicht?

Transkript

1 APPLICATIONNOTE 109 Gearing Mode - Was geh, was geh nich? Zusammenfassung In Ferigungsanlangen müssen Anriebe zum Teil winkelsynchron bereiben werden, beispielsweise in Konfiguraionen wie in Abbildung 1: Förderband mi mehreren Anrieben. Es wird beschrieben, wie sich dies mi Faulhaber-Anrieben implemenieren läss Beriff Faulhaber Moion Conroller der Generaion V2.5 mi RS232-Schniselle. Beschreibung Wenn mehrere Achsen winkelsynchron berieben werden müssen, biee sich dazu der Gearin- Mode oder der Seppermode der Faulhaber MoionConrol Syseme an. Beispiele sind z.b. Fördereinrichungen wie in Abbildung Abbildung 1: Förderband mi mehreren Anrieben Je nach Ar der Anseuerung der verwendeen Anriebe ergeben sich unerschiedliche zum Teil deulich unerschiedliche Beriebseigenschafen: Anwendung Elekronische Welle Maser-Slave Saionär gleiche Drehzahl geh mi Einschränkungen Winkelsynchroner Berieb geh geh nich Feser winkelsynchroner Berieb ( elekronische Welle ) Ein sreng winkelsynchroner Berieb der en kann erreich werden, wenn die Regelungen vergleichbar eingesell sind und alle Anriebe den gleichen Winkelsollwer als Vorgabe erhalen (Abbildung 2) Seie 1 von 5

2 Lageregler Lageregler "Elekronische Welle" : Encoder A/B Maserseuerung Abbildung 2: Synchronberieb im Gearing Mode als elekronische Welle (sarre Kopplung) Voraussezung dafür is, dass alle Anriebe im Gearing Mode konfigurier sind und eine überlagere Seuerung allen Anrieben gemeinsam den jeweiligen Sollwer über ein Paar von Quadraursignalen vorgib. Alernaiv können die Anriebe auch im Seppermode konfigurier sein und der Sollwer über ein Frequenzsignal vorgegeben sein. Wichig is aber, dass alle synchron zu bereibenden Anriebe in der gleichen Beriebsar am gleichen Sollwer laufen. Weiche Kopplung (Maser-Slave) Wenn zwei Anriebe im Rahmen von Verfahrvorgängen lediglich die gleiche Endposiion erreichen sollen, während des Verfahrvorgangs aber ein Schlupf zwischen den Winkellagen der Anriebe olerier werden kann, können die Anriebe auch im Maser-Slave Berieb konfigurier werden (Abbildung 3). Faulhaber Applicaion Noe 109 Seie 2 von 5

3 Lageregler IE Lageregler Abbildung 3: Maser Slave Berieb von zwei Achsen (weiche Kopplung) Konfiguraion des Masers In dem Fall wird der des Maseranriebs mi einem Encoder ausgeführ. Diese Encodersignale können im Maser auch als lagegeber z.b. bei DC Anrieben oder bei Anrieben im ENC Mode verwende werden. Es kann ab auch, wie gezeichne, der Maser über analoge signale als geber berieben werden. Es spiel für die Anwendung keine Rolle, in welcher Beriebsar (Lage- oder Drehzahlregelung) der Maser verwende wird. Konfiguraion des Slaves Als geber des Slaveanriebs kommen bei en die signale, bei DC en der Encoder zum Einsaz. Die Sollwervorgabe für den Slave erfolg im Gearingmode über die Encodersignale des Maseranriebs. Abschäzung der Winkelabweichung zwischen Maser und Slave In einer Maser/Slave Konfiguraion ergib sich im Verfahrberieb ein Winkelversaz zwischen dem Maser und dem immer nacheilenden Slave. Ursache is die unerschiedliche Verwendung der Lageinformaion des Masers in den beiden Anrieben (Abbildung 4), der sich einsellende Effek is als Schleppfehler bekann. Enscheidend is, dass im Gearing- oder Seppermode der Geschwindigkeissollwer n* über den Lageregler aus der Abweichung zwischen der Is- und der Solllage ermiel wird: * PP PP n Slave Lagesollwer Lageiswer Schleppfeh ler (1) k k Islage is die Lage des Slaveanriebs, Solllage die Lage des Maseranriebs. Der Fakor k is eine inerne Skalierung des Reglerparameers PP. Für analoge sensoren is k = 32, für Anriebe mi Encodern häng der Zahlenwer von k von der Encoderauflösung ab. Faulhaber Applicaion Noe 109 Seie 3 von 5

4 Der resulierende Schleppfehler in umdrehungen is unabhängig von der Encoderauflösung jeweils vergleichbar. a U 2 s AC D v [rpm] SP Geschwindigkei des Maseranriebs Geschwindigkei des Slaveanriebs Pos Lage des Maseranriebs Schleppfehler Lage des Slaveanriebs Abbildung 4: Geschwindigkei und Lage von Maser und Slave Beispielrechnung: In einem Ablauf wird eine Zei lang saionär mi 3000 rpm gefahren. Als Slavemoor wird ein BL mi analogen sensoren verwende, die resulierenden Encoderauflösung is dann 3000 Inkremene / Umdrehung. Als Proporionalversärkung is PP = 10 eingesell. Saionär werden dann sowohl Maser als auch Slave mi 3000 rpm fahren. Es is dann: 3000rpm n * Slave PP 10 Solllage Islage k 32 Schleppfehler Der Schleppfehler ergib sich dann zu 9600 Inkremene ensprechend 3,2 Umdrehungen! Einflussgrößen Zur Beeinflussung des Schleppfehlers seh eigenlich nur die Proporionalversärkung des Lagereglers (PP) zur Verfügung. Wird diese mi dem Ziel den Schleppfehler zu minieren zu hoch eingesell, kann der Anrieb überschwingen oder insabil werden. Einer Konfiguraion über eine elekronische Achse is in diesem Fall vorzuziehen. (2) Faulhaber Applicaion Noe 109 Seie 4 von 5

5 Rechliche Hinweise Urheberreche. Alle Reche vorbehalen. Ohne vorherige ausdrückliche schrifliche Genehmigung der Dr. Friz Faulhaber & Co. KG darf insbesondere kein Teil dieser Applicaion Noe vervielfälig, reproduzier, in einem Informaionssysem gespeicher oder be- oder verarbeie werden. Gewerbliche Schuzreche. Mi der Veröffenlichung der Applicaion Noe werden weder ausdrücklich noch konkluden Reche an gewerblichen Schuzrechen, die mielbar oder unmielbar den beschriebenen Anwendungen und Funkionen der Applicaion Noe zugrunde liegen, überragen noch Nuzungsreche daran eingeräum. Kein Verragsbesandeil; Unverbindlichkei der Applicaion Noe. Die Applicaion Noe is nich Verragsbesandeil von Verrägen, die die Dr. Friz Faulhaber GmbH & Co. KG abschließ, sowei sich aus solchen Verrägen nich ewas anderes ergib. Die Applicaion Noe beschreib unverbindlich ein mögliches Anwendungsbeispiel. Die Dr. Friz Faulhaber GmbH & Co. KG übernimm insbesondere keine Garanie dafür und seh insbesondere nich dafür ein, dass die in der Applicaion Noe illusrieren Abläufe und Funkionen ses wie beschrieben aus- und durchgeführ werden können und dass die in der Applicaion Noe beschriebenen Abläufe und Funkionen in anderen Zusammenhängen und Umgebungen ohne zusäzliche Tess oder Modifikaionen mi demselben Ergebnis umgesez werden können. Keine Hafung. Die Dr. Friz Faulhaber GmbH & Co. KG weis darauf hin, dass aufgrund der Unverbindlichkei der Applicaion Noe keine Hafung für Schäden übernommen wird, die auf die Applicaion Noe zurückgehen. Änderungen der Applicaion Noe. Änderungen der Applicaion Noe sind vorbehalen. Die jeweils akuelle Version dieser Applicaion Noe erhalen Sie von Dr. Friz Faulhaber GmbH & Co. KG uner der Telefonnummer oder per Mail von Legal noices Copyrighs. All righs reserved. No par of his Applicaion Noe may be copied, reproduced, saved in an informaion sysem, alered or processed in any way wihou he express prior wrien consen of Dr. Friz Faulhaber & Co. KG. Indusrial propery righs. In publishing he Applicaion Noe Dr. Friz Faulhaber & Co. KG does no expressly or implicily gran any righs in indusrial propery righs on which he applicaions and funcions of he Applicaion Noe described are direcly or indirecly based nor does i ransfer righs of use in such indusrial propery righs. No par of conrac; non-binding characer of he Applicaion Noe. Unless oherwise saed he Applicaion Noe is no a consiuen par of conracs concluded by Dr. Friz Faulhaber & Co. KG. The Applicaion Noe is a non-binding descripion of a possible applicaion. In paricular Dr. Friz Faulhaber & Co. KG does no guaranee and makes no represenaion ha he processes and funcions illusraed in he Applicaion Noe can always be execued and implemened as described and ha hey can be used in oher conexs and environmens wih he same resul wihou addiional ess or modificaions. No liabiliy. Owing o he non-binding characer of he Applicaion Noe Dr. Friz Faulhaber & Co. KG will no accep any liabiliy for losses arising in connecion wih i. Amendmens o he Applicaion Noe. Dr. Friz Faulhaber & Co. KG reserves he righ o amend Applicaion Noes. The curren version of his Applicaion Noe may be obained from Dr. Friz Faulhaber & Co. KG by calling or sending an o mcsuppor@faulhaber.de. Faulhaber Applicaion Noe 109 Seie 5 von 5