Workshop Kompakte Antriebstechnik

Workshop Kompakte Antriebstechnik 01.10.2014 1

Workshop Kompakte Antriebstechnik Schrittmotoren Synchron-Servomotoren DC-Motoren 01.10.2014 2

EL7047 - Inbetriebnahme 01.10.2014 3

EL7047 - Inbetriebnahme Für Beckhoff Schrittmotoren stehen XML StartUp-Listen zur Verfügung Betriebsart der Klemme Encoder / Interner Zähler Inkremente / Umdrehung Vollschritte / s Bestromung im Stillstand Elektromotorische Kraft Reglerparameter 01.10.2014 8

EL7047 - Betriebsarten - Automatik - Velocity direct - Position controller - Extended Velocity mode - Extended Position mode - Velocity sensorless - Positioning interface 01.10.2014 10

EL7047 - Betriebsarten Automatik Bei der Betriebsart Automatik wird die Betriebsart von der Klemme entsprechend des gewählten Prozessabbildes eingestellt. Beachten: Die extended Betriebsarten werden hier nicht aktiviert. 01.10.2014 11

EL7047 - Betriebsarten Velocity direct In der Betriebsart Velocity direct arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden. Velocity ist auf die konfigurierte "Speed range" (Index 8012:05) normiert. Bei einer Speed range von beispielsweise 4000 Vollschritten/s entspricht 32767 einer Geschwindigkeitsausgabe von 100% (4000 Vollschritte/s). Wird ein Lagegeber verwendet, ist der Regelkreis über die NC geschlossen. Bei Schrittverlusten, gibt die NC einen neuen Fahrauftrag aus. 01.10.2014 12

EL7047 - Betriebsarten Position controller In der Betriebsart Position controller arbeitet die EL70x7 im zyklischen Positionsinterface. Über die Variable STM Position kann eine definierte Position eingestellt werden. Das Prozessabbild muss für Position Control" konfiguriert sein Position hat die Einheit Geberinkremente. Die Auflösung des Gebers bestimmt die Skalierung. Die Variable hat je nach Parametrierung 16 / 32 Bit. 01.10.2014 13

EL7047 - Betriebsarten Extended Velocity mode In der Betriebsart Extended Velocity mode arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface mit einer Feldorientierten Regelung. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden. Velocity ist auf die konfigurierte "Speed range" (Index 8012:05) normiert. Bei einer Speed range von beispielsweise 4000 Vollschritten/s entspricht 32767 einer Geschwindigkeitsausgabe von 100% (4000 Vollschritte/s). 01.10.2014 14

EL7047 - Betriebsarten Extended Position mode In der Betriebsart Extended Position mode arbeitet die EL70x7 im zyklischen Positionsinterface mit einer feldorienterten Regelung. Über die Variable STM Position kann eine definierte Position eingestellt werden. Position hat die Einheit Geberinkremente. Die Auflösung des Gebers bestimmt die Skalierung. Die Variable hat je nach Parametrierung 16 / 32 Bit. 01.10.2014 15

EL7047 - Betriebsarten Velocity sensorless In der Betriebsart Velocity sensorless arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface mit einer Feldorienterten Regelung. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden. Durch die Auswertung der drehzahlproportionalen, induzierten Gegenspannung ist es möglich den Statorstrom mit Hilfe eines Maschinenmodells lastabhängig (ohne Sensor / Encoder) zu regeln und damit den Wirkungsgrad signifikant zu erhöhen. 01.10.2014 16

EL7047 - Betriebsarten Positioning interface Das "Positioning interface" bietet dem Anwender eine Möglichkeit direkt auf der Klemme Fahraufträge auszuführen. Velocity min./max. sind auf die konfigurierte "Speed range" (Index 8012:05) normiert. Bei einer Speed range von beispielsweise 4000 Vollschritten/s muss für eine Geschwindigkeitsausgabe von 100% in Velocity max. eine 10000 eingetragen werden. Die Parameter der Beschleunigung beziehen sich ebenfalls auf die eingestellte "Speed range" und werden in ms angegeben. Mit der Einstellung von 1000 beschleunigt die Klemme den Motor in 1000 ms von 0 auf 100 %. Target position hat die Einheit Geberinkremente. Die Auflösung des Gebers bestimmt die Skalierung. Die Variable hat je nach Parametrierung 16 / 32 Bit. Der "Start type" bestimmt die Art der Berechnung für die Ermittlung der Zielposition. Z.B.: ABSOLUTE, RELATIVE, ENDLESS_PLUS, ENDLESS_MINUS, etc 01.10.2014 17

EL7047 Einbinden einer TwinCAT NC 01.10.2014 18

EL7047 Einbinden einer TwinCAT NC 01.10.2014 19

EL7047 - Einbinden einer TwinCAT NC Bezugsgeschwindigkeit = 1 Motorumdrehung * (speed range / fullsteps) Beispiel: 1: 360 [ ] * (2000 [fullsteps/s] / 200 [fullsteps]) = 3600 /s 2: 2 [mm] * (8000 [fullsteps/s] / 200 [fullsteps]) = 80 mm/s 01.10.2014 20

EL7047 - Einbinden einer TwinCAT NC Geber-Skalierungsfaktor = 1 Motorumdrehung * (Geberpulse / Umdrehung) Beispiel: 1: 360 [ ] / (200 * 64) [Inc] = 0,028125 /Inc 2: 2 [mm] / (1024 [Inc] * 4 ) = 0,00048828125 mm/inc 01.10.2014 21

EL7047 - Einbinden einer TwinCAT NC Totzeitkompensation Da die NC zyklisch regelt, muss auch die vorhandene Totzeit bekannt gegeben werden. Regel: NC-Zykluszeit * 4 Beispiel: NC-Zykluszeit: 2ms 0,002s * 4 = 0,008s 01.10.2014 22

EL7047 - Diagnose Diagnoseobjekt 10F3 Diag History 01.10.2014 23

EL7047 - Diagnose 8012:11, 8012:19 Select Info Data Mappable Objekts 01.10.2014 24

EL7047 - Diagnose A010, A020, 9010, 9020, Diagnosedaten per CoE Read auslesen 01.10.2014 25

Servomotorklemme 01.10.2014 26

EL7201-0010 - Inbetriebnahme 01.10.2014 28

Drive Manager 01.10.2014 30

Drive Manager Bei EL7201/7211 erst ab Revision 0019 verfügbar! XML der Klemme updaten 01.10.2014 32

EL7201-0010 - Inbetriebnahme Weg oder Winkel der Applikation pro Umdrehung der Motorwelle 01.10.2014 37

EL72x1-0010 Betriebsarten CSP - cyclic synchronous position (Positionsregelung) CSV - cyclic synchronous velocity (Geschwindigkeitsregelung) CST - cyclic synchronous torque (Drehmomentregelung) CSTCA - cyclic synchronous torque with commutation angle (Drehmomentregelung mit Kommutierungswinkel) CoE Parameter 0x7010:03 (OperationMode) CoE Parameter 0x6010:03 (Aktive Betriebsart) Prozessabbild muss passend zur Betriebsart gewählt werden! 01.10.2014 38

EL72x1-0010 Betriebsart CSP - cyclic synchronous position In der Betriebsart CSP arbeitet die EL72x1-0010 im zyklischen Positionsinterface. Über die Variable Target position kann eine definierte Position eingestellt werden. Vorteile: - Schneller als ein externer Lageregler 250us - Robuster als nur bei Drehzahlregelung - Einsparung der Geberauswertung / Regelung in der Steuerung - Hohe Regelgüte aufgrund geringer Totzeiten 01.10.2014 39

EL72x1-0010 Betriebsart CSP - cyclic synchronous position Der aktuelle Schleppfehler kann im Following error actual value (Index 6010:09 MDP742) ausgelesen werden. Mit dem Following error window (Index 8010:50 MDP742) lässt sich das Fenster der Schleppfehlerüberwachung einstellen. Der Wert 0xFFFFFF (-1) im Following error window bedeutet, dass die Schleppfehlerüberwachung ausgeschaltet ist und entspricht dem Auslieferungszustand. Mit dem Following error time out (Index 8010:51 MDP742) lässt sich die Zeit (in ms) einstellen, die für eine Schleppfehlerüberschreitung erlaubt ist. Der Following error time out ist im Auslieferungszustand 0x0000 (0). 01.10.2014 40

EL72x1-0010 Betriebsart CSV - cyclic synchronous velocity In der Betriebsart CSV arbeitet die EL72x1-0010 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface. Über die zyklische Variable Target velocity können Sie eine definierte Geschwindigkeit vorgeben. Der Wert im Index 9010:14 Velocity encoder resolution entspricht 1 U/s. 01.10.2014 41

EL72x1-0010 Betriebsart CST - cyclic synchronous torque Über die zyklische Variable Target torque können Sie ein definiertes Moment vorgeben. Der Wert wird in 1000stel vom Nennstrom angegeben und das Moment wird nach folgender Formel berechnet, wobei der Nennstrom sich auf den Wert im Index 8011:12 (rated current) bezieht. 01.10.2014 42

EL72x1-0010 Betriebsart CSTCA - cyclic synchronous torque with commutation angle Über die zyklische Variable Target torque können Sie ein definiertes Moment vorgeben. Der Wert wird in 1000stel vom Nennstrom angegeben und das Moment wird nach folgender Formel berechnet, wobei der Nennstrom sich auf den Wert im Index 8011:12 (rated current) bezieht. Über die zyklische Variable Commutation angle können Sie einen definierten Winkel vorgeben. Der Wert wird in 360 /2 16 angegeben. 01.10.2014 43

EL72x1-0010 Betriebsart Spezielle Applikationen mit Kraftregelung 01.10.2014 44

EL7201-0010 Reglereinstellungen Kp: Verstärkungsfaktor (Proportionalanteil) Tn: Nachstellzeit (Integralanteil) - Überlagerten Regler ausschalten (Kp=0, Tn=9999) - Tn senken, bis der Antrieb schwingt, dann um 10% erhöhen - Kp erhöhen, bis der Antrieb schwingt, dann um 20% senken. 01.10.2014 45

EL7201-0010 Latchen 01.10.2014 46

EL7201-0010 Latchen Step-by-step - Um die Touch Probe Funktion generell zu aktivieren, muss TP1 Enable auf true gesetzt werden. - Anschließend muss entschieden werden, ob bei einer positiven Flanke auf dem Eingang 1 die Position gespeichert werden soll (TP1 Enable pos edge = true), bei einer negativen Flanke (TP1 Enable neg edge = true) oder in beiden Fällen (beide auf "true" setzen). - Mit TP1 Continous wird entschieden, ob nur beim ersten Event die Position gespeichert werden soll (TP1 Continous = false) oder ob das bei jedem Event geschehen soll (TP1 Continous = true). Sind beispielsweise TP1 Continous und TP1 Enable pos edge gesetzt, wird bei jeder steigenden Flanke am Eingang 1 der Klemme die Position gespeichert. Ist TP1 Enable neg edge gesetzt und TP1 Continous nicht, wird nur bei der ersten negativen Flanke am Eingang 1 der Klemme die Position gespeichert. Möchte man diesen Vorgang wiederholen, muss zunächst der TP1 Enable wieder deaktiviert und anschließend wieder aktiviert werden. Dann wird erneut bei der ersten negativen Flanke die Position gespeichert. - Der TP1 Trigger mode hat bei der EL72x1-0010 keine Funktion. - Die gespeicherte Position der positiven Flanke kann in den Inputs der Prozessdaten unter TP1 Pos position, die der negativen Flanke kann unter TP1 Neg position ausgelesen werden. - Die Variablen unter Touch probe status dienen der Diagnose. - Die Touch Probe Eingänge müssen mit einem 1-Leiter +24V Signal angesprochen werden. 01.10.2014 47

EL7201-0010 Latchen 01.10.2014 48

EL7201-0010 Fehlerdiagnose Diagnoseobjekte - 10F3 Diag History - 9010, 9018, A010, A011 01.10.2014 49

Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 01.10.2014 50