Inhaltsverzeichnis
Werbung
Verfügbare Sprachen
Verfügbare Sprachen
mit Trapezprofil gefahren.
9. Wegerfassung
Encoder
Der Encoder ist ein auch als Drehgeber bezeichnetes Wegerfas-
sungssystem zur Positionsrückmeldung, das für den Motorcontroller
im geregelten (Closed-Loop) Betrieb genutzt wird.
Ohne Encoder ist nur der gesteuerte Betrieb (Open Loop) mit
Schrittmotoren möglich. Um BLDC- oder DC-Motoren betreiben zu
können, muss ein Wegerfassungssystem angeschlossen sein. Dies
kann ein Encoder sein. Üblicherweise besitzen sie 500, 1250 oder
2500 Linien pro Umdrehung. Über den Encoder erfasst der Motion-
Controller die aktuelle Position der Achse und berechnet aus der
zeitlichen Veränderung der Positionswerte die aktuelle Geschwin-
digkeit des Rotors.
Encoder sind fest am Motor angeflanscht und direkt mit dem Rotor
verbunden. Die Signale des Encoders sind Kanal A und B (CHA
und CHB), 90 Grad versetzt (sog. Quadratur-Signale), und ggf. ein
Index-Impuls pro Umdrehung. Die PS 90 kann als Encodersignale
TTL-Pegel oder antivalente Signale (über Leitungstreiber) verarbeiten.
Die Signale werden nach einer Pegelumwandlung und Filterung
direkt an den Motion-Controller weitergegeben.
Linearmesssystem
Ein Messsystem, welches direkt an die Bewegung des Aktors
gekoppelt ist, nennt man Linearmesssystem. Das Wegmesssystem
kann entweder alternativ zum Encoder der Wegerfassung dienen
oder zusätzlich zu einem vorhandenen Encoder zum Nachführen
des Positioniersystems auf die Zielposition verwendet werden. Die-
ses Verfahren nennt sich Nachlaufregelung. Hierbei ist dann Korrek-
tur systematischer Fehler (z.B. Spindelsteigungsfehler) möglich.
Die Zielposition wird bei Verwendung eines Wegmesssystems zur
Nachlaufregelung separat (ebenfalls mit einer Auflösung von 32 Bit)
angegeben. Der eigentliche Positioniervorgang wird dann vom
Motion-Controller über Encoder durchgeführt. Meldet dieser
„Position erreicht", dann führt der Hauptprozessor die Position
solange nach, bis die vom Messsystem erfaßte exakte Zielposition
innerhalb des definierten Zielfensters liegt.
Auswertung des Linearmesssystems
Die PS 90 kann optional mit Wegmessplatinen erweitert werden.
Die Wegmessplatine werden auf der Antriebsplatine aufgesteckt und
kann jeweils 1 bis 3 Achsen auswerten.
Sollen an der PS 90 alle neun Achsen mit Wegmesssystem
angeschlossen werden, so sind drei Wegmessplatinen erforderlich.
Wird ein Positionierer mit Encoder und Wegmesssystem
angeschlossen, kann die o.g. Nachlaufregelung realisiert werden.
Der Anschluss befindet sich auf der Geräterückseite.
Die Signale des Wegmesssystems entsprechen den vorher genannten
Encodersignalen (Quadratur A und B, sowie Index). Auf der
Wegmessplatine ist für jede Achse ein 32-Bit-Zähler vorgesehen,
der die Signale des Wegmesssystems zählt. Die Signale werden vom
Hauptprozessor ausgelesen. Die maximale Zählfrequenz beträgt
5,5 MHz (Signal) bzw. 22 MHz (Quadratur).
Lageregelung
Für den Betrieb von Servomotoren (DC- oder BLDC-Motoren) sind
zwei Encodereingänge vorhanden. Der erste Encodereingang dient
der Datengewinnung für den Lage-Regelkreis (PID-Lageregelung).
Der zweite Encodereingang (optionaler Dual-Loop-Encoder) kann
Subject to change without notice
für Positions-Nachlaufregelung benutzt werden.
Funktionsweise der Nachlaufregelung
Um eine Nachlaufregelung für eine bestimmte Positioniereinheit
realisieren zu können, ist es erforderlich, die Positioniereinheit mit
einem zusätzlichen inkrementalen Linearmesssystem auszustatten,
welches die reale Absolutposition des Schlittens unter Zuhilfenahme
einer eindeutigen Referenzmarke erfasst. Die aus Motor und Antriebs-
spindel bestehende Antriebseinheit (nachfolgend als "Aktor"
bezeichnet) wird über die Steuerung auf die reale Absolutposition
nachgeführt (nachgeregelt). Dies kann durch iterative Korrektur-
bewegungen oder Korrekturfahrt mit konstanter Geschwindigkeit
erfolgen. Eine Kombination beider Verfahren ist ebenfalls möglich.
Die Auswahl wird über die Betriebsartenvorwahl der Nachlauf-
regelung vorgenommen. Die Werte für die rechnerische Auflösung
von Linearmesssystem und Positioniereinheit sind in der Regel
unterschiedlich.
Vor Verwendung der Nachlaufregelung ist eine Referenzierung in
Referenzfahrmodus 6 oder 7 durchzuführen. Hierbei wird der
insgesamt zur Verfügung stehende Hub in Inkrementen des
Linearmesssystems gemessen und der Absolutpositionszähler
automatisch bei Überfahren der Referenzmarke des
Linearmesssystems auf Null gesetzt.
Die Zielposition einer nachlaufgeregelten Positioniereinheit wird
über die nach erfolgreicher Referenzfahrt definierte Absolutposition
des Linearmesssystems angegeben, d.h. eine Zielposition wird als
Absolut- oder Relativdistanz angegeben, bezogen auf ein ganz-
zahliges Vielfaches des Weginkrements des Linearmesssystems, den
Referenzpunkt und ggf. die aktuelle Position.
Zur steuerungsinternen Berechnung der Wegstrecke des Aktors wird
das Verhältnis zwischen Weginkrement des Aktors und Weginkrement
des Linearmesssystems über einen Umrechnungsfaktor F := Z / N
definiert, der sich aus dem Quotienten beider Auflösungswerte ergibt.
Ein Positioniervorgang mit Nachlaufregelung entspricht folgendem
3-Phasen-Schema:
• Mittels des gegebenen Umrechnungsfaktors (Z / N) wird aus den
gegebenen Positionsdaten die zu verfahrende Relativdistanz des
Aktors berechnet.
• Die so berechnete Distanz wird verfahren (Phase 1, Grobpositio-
nierung) und die Abweichung zur Sollposition berechnet.
• Liegt die Istposition außerhalb des definierten Zielfensters,
erfolgt, falls gewünscht, eine iterative Annäherung, d.h. es wird
zyklisch eine Relativdistanz des Aktors berechnet und an den
Motor ausgegeben usw. (Phase 2, Iteration).
• Hierbei gilt als Konvergenzkriterium, dass sich der Betrag der
Lageabweichung bei jedem Iterationsschritt verringern muss, bis
die Istposition schließlich innerhalb des Zielfensters liegt. Daraus
folgt als Divergenzkriterium für die Iteration, dass der Abbruch
der Iteration dann erfolgt, wenn der Betrag der Lageabweichung
nach Korrekturfahrt (n) größer oder gleich dem Betrag der
Lageabweichung nach Korrekturfahrt (n-1) ist.
• Nach erfolgreichem Abschluß (Konvergenz, Istposition liegt
innerhalb Zielfenster) oder Abbruch (Divergenz) der Iteration
folgt optional eine Korrekturphase im Geschwindigkeitsmodus
(Phase 3). Ob Phase 3 aktiv ist oder nicht, ist wählbar, d.h. sie
wird über einen Parameter vorgegeben.
• In der anschließenden Korrekturphase wird die Istposition des
Linearmesssystems abgefragt. Liegt die Istposition außerhalb
Betriebsanleitung-User Manual PS 90
Änderungen vorbehalten
17
Werbung
Inhaltsverzeichnis
