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Schrittmotor Endstufe mit ServiceBus MANUAL 2109-A017 DE...
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Schrittmotorendstufe mit ServiceBus Hardware V5.0 ORIGINAL BETRIEBSANLEITUNG 6/2022 Manual MA 2109-A017 DE...
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Interesse unserer Kunden vor, Verbesserungen und Berichtigungen an Hardware, Software und Dokumentation jeder Zeit ohne Ankündigung vorzunehmen. Für Anregungen und Kritik sind wir dankbar. E-Mail-Adresse: doku@phytron.de Den neuesten Stand des Handbuchs finden Sie im Internet unter www.phytron.de. MA 2109-A017 DE...
Manual ZMX 1 ZMX 1.1 Kurzer Überblick Abb. 1: Bedienelemente Microstep Endstufe für Zweiphasen-Schrittmotoren Die ZMX Endstufen werden zur bipolaren Ansteuerung von Zweiphasen-Schrittmotoren eingesetzt. Bei der Endstufe ZMX kommt Phytrons bewährte Schrittmotor-Endstufen- Technologie mit erneut verbesserter 4-Quadranten-Präzisions-Stromregelung zum Einsatz. Durch die automatische Zuschaltung der Stromkurvenoptimierung wird eine exakte Phasenstromregelung auch unter 600 mA garantiert.
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Varianten Galvanische ohne Trennung Steckerleiste 48pol. (F) 32pol. (D) 48pol. (F) 32pol. (D) ServiceBus RS 485 RS 485 ohne RS 485 RS 485 ohne 10016066 10016100 10015025 10016102 10015958 10015172 Artikel-Nr. Betriebsart SBM oder KSM nur KSM SBM oder KSM...
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Im Lieferumfang enthalten: Manual ZMX bei ZMX mit ServiceBus: Manual ServiceBus-Comm Manual ServiceBus Phytron CD mit der ServiceBus-Comm Software Als optionales Zubehör ist erhältlich: Frontplatte mit Griffleiste (#10010085) ServiceBus-Kabel USB-RS485-Konverter als Stick (#10012295) MA 2109-A017 DE...
RS-Bus: Die Parameter für den Betrieb der ZMX werden via RS 485, 4-Draht-Betrieb (Vollduplex) eingestellt. ® Sämtliche Einstellungen werden am PC mit der phytron Software ServiceBus-Comm getätigt. Der Kodierschalter Address dient zum Einstellen der Geräteadresse. Wichtig: Jede Adresse darf nur einmal vergeben werden!
Manual ZMX 1.3 Richtlinien und Normen CE-Kennzeichnung Mit der Konformitätserklärung und der CE-Kennzeichnung des Produkts bescheinigt der Hersteller, dass sein Produkt den Anforderungen der relevanten EG-Richtlinien entspricht. Die hier beschriebenen Antriebssysteme können weltweit eingesetzt werden. EG-Richtlinie Die hier beschriebenen Antriebssysteme sind im Sinne der EG- Maschinen Richtlinie Maschinen (2006/42/EG) keine Maschine, sondern Komponenten zum Einbau in Maschinen.
Manual ZMX 2 Vor der Installation zu beachten Lesen Sie vor Einbau und Inbetriebnahme des Gerätes dieses Manual gründlich durch. Beachten Sie die Sicherheitshinweise im folgenden Kapitel. 2.1 Qualifiziertes Personal Projektierung, Inbetriebnahme und Wartung darf nur durch entsprechend geschultes Fachpersonal erfolgen. Dieses Personal muss durch seine Kenntnisse und Erfahrungen in der Lage sein, Gefahren zu erkennen, die durch mechanische, elektrische oder elektronische Geräte und Ausrüstungen verursacht werden können.
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WARNUNG Verletzung oder Zerstörung durch Überspannung! Betreiben Sie die ZMX nur gemäß Schutzmaßnahmen in Kap. 3. VORSICHT Beschädigungsgefahr durch falsche Motorstromeinstellung! Bei Auslieferung ist die Endstufe auf einen definierten Stromwert eingestellt! Vor Inbetriebnahme muss der Motorstrom auf den gewünschten Wert angepasst werden (siehe Motordaten).
Manual ZMX 2.3 Umgebungsbedingungen Einbau in 19“ Rack Montage Zulässige Umgebungs- Betrieb: 4 bis 40 °C Lagerung: –25 bis +55 °C temperatur Transport: –25 bis +85 °C Zulässige Kühlkörper- max. 90 °C temperatur Relative Luftfeuchtigkeit Im Betrieb ist die relative Luftfeuchtigkeit wie folgt zugelassen: entsprechend EN 60721:1995-09, Klasse 3K3 5% ...
3 Auswahl der Schutzmaßnahme für den Betrieb der Endstufe Die Endstufe ZMX muss mit der Schutzmaßnahme PELV gem. VDE 0100 betrieben werden. Hierzu müssen entweder die ‚0 V‘ der Zwischenkreisspannung (Abb. 6) und/oder alle Betriebsmittel (Abb. 2 bis Abb. 5) geerdet werden.
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Manual ZMX Besitzt der Motor keine PE-Klemme, so muss zur Erfüllung der Schutzmaßnahme PELV die ‚0 V-Leitung‘ geerdet werden (Abb. 5 und Abb.6): PELV – Erdung: 0 V und Endstufe Abb. 5: PELV – Erdung: 0 V Abb. 6: Zur Anwendung der Schutzmaßnahme PELV darf +U bei trockener Umgebung 70 V oder 50 V...
4 Projektierung 4.1 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 4.1.1 Hinweise GEFAHR Verletzung durch Störung von Signalen und Geräten! Gestörte Signale können unvorhergesehene Gerätereaktionen hervorrufen. • Führen Sie die Verdrahtung gemäß den EMV-Maßnahmen durch. • Überprüfen Sie, insbesondere bei stark gestörter Umgebung, die korrekte Ausführung der EMV-Maßnahmen.
Manual ZMX 4.1.2 Maßnahmen zur EMV Maßnahmen zur EMV Auswirkung 19“-Rack Einbau Frontplatte mit den Befestigungs- Gute Leitfähigkeit durch schrauben verwenden, durch flächigen Kontakt. Frontplatte großflächiger Kontakt zum 19“-Rack. Schalteinrichtungen wie Schütze, Gegenseitige Relais oder Magnetventile mit Störeinkopplung Entstörkombinationen oder Funken- verringern.
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EMV-Vorgabe: Motorkabel Besonders kritische Signalleitungen sind Motorkabel. Verwenden Sie die von phytron empfohlenen Kabel. Diese sind auf EMV-Sicherheit geprüft und Schleppketten tauglich. Das Motorkabel und das Motorgeber-Kabel der Antriebslösung müssen am Gerät, am Schaltschrankausgang und am Motor niederohmig bzw. flächig aufgelegt werden.
Manual ZMX 4.2 Schirmung Um Störeinflüsse auf benachbarte elektronische Geräte und Steuerleitungen zu reduzieren, sollten nur abgeschirmte Kabel verwendet werden. Das Einschubgehäuse, in dem die ZMX eingebaut wird, ist über den zentralen Erdungs- punkt zu erden. Abb. 7: Schirmung der Motorzuleitungen MA 2109-A017 DE...
4.3 Isolationsübersicht Abb. 8: Isolation ZMX WARNUNG Verletzung oder Zerstörung durch Überspannung! Die Endstufe ZMX muss gemäß Schutzmaßnahme PELV betrieben werden. Der Versorgungstransformator muss zwischen Netz- und Sekundärseite mit verstärkter oder doppelter Isolation verwendet werden. Die Isolation der ZMX wird den Anforderungen einer Basisisolation für Nicht-...
Manual ZMX 4.4 Kabel Übersicht: max. min. Querschnitt geschirmt, paarweise Kabellänge beidseitig verdrillt geerdet Motorkabel Die Länge hängt Abhängig vom vom Kabelwider- Maximalstrom des stand ab: Motors und der Motorkabellänge gilt: < Kabel 0,2xR Phase 0,1 pro 1 Ampere Motorstrom 0,2 pro 1 Ampere Motorstrom Signalschnittstelle 100...
4.5 Dimensionierung der Spannungsversorgung Folgende Punkte sind bei Dimensionierung zu beachten: 1. Sind die Zuleitungen vom Netzteil zur Baugruppe ZMX länger als 50 cm, so muss ein Kondensator von ca. 47 μF/100 V möglichst nahe parallel an der VG-Steckerleiste angeschlossen werden.
Manual ZMX 4.6 Netzteil Die ZMX Endstufe wird mit einer ungeregelten, gesiebten Gleichspannung von 24 bis 70 V betrieben. Zulässiger Spannungsbereich: 24 bis 70 V Nennspannung: 70 V Die Spannung darf nicht unter 22 V fallen oder über 70 V steigen, auch nicht für eine sehr kurze Zeit (>...
5 Technische Daten 5.1 Mechanische Daten Bauform Steckkarte im Format 96 x 146 mm in den Phoenix-Adapter SKBI 64/F-48 (Art.Nr. 2264093) einsteckbar Frontplatte 3 HE / 5 TE Gewicht mit Frontplatte ca. 450 g Montage Einbau in 19"/3 HE Rack Alle Anschlüsse sind je nach Variante auf einen...
Manual ZMX 5.2 Elektrische Daten Versorgungsspannung Ungeregelte, gesiebte Gleichspannung von 24 bis 70 V Nennspannung 70 V Der Versorgungstransformator muss zwischen Netz- und Sekundärseite doppelt oder verstärkt isoliert sein. Schrittmotor 2-Phasen-Schrittmotoren in 4-, 6- oder 8-Leiter-Ausführung Wicklungswiderstand zwischen 0.1 und 10 Ohm Wicklungsinduktivität einer Motorphase 0.5 bis 10 mH Schrittauflösung Die Einstellung der Schrittauflösung erfolgt per Kodierschalter:...
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Eingänge Die Logik der Eingänge kann über den DIP-Schalter (auf der Platine) oder über den ServiceBus definiert werden. Takt Maximale Taktfrequenz: 750 kHz Impulsbreite > 1 s, um Taktsicherheit zu gewährleisten. Drehrichtung Die Drehrichtung des Motors wird bei Aktivierung des Eingangs umgekehrt.
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Manual ZMX Ausgänge Optoentkoppelt, Typ Open-Collector = 20 mA, U = 45 V, U bei 20 mA < 0.6 V CE sat Grundstellung Nulldurchgang des integrierten Ringzählers wird angezeigt. Der Ausgang öffnet bei Grundstellung. Vollschritt Grundstellungssignal nach jedem 4. Takt Halbschritt Grundstellungssignal nach jedem 8.
Installation 6.1 Mechanische Installation GEFAHR Elektrischer Schlag durch Fremdkörper oder Beschädigung! Leitfähige Fremdkörper im Produkt oder starke Beschädigung können Spannungsverschleppung hervorrufen. Verwenden Sie keine beschädigten Produkte. WARNUNG Verbrennungen und Beschädigung von Anlageteilen durch heiße Oberflächen! Der Kühlkörper am Produkt kann sich je nach Betrieb auf mehr als 105 °C erhitzen.
Manual ZMX 6.2 Elektrische Installation ist für den Betrieb in einem 19“-Rack ausgelegt! Die Endstufe ZMX Fehlfunktion! Die Anschlussleitungen zur Gegensteckerleiste müssen mit jeweils allen angegebenen Pins verbunden werden. Beispiel: + U wird mit den Pins 8a, 8c, 10a und 10c (Bauform D) oder Pins 8z, 8d, 10z und 10d (Bauform F) verbunden.
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Motorzeitkonstante Für die elektrische Motorzeitkonstante gilt: Bei einer Parallelschaltung ist die Gesamtinduktivität L gleich der Wicklungsinduktivität, da es sich hier um verkettete Induktivitäten handelt. Für die serielle Schaltung gilt L = 4 x L. Somit ergibt sich die gleiche Motorzeitkonstante für die serielle als auch parallele...
6.3 Stecker 6.3.1 ServiceBus-Stecker Die Endstufe ZMX wird am 6pol. Stecker ServiceBus im ServiceBus-Modus mit dem entsprechenden Kabel verbunden. RS 485-Bus Abb. 12: ServiceBus-Stecker , Typ Tyco Electronics 2-1761605-1/609-0607 6.3.2 VG-Steckerleisten Abb. 13: 32-polige VG-Steckerleiste, Bauform D gemäß DIN 41612...
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Manual ZMX Abb. 14: 48-polige VG-Steckerleiste, Bauform F gemäß DIN 41612 Unterscheidung der GND-Pin-Belegung: -Variante 32-polige 48-polige VG-Steckerleiste VG-Steckerleiste Galvanische Pin 30a,30c,32a: 0 V Pin 30d,30z, 32z: 0 V Trennung Pin 32c: GND_Opto Pin 32d: GND_Opto ohne galvanische Pin 30a,30c,32a,32c: Pin 30d,30z, 32d,32z: Trennung MA 2109-A017 DE...
7 Inbetriebnahme 7.1 LED-Anzeigen Die Leuchtdiode zeigt den Status der Endstufe durch Farbwechsel und Blinken an: im Kodierschalter Modus im ServiceBus-Modus leuchtet dauerhaft blinkt Ready Die Endstufe ist betriebsbereit. Busy Es werden Taktsignale von der Steuerung empfangen. Fault Eine der Überwachungsschaltungen hat angesprochen: Überstrom: >...
Manual ZMX 7.2 Kodierschalter Die Kodierschalter an der Frontseite dienen zum Einstellen von Laufstrom I der Schrittauflösung und Motordrehrichtung Step und zur Adressierung der Endstufe Address. Abb. 15: 16stufiger Kodierschalter: Einstellung 0...F 7.3 DIP-Schalter Mit den DIP-Schaltern an der Frontseite werden der Strombereich und der ServiceBus gewählt.
Einstellen der DIP-Schalter Der DIP-Schalter an der Frontseite Range dient zum Umschalten des Strombereichs, mit SB active wird der ServiceBus-Modus aktiviert. Funktion Position OFF Position ON 1 Strombereichswahl Grob: Fein: 0,7 bis 5,0 0,1 bis 0,8 2 ServiceBus Fehlfunktion der Endstufe! Der ServiceBus-Modus wird ausschließlich durch Einstellen des...
1/2,5 – 0.64 – 0.69 – 0.74 – 0.79 1/10 – 0.83 1/20 Einstellung ab Lieferung Wichtig: Die Stromwerte dieser Tabelle wurden mit dem phytron Schrittmotor ZSH 87.2/200.8.4 verifiziert. Bei anderen Motoren kann es zu Abweichungen kommen. MA 2109-A017 DE...
7.6 ServiceBus-Modus Die Betriebsparameter können auch durch die serielle RS 485 Busverbindung (ServiceBus) in der ZMX eingestellt werden. Bei Betrieb mehrerer ZMX (max. 16) muss die Verbindung gemäß RS 485 (4-Draht-Betrieb) erfolgen. Um den ServiceBus zu aktivieren, muss der DIP-Schalter ServiceBus active auf ON gestellt sein.
Manual ZMX 7.7 Testen der Anlage Mit den nachfolgend beschriebenen Testschritten wird die ZMX auf richtige Installation und verdeckte Transportschäden überprüft: 1. Die ZMX ist gemäß Schutzmaßnahmen in Kap. 3 anzuschließen. 2. Am DIP-Schalter Range ist der gewünschte Strombereich - Fein oder Grob - zu wählen.
8 Funktionen 8.1 Eingänge Die Logik der Eingänge Takt, Drehrichtung, Boost, Entregen und Reset kann durch den DIP-Schalter auf der Platine oder im ServiceBus definiert werden. Zulässiger Eingangsspannungsbereich: 0 bis 30 V Fallbeispiele Eingangslogik durch Beschalten des Eingangs: 1. Schalten nach + und 2.
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Manual ZMX -Variante mit ‚Galvanische Trennung‘: Die Steuereingänge Takt, Boost, Drehrichtung, Entregen, Schrittauflösung und Reset sind durch Optokoppler galvanisch von der Versorgungsspannung (+U ) der ZMX getrennt. So wird eine optimale Störunterdrückung zwischen Steuer- und Leistungskreis erreicht. Abb. 20: Eingangsbeschaltung ‚Galvanische Trennung‘ -Variante ohne ‚Galvanische Trennung‘: Hier sind die Eingänge ohne Optokoppler verdrahtet und GND wird mit GND_Opto hardwareseitig verbunden.
8.1.1 Takt Maximale Taktfrequenz: 750 kHz Impulsbreite >1 µs, um Taktsicherheit zu gewährleisen Ein Taktimpuls von mind. 1 µs bewirkt einen Motorschritt. Mit dem ersten Taktimpuls wird auf Laufstrom geschaltet und der Schritt ausgeführt. DIP-Schalter 1 High Variante Eingangslogik...
Manual ZMX Laufstromüberhöhungszeit: Nach dem letzten Taktimpuls wird nach einer Wartezeit automatisch auf Stoppstrom geschaltet. Die Wartezeit nach dem letzten eintreffenden Taktimpuls bis zur Umschaltung auf Stoppstrom wird Laufstromüberhöhungszeit genannt. Im Kodierschalter-Modus ist der Wert für die Laufstromüberhöhungszeit auf 40 ms Default eingestellt.
8.1.3 Entregen Bei beschaltetem Eingang wird der Motorstrom abgeschaltet. Über diesen Eingang kann z.B. für Servicezwecke die Endstufe stromlos geschaltet werden, ohne die Baugruppe vom Netz zu trennen. Der Motor kann jetzt langsam von Hand bewegt werden. Funktion des Eingang Entregen! Der Eingang Entregen ist kein Not-Aus-Schaltkreis gemäß...
Manual ZMX Nach Wegnahme des Reset-Signals vergehen ca. 500 ms, bis die Endstufe das Bereit- schaftssignal freigibt. DIP-Schalter 1 High Eingangslogik kein Reset Reset aktiviert Reset aktiviert kein Reset 8.1.5 Drehrichtung Mit diesem Signal wird die Drehrichtung des Motors, die durch die Verdrahtung des Motors und den Herstellervorgaben definiert ist, umgekehrt.
8.1.6 Schrittauflösung Durch Aktivieren oder Deaktivieren dieses Eingangs kann zwischen zwei Schrittauflösungen umgeschaltet werden. Ist die Schrittauflösung per Kodierschalter festgelegt, wird durch Aktivieren des Eingangs SCHRITTAUFLÖSUNG die Schrittauflösung um eine Stufe niedriger eingestellt. Beispiel für einen 200schrittigen Motor: Einstellung per Kodierschalter HS 1/2.5 1/4...
Manual ZMX 8.2 Ausgänge Die beiden Ausgänge der ZMX , Grundstellung und Fehler, sind Open-Collector- Ausgänge. -Variante ‚Galvanische Trennung‘: Die Ausgänge sind durch Optokoppler galvanisch von der Versorgungsspannung der ZMX getrennt. Hinweis: Pin 32d bzw. Pin 32c fungieren als GND-Opto. -Variante ohne ‚Galvanischer Trennung‘...
Angezeigt wird jeder bei Schrittauflösung 4. Takt Vollschritt 8. Takt Halbschritt 10. Takt 1/2.5-Schritt 16. Takt 1/4-Schritt 20. Takt 1/5-Schritt 32. Takt 1/8-Schritt 40. Takt 1/10-Schritt 80. Takt 1/20-Schritt Das Signal kann im Zusammenhang mit einem Endschalter zum Festlegen eines Maschinen bezogenen Nullpunkts verwendet werden.
Manual ZMX 9 ESD-Schutzmaßnahmen Jedes Produkt, das zum Versand kommt, ist im Werk geprüft und einem Dauertest unter- zogen worden. Um Ausfälle durch ESD (Zerstörung durch elektrostatische Entladung) zu verhindern, werden während der Fertigung – vom Wareneingang bis zum Versand – umfangreiche ESD-Schutzmaßnahmen getroffen.
10 Garantie und Geschützte Warenzeichen 10.1 Garantie Auf die ZMX Endstufen von phytron wird die gesetzliche vorgeschriebene Garantie auf Material- und Produktionsfehler gewährt. Diese Garantie erstreckt sich jedoch nicht auf Geräte, die durch den Kunden modifiziert, mit Gewalt behandelt oder auf andere Art und Weise nicht ordnungsgemäß...
Manual ZMX 11 Technik Lexikon 11.1 Boost Zum Beschleunigen und Bremsen eines Schrittmotors ist ein höheres Motormoment erforderlich als beim Dauerbetrieb (f ). Wird der Phasenstrom so eingestellt, dass schnell beschleunigt und abgebremst wird (steile Rampe), so ist im Dauerbetrieb der Strom zu hoch und der Motor erwärmt sich stärker als notwendig.
11.2 Laufstromüberhöhungszeit Nach dem letzten Taktimpuls wird nach einer Wartezeit automatisch auf Stoppstrom geschaltet. Die Wartezeit nach dem letzten eintreffenden Taktimpuls bis zur Umschaltung auf Stoppstrom wird Laufstromüberhöhungszeit t genannt. Delay Wir empfehlen, die Laufstromüberhöhungszeit so zu wählen, dass der Schrittmotor nach Ausführen eines Schrittes in seiner neuen Position mechanisch ausschwingen kann.
Manual ZMX 11.3 Overdrive Mit der Overdrive Funktion bieten Endstufen eine vom Motor unabhängige Kompensation der Phasenstromabnahme im oberen Drehzahlbereich. Es ist eine dynamische Boostfunktion, die automatisch zugeschaltet wird. Mit zunehmender Schrittfrequenz sinkt der Phasenstrom aufgrund der gegenmotorischen Kraft des Motors ab. Die Amplitude der Stromkurve wird geringer und der Motor verliert an Drehmoment.