Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung ............................4 1.1 In dieser Bedienungsanleitung verwendete Symbole ..............4 1.2 Konformität mit den Normen ......................4 1.3 Technische Daten ........................5 1.4 Checkliste zur Inbetriebnahme des Antriebs mit einem bürstenlosen Motor ..........6 2. Blockschaltplan ..........................8 2.1 Bürstenlose Motoren (AC/BLDC)....................10 2.2 Bürstenmotoren (DC) .........................
1. Einleitung 1.1 In dieser Bedienungsanleitung verwendete Symbole ________________________________________________________________________________________________________ Bedeutet eine potentielle Gefahr bzw. ein Verletzungsrisiko. ________________________________________________________________________________________________________ Bedeutet eine nützliche Information bzw. einen Hinweis. ________________________________________________________________________________________________________ Bedeutet eine Warnung, deren Nichtbeachtung zu einer Betriebsstörung bzw. Gerätebeschädigung führen kann. ________________________________________________________________________________________________________ 1.2 Konformität mit den Normen Die Servoantriebe der simDrive™-Baureihe sind nach den jeweils gültigen nationalen und internationalen Normen im Bereich der industriellen Steuerungssysteme auf Basis elektronischer Komponenten konzipiert und hergestellt:...
simDrive™-Gerät liegen Spannungen Leib Leben bedrohen können. Bevor Sie irgendwelche Installationsarbeiten vornehmen, trennen Sie das Gerät von der Versorgungsspannung und warten Sie mindestens 10 Minuten ab. Diese Zeit wird benötigt, um den Kondensator entladen zu lassen. 1.3 Technische Daten Parameter Modell M4-H075K Modell M4-H040K Modell M4-L075K...
1.4 Checkliste zur Inbetriebnahme des Antriebs mit einem bürstenlosen Motor Untenstehend finden Sie eine Checkliste, die alle erforderlichen Schritte zur Inbetriebnahme eines neuen Antriebs auflistet. Sie sind in der Reihenfolge aufgeführt, in der sie vorzunehmen sind. Die unten angegebenen Schritte sind in den weiteren Kapiteln der Dokumentation genau beschrieben. Vorgangsbeschreibung Nehmen Sie die erforderlichen elektrischen Anschlüsse vor: •...
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Vorgangsbeschreibung Überprüfen Sie die Signale Schritt/Richtung (STEP/DIR), die die Bewegung steuern. Wählen Sie dafür aus der Liste im Fenster des Parameter-Monitors den Punkt „(Soll-)Wert” aus und führen Sie im CNC-Programm eine Bewegung aus (unwichtig ist, dass sich der Motor zunächst nicht bewegt, weil die Leistungsendstufe nicht mit Strom versorgt wird).
Starten Sie im Reiter „Automatische Abstimmung“ des Fensters „Abstimmung der PID-Regler“ die automatische Abstimmung der PID-Regler bzw. nehmen Sie die Abstimmung der PID-Regler in nachstehender Reihenfolge vor: • Stromregelung Drehzahlregelung • Positionsregelung • Legen Sie die Einstellungen im nichtflüchtigen Speicher ab und klicken Sie auf das Symbol um die Verbindung mit dem Antrieb zu trennen.
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Im simDrive™-Gerät bestehen Spannungen, die gesundheits- und lebensgefährlich sein können. Schalten Sie vor allen Installationsarbeiten die Stromversorgung des Geräts aus und warten Sie mindestens 10 Minuten ab, bis der Kondensator völlig entladen ist Trennen Sie bzw. schließen Sie während des Gerätebetriebs keine Leitungen (außer der Diagnoseleitung) an.
Die zulässige der Eingangsleitungen beträgt 50mA. Bei Überlastung werden sie beschädigt. Die Signale des Inkrementalgebers, der HALL-Sensoren und STEP/DIR werden im TTL(5V)-Standard übertragen. Bei Verwendung einer höheren Spannung werden die Eingangskreise des Gerätes beschädigt. Falls die oben genannten Signale im 24V-Standard angeschlossen werden müssen, setzen Sie sich mit der Firma CS-Lab in Verbindung, um Rat einzuholen und den richtigen Wandler auszuwählen.
3.7 CN5 –CAN- und Konfigurationsanschluss (Modell M4-…040K) Ansicht des Anschlusses von vorne Anschlusskontakt- Signal Beschreibung RS232 – Diagnose und Konfiguration RS232 – Diagnose und Konfiguration CAN H CAN-Bus (H-Signal) Erdung (0V) CAN L CAN-Bus (L-Signal) (Gehäuse) Schirm Leitungsschirm simDrive™-Servoantrieb - Bedienungsanleitung...
4. Aufbau der internen Eingangs-/Ausgangskreise 4.1.1 Eingänge des Inkrementalgebers 4.1.2 Eingänge der HALL-Sensoren 4.1.3 Eingänge der STEP/DIR-Steuersignale simDrive™-Servoantrieb - Bedienungsanleitung...
5. Inbetriebnahme und Konfiguration Der simDrive™-Antrieb wurde für rechnergestützte numerische Steuerungen konzipiert. Da von einem verhältnismäßig schmalen Anwendungsbereich ausgegangen wurde, konnte der Konfigurationsprozess vereinfacht werden, so dass sich der Benutzer/Installateur nicht durch Dutzende von Parametern, die sowieso nicht benutzt werden, „durchschlagen“ muss. Die Konfigurationsparameter sind in Funktionsgruppen unterteilt, weswegen die ganze Konfiguration sehr übersichtlich ist und nur wenig Zeit dauert.
5.1 Installation der Konfigurations- und Diagnosesoftware 5.1.1 Installation des USB-RS232-Wandlers Bei der Verwendung eines USB-RS232-Wandlers, der bei der Firma CS-Lab gekauft wurde, ist zuerst der Treiber von unserer Webseite (http://www.cs-lab.eu) herunterzuladen und zu installieren. Nach Start des Treiberinstallationsprogramms (CP210x_VCP_Win_XP_S2K3_Vista_7.exe) folgen Sie bitte den Bildschirmanweisungen.
5.1.2 Installation des csServoManager-Programms Das csServoManager-Programm wird in der bequemen Form eines Installationsprogramms geliefert, wodurch der Installationsprozess praktisch automatisch erfolgt. Starten Sie die Datei csServoManagerSetup.exe, die Sie von unserer Webseite heruntergeladen haben oder auf der CR-ROM mitgeliefert wurde. Dann klicken Sie auf die Schaltfläche „Next >”, bis die Installation abgeschlossen ist.
5.2.2 Verbindung über den CAN-Bus Prinzip der Verbindung mit den simDrive-Antrieben über die CSMIO/IP-Steuerung und den CAN-Bus Die bequemste Verbindungsweise ist der Anschluss über den CAN-Bus und die CSMIO/IP-Steuerung. Es müssen nur noch die Adressen der einzelnen Antriebe eingestellt werden. Der Adressierungsbereich ist 96-101 (wir empfehlen, die Reihenfolge der Achsenbezeichnung zu erhalten, also 96 für die X-Achse, 97 für die Y-Achse, usw.
5.2.3 Werkzeugleiste Die häufig verwendeten Optionen können von der Werkzeugleiste aus aufgerufen werden, deshalb sind sie immer schnell zugänglich. Den Symbolen sind nacheinander von links folgende Funktionen zugeordnet: Symbol Entsprechende Menüfunktion Beschreibung Schließen/Herstellen der Verbindung mit dem Antrieb. Wenn Sie z.B. mit der Konfiguration eines Antriebs fast fertig sind und beabsichtigen einen anderen zu konfigurieren, klicken Sie auf dieses Symbol, um die Verbindung zu beenden, dann schließen Sie die Leitung...
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wird es auch möglich sein, den Motor manuell einzuschalten und zu steuern. Werkzeuge Alarme zeigen Öffnen des Fensters mit einer Liste der Alarme. Konfiguration PID-Regler Öffnen des Fensters zur Abstimmung der PID-Regler. abstimmen Konfiguration Einstellen der Motorparameter. Motorparameter Konfiguration ...
5.2.4 Statusleiste Die Statusleiste zeigt den aktuellen Zustand und die Einzelheiten der Verbindung mit dem Antrieb an. 5.2.4.1 Verbindungsstatussymbol Symbol Beschreibung Keine Verbindung. Blinkendes Symbol bedeutet einen Verbindungsfehler und kontinuierliche Anzeige bedeutet, dass die Verbindung hergestellt wurde und aktiv bleibt. 5.2.4.2 Verbindungsschnittstelle Bezeichnung...
5.2.5 Eingabe nummerischer Daten Nachdem Werte im Textfeld eingegeben sind, sind sie jeweils durch Betätigung der „Enter“-Taste zu bestätigen. Erst dann wird der neue Wert des jeweiligen Parameters an den simDrive-Antrieb übermittelt. Ob ein veränderter Parameter genehmigt ist, informiert die Hintergrundfarbe des Textfelds.
„Parametermonitor”-Fenster – Echtzeitansicht Beim Konfigurieren ist es sehr nützlich, dass man über die wichtigsten Parameter und Betriebsanzeigen auf dem Laufenden sein kann. Das Ansichtsfeld wird durch Betätigung des Symbols auf der Werkzeugleiste bzw. durch dessen Auswählen aus dem Menü „WerkzeugeParametermonitor” geöffnet. Links im Fenster befindet sich eine Parameterliste.
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Untenstehend finden Sie eine Liste der in der Ansicht zur Verfügung stehenden Parameter samt kurzen Beschreibungen. Beschreibung Parametername Softwareversion Version der Antriebssoftware Gerätezustand Aktueller Zustand des Antriebs Alarmmerker. Eine nähere Beschreibung der Alarme ist dem Menü Alarmmerker „WerkzeugeAlarme zeigen” oder durch Anklicken des Symbols auf der Werkzeugleiste zu entnehmen.
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sich aus der gemessenen Frequenz des STEP-Signals ergibt. Anzahl von Falschablesungen des Inkrementalgebers. In diesem Feld sollte der Wert „0” stehen. Wenn der Wert hier größer als Null ist, ist dies auf Verkabelungsprobleme oder eine Betriebsstörung des Inkrementalgebers Inkrementalgeber-Fehler zurückzuführen. Die Betriebsstörung des Inkrementalgebers ist eine Seltenheit. Zu den häufigsten Ursachen gehören eine schlechte Qualität der Verkabelung oder mangelnder Kontakt eines der Inkrementalgeber- Signale.
5.4 Konfiguration der Motorparameter Wir empfehlen dringend, den simDrive™-Antrieb zusammen mit den in unserem Sortiment befindlichen Motoren zu verwenden. Für diese Motoren können Konfigurationsvorlagen heruntergeladen werden, deshalb brauchen die Motorparameter nicht eingestellt zu werden. Konfigurationsprobleme von Fremdmotoren sind in der technischen Unterstützung der Firma CS-Lab s.c. nicht enthalten, der simDrive™-Antrieb ist aber so universell, dass er sich in den meisten Fällen richtig für das Zusammenwirken mit fast jedem AC/BLDC/DC-Synchronmotor konfigurieren lässt.
5.4.2 Motorkennzahlen Es sind hier drei sehr wichtige Parameter zu konfigurieren: Parametername Beschreibung Nennspannung des Motors. Die Nennspannung ist am häufigsten auf Spannung dem Typenschild des Motors angegeben. Nenn Drehzahl des Motors. Dieser Wert ist auch auf dem Typenschild Drehzahl des Motors zu finden.
5.4.4 Motorkonstanten Beschreibung Parametername Drehmomentkonstante des Motors, ausgedrückt in Nm/A. Geben Sie 0 ein, falls die Drehmomentkonstante Dokumentation des Motors Ihnen nicht zur Verfügung steht. Spannungskonstante, ausgedrückt in V/1000 U/min. Falls Sie diesen Wert nicht kennen, können Sie 0 eingeben, aber dies wird die Qualität der Positionierung beim dynamischen Beschleunigen/Bremsen beeinträchtigen.
5.4.8 Elektronisches Wechselgetriebe Auflösung, z.B. 40000 Manchmal kommt es vor, dass der angeschlossene Motor einen Inkrementalgeber mit einer hohen ℎ besitzt und die CNC-Steuerung nicht imstande ist, das STEP-Signal mit einer ausreichenden Auflösung bereitzustellen, um den ganzen Bereich der Motorumdrehungen ausnutzen 40000 hat eine Nenndrehzahl von 3000 ...
5.5 Konfiguration der Digitaleingänge und - ausgänge Nachdem die Motorparameter bereits konfiguriert sind, ist es Zeit, um die Funktionen der Digitaleingänge und -ausgänge einzustellen, es sei denn, die Signale wurden gemäß den Grundeinstellungen angeschlossen (siehe Unterkapitel 5.5.2 und 5.5.4). Das Ein-/Ausgangs-Konfigurationsfenster kann aus dem Menü...
5.5.1 Funktionen der Digitaleingänge Funktion Beschreibung Grundzustand E-Stopp Not-Stopp Inaktiv Eingang des Referenzierungssignals Referenzierung (zur Synchronisation des Referenziersignals mit dem Inaktiv Inkrementalgeber-Index) Zurücksetzen Löschen des Alarms Inaktiv Einschalten der Leistungsendstufe – Wechseln aus Servo ein Aktiv der Bereitschaft in den Betriebszustand Limit++ Positives Limit Inaktiv...
5.6 Abstimmung des PID-Reglers Für angehende Installateure ist das die schwierigste Konfigurationsstufe, aber der PID-Regler lässt sich gut und ziemlich schnell abstimmen, vorausgesetzt, dass die Bedienungsanleitung befolgt wird. Bevor die Leistungsendstufe (HV) angeschlossen und der Servoantrieb („Servo ein”) eingeschaltet wird, sind anfängliche, niedrige Reglerwerte einzugeben, so dass der Motor sonst sofort nach Einschalten nicht in laute Oszillationen gerät.
5.6.2 Manuelle Abstimmung der PID-Regler Es sollte die Leistungsendstufe (HV) angeschlossen werden. Sie müssen jedoch bereit sein, die Stromversorgung schnell zu trennen, falls es sich herausstellt, dass etwas falsch konfiguriert wurde und der Motor in Vibrationen gerät bzw. unkontrolliert zu rotieren beginnt. Zur Berührung des Motors kann beim Abstimmen die JOG-Funktion direkt von der csServoManager- Anwendung aus (Menü...
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• Wechseln Reiter „JOG” „Bewegungsplaner” stellen eine Drehzahl 100 U/min eine Beschleunigung von etwa 1500 U/Min/s ein. Die Position sollte der Anzahl der Impulse pro Umdrehung des Inkrementalgebers (d.h. 1 Motorumdrehung) entsprechen. Wählen Sie „Relativ” aus. Vergewissern Sie sich, dass die Bewegung innerhalb einer Motorumdrehung zu keiner •...
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In den meisten Fällen ist der Abstimmungsvorgang auf dieser Stufe abgeschlossen. Bei neuen Maschinen oder jenen, die lange nicht benutzt wurden, wird es jedoch noch einmal erforderlich sein, die Drehzahl- und Positionsregler abzustimmen, sobald sich die Mechanik nach einer Weile anpasst. Wenn die Achsen stark zu Vibrationen neigen, können Sie versuchen, sie durch Erhöhung der Verstärkung des Drehzahlreglers abzudämpfen.
5.6.3 Automatische Abstimmung der PID-Regler Der simDrive-Antrieb erlaubt, die Parameter der PID- Regler automatisch einzustellen. Einleitend ist es anzumerken, dass angesichts der Vielfalt von Motoren mechanischen Anlagen Autoabstimmung nicht in jedem Fall richtig funktioniert und es nötig sein kann, die PID- Parameter manuell auszuwählen.
5.6.3.1 Konfigurationsparameter der Autoabstimmung Parameter Beschreibung Maximale Drehzahl der Bewegung beim Abstimmen. Die Grundeinstellung beträgt 500 U/min. Sollte eine Drehzahl gefährlich für Drehzahl Werkzeugmaschine sein oder die Möglichkeiten des angeschlossenen Motors überschreiten, dann ist sie zu verringern. Beschleunigung beim automatischen Abstimmen. Die Grundeinstellung beträgt 3000 U/min/s.
5.7 Drehmomentabtastungsfunktion – csTorqueScan™ Manche Motoren weisen beträchtliche Drehmomentwelligkeiten als Funktion des Drehwinkels auf. Bei dem simDrive-Antrieb können diese Welligkeiten gemessen und eine entsprechende Kompensation in Echtzeit eingeführt werden. Dies führt zu einer genaueren Positionierung und Dämpfung von Schwingungen, die ohne eine solche Kompensation in einigen Drehzahlbereichen auftreten können.
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Damit die Drehmomentwelligkeiten gemessen werden können, muss sich der Motor bewegen. Bevor Sie diese Funktion einschalten, vergewissern Sie sich, dass es genug Raum gibt (bei der Messung kann der Motor +/- 2 Umdrehungen ausführen) und niemand an der Werkzeugmaschine arbeitet. Für das einwandfreie Funktionieren der csTorqueScan™-Funktion ist es erforderlich, dass die mechanische Belastung unveränderlich bleibt.
6. Beschreibung der Antriebsalarmmerker Das Fenster mit aktuellen Alarm- und Warnanzeigen kann im Menü „WerkzeugeAlarme zeigen” oder durch Anklicken des Symbols auf der Werkzeugleiste geöffnet werden. Alarmname Beschreibung Spannung überschritten im Gleichstromkreis der Leistungsendstufe. Der Alarm tritt auf, wenn die Leistungsendstufe mit einer zu hohen Spannung versorgt wird oder Motor aufgenommene...
Alarmname Beschreibung Der Kontrollwert CRC32 im Gerätespeicher war falsch und es wurde die Fehler beim Lesen der Grundkonfiguration geladen. Fehler bedeutet Verlust Konfiguration, Antriebskonfiguration und/oder eine Betriebsstörung des nichtflüchtigen Grundeinstellungen Speichers des Geräts. Wenn nach neu durchgeführter Konfiguration das geladen Problem sich wiederholt, setzen Sie sich mit dem Service in Verbindung.
8. Anhang A – Aktualisierung der Geräte-Software Softwareaktualisierungen können von der Webseite http://www.cs-lab.eu heruntergeladen werden. Das Archiv im .zip-Format enthält: Aktuelle Konfigurations- und Diagnosesoftware csServoManager™ (Installationsversion) • • Datei mit der Software des simDrive™-Antriebs (Firmware) Hochlader, d.h. ein Programm zur Aktualisierung der simDrive™-Software. •...
9. Anhang B – Was ist der PID-Regler? 9.1 Was ist der PID-Regler? Anders als bei den Schrittmotoren, die sozusagen „blind“ gesteuert werden, arbeiten Servoantriebe sogenannten geschlossenen Schleife, d.h. sie beim Steuern überprüfen, ob die Ist- Position des Antriebs der Soll-Position entspricht.
9.2 Funktionsweise der einzelnen Regelglieder Im Internet gibt es Zehntausende von mathematischen Beschreibungen, wie der PID-Regler funktioniert. Für die meisten Leute sind sie aber, gelinde gesagt, einfach vage, weil sie in der Praxis nichts erklären. In diesem Unterkapitel werden die Glieder des PID-Reglers in wenigen Worten zusammengefasst, so dass man ihre Funktionslogik begreifen kann.
Zeit t=1s : Ausgang = 10 • • Zeit t=2s : Ausgang = 20 … • Zeit t=10s : Ausgang = 100 • Aus dem obigen Beispiel hervorgeht, dass selbst ein geringer Fehler zu einem großen Korrekturwert führen kann, wenn er über eine längere Zeit anhält. In der Praxis haben wir nicht mit Sekunden zu tun, sondern mit Bruchteilen von Sekunden, weil die PID-Regler einige hundert bis tausend Male pro Sekunde ansprechen.
10. Anhang C – Arbeitsachse Bei vielen Antrieben wird die Funktion der sogenannten Arbeitsachse zur Verfügung gestellt, welche von vielen Installateuren zur Umsetzung einer Arbeitsachse in den Werkzeugmaschinen verwendet wird, wo eine Achse durch zwei Motoren angetrieben wird. Nicht immer ist das jedoch eine optimale Lösung, weil die beiden Motoren funktionieren, als ob sie miteinander mechanisch verbunden wären.
11. Anhang D – Diagnostik vom Mach3-Programm aus Der simDrive™-Antrieb kann über den CAN-Bus mit einer dedizierten CSMIO/IP-S-CNC-Steuerung verbunden werden. aktuellen Softwareversion kann der Antrieb unmittelbar im Mach3-Programm diagnostiziert werden, ohne einen USB-RS232-Wandler anschließen csServoManager™-Programm starten zu müssen. Es genügt, nur vom Mach3-Programm aus den Menüpunkt „PlugIn Control ...