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Moeller ZB 4-256-SP 1 Handbuch
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Moeller ZB 4-256-SP 1 Handbuch

Für synchrone und asynchrone achsen
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Inhaltsverzeichnis
Positioniermodul für synchrone und
asynchrone Achsen
ZB 4-256-SP 1
Version 1.10
Änderungen vorbehalten
03/98 AWB-EM 27-1296-D
1. Auflage 1998, Redaktionsdatum 03/98
© Moeller GmbH, Bonn
Autoren:
Dr. Jürgen Bechtloff, Peter Stammerjohann
Redaktion: Karola Großpietsch
Inhaltsverzeichnis
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Verwandte Anleitungen für Moeller ZB 4-256-SP 1

Inhaltszusammenfassung für Moeller ZB 4-256-SP 1

  • Seite 1 Positioniermodul für synchrone und asynchrone Achsen ZB 4-256-SP 1 Version 1.10 Änderungen vorbehalten 03/98 AWB-EM 27-1296-D 1. Auflage 1998, Redaktionsdatum 03/98 © Moeller GmbH, Bonn Autoren: Dr. Jürgen Bechtloff, Peter Stammerjohann Redaktion: Karola Großpietsch...

  • Seite 2: Gefährliche Elektrische Spannung

    Alle anderen Marken- und Produktnamen sind Warenzeichen oder Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren) ohne eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Titelhalter. schriftliche Zustimmung der Firma Moeller GmbH, Bonn, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Änderungen vorbehalten.

  • Seite 3: Inhaltsverzeichnis

    Inhalt 1 Einleitung Die wichtigsten Daten im Überblick Was muß wer lesen? 2 Das Prinzip der Positionierung bei einem Antrieb Die Führungsgrößenerzeugung Die Achsbewegung zum Positionsziel Positioniervorgang mit mehreren Achsen Schnelle Synchronisationsaufgaben 3 Hardware-Projektierung Vernetzung Anschluß der Servoverstärker Anschluß von Gebersystemen Anschaltung zusätzlicher digitaler Signale Suconet-K-Adressierung...

  • Seite 4: Einleitung

    Einleitung Das Positioniermodul stellt eine flexible Möglichkeit dar, dezentrale Positio- nieraufgaben an einer Master-SPS zu realisieren. Die Kopplung erfolgt mit dem Feldbussystem Suconet K. Das Positioniermodul ist auf einer sehr leistungs- fähigen Hardware als Applikationssoftware implementiert. Der Anwender braucht keine Eingriffe in diesem Bereich vornehmen. Alle wesentlichen System- und Achsenparameter werden über die Kommunikation vorgegeben.

  • Seite 5: Was Muß Wer Lesen

    Achsparameter (elektrische und hydraulische Achsen) Nenndrehzahl Hochlaufzeit Geberauflösung Software-Limits In-Positionsfenster KV-Faktor Vorsteuerfaktor Haftreibungskompensation Was muß wer lesen? Grundlagen der Lagereglung/Positioniertechnik siehe Abschnitt 2 Hardware-Projektierung siehe Abschnitt 3 SPS-Programmierung – Einführung siehe Abschnitt 4 Protokoll siehe Abschnitt 4.5 Inbetriebnahme siehe Abschnitt 5 Fehlersuche siehe Abschnitt 6 Nachschlagen...

  • Seite 6: Das Prinzip Der Positionierung Bei Einem Antrieb

    Das Prinzip der Positionierung bei einem Antrieb Das Positioniermodul ist Bestandteil des Lageregelkreises (Abb. 1). Die zu regelnde Größe – die Ist-Position (s ) einer mechanischen Bewegungseinheit – wird eingelesen und mit der Führungsgröße (Sollweg s ) verglichen. Aus Soll der Differenz zwischen der Ist-Position und Führungsgröße wird der Schlepp- fehler ( s) berechnet ( s = s ).

  • Seite 7: Die Achsbewegung Zum Positionsziel

    Die Umschaltung der einzelnen Bewegungsphasen ist von der vorgegebenen Hochlaufzeit (t )des Antriebs auf seine Nenndrehzahl abhängig. Die Führungs- größenerzeugung des Positioniermoduls generiert in der Beschleunigungs- und Bremsphase konstante Beschleunigungen bzw. Verzögerungen. Daraus resultiert ein symmetrischer Verlauf der Geschwindigkeitsrampe. Einen beispielhaften Verlauf von Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung zeigt Abb.

  • Seite 8: Positioniervorgang Mit Mehreren Achsen

    Ziel- Pos. In-Positionsfenster Schleppfehler Soll-Weg (Führungsgröße) – Ist-Weg (Ist-Position) Schleppfehler Soll-Weg/Geschw. Ist-Weg/Geschw. Start- Pos. Zeit Geschw. Zeit Beschl. v-Konst. bremsen In-Position Satz-Ende Abbildung 4: Dynamische Achsbewegung Positioniervorgang mit mehreren Das Positioniermodul realisiert eine asynchrone Punkt-zu-Punkt-Positionie- Achsen rung. Alle drei Achsen können völlig unabhängig voneinander beauftragt und positioniert werden.
  • Seite 9 Werden mehr als eine Achse in einem Fahrauftrag beauftragt, so bedeutet dies, daß die Achsen in Abhängigkeit der zurückzulegenden Wegstrecken, der vorgegebenen Hochlaufzeit auf Nenndrehzahl, den gerade aktuellen Werten für die Maximalgeschwindigkeit und den Vorschub-Override in der Regel zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihr Ziel erreichen (Abb. 5). Abb.

  • Seite 10: Schnelle Synchronisationsaufgaben

    Schnelle Synchronisationsaufgaben Das Positioniermodul gestattet neben der Beauftragung und Start eines Auftrags auch den schnellen Start durch Hardware-Signale. Hierzu ist ein lokales Erweiterungsmodul LE 4-116-DD1 (8 digitale Eingänge, 8 digitale Ausgänge) an den LE-Bus der PS 4-401-MM2 zu koppeln. Dabei spielt die Lage dieses LEs keine Rolle.

  • Seite 11: Hardware-Projektierung

    Hardware-Projektierung Grundlage für die Positioniersteuerung ist die Kompakt-Steuerung PS 4-401-MM2 mit lokalen Erweiterungsmodulen (LE) zur Anschaltung von Gebersystemen. Alle sicherheitsrelevanten Steuer- und Freigabesignale werden von der PS 4-401-MM2 gehandhabt. Die Gebersignale werden auf die LE oder im Falle analoger Gebersignale, direkt auf die PS 4-401-MM2 aufgeschaltet.

  • Seite 12: Anschluß Der Servoverstärker

    Anschluß der Servoverstärker Das Positioniermodul kann mit bis zu drei Servoachsen betrieben werden. Die Reglerfreigabe der einzelnen Servoverstärker wird durch die digitalen Ausgänge (Q0, Q1, Q2) erzeugt. Die Servoverstärker melden ihre Reglerbereit- schaft an die digitalen Eingänge (I0, I1, I2) zurück. Die analogen Ausgänge ) steuern die Servoverstärker mit dem Drehzahlsollwert (n ) an Soll...
  • Seite 13 Absolut-digital-Geber Absolut-Gebersysteme haben den Vorteil, nicht referenziert werden zu müssen, d. h. nach Einschalten der Versorgungsspannung liefern sie sofort die absolute Weginformation. Absolute Gebersysteme müssen in bit-paralleler Weise angeschaltet werden. Unterstützt werden: parallel-binäre Codierung (z. B. mit Stegmann SPA 3-Modul von SSI-Graycode) parallel-Gray Codierung Die Gebersignale werden direkt auf die digitalen Eingänge des lokalen Erwei-...
  • Seite 14 Serielle Absolutgeber mit synchron-serieller Schnittstelle (SSI) Die absolute Positionsinformation wird über die synchron-serielle Schnittstelle (SSI) ausgegeben. Dabei wird synchron zu einem von der Steuerung vorgege- benen Takt der absolute Positionswert beginnend mit dem „most significant bit“ (MSB) übertragen. Die Datenwortlänge beträgt nach SSI-Standard bei Singleturn-Code-Absolut- gebern 13 Bit und bei Multiturn-Code-Absolutgebern 25 Bit.
  • Seite 15 Absolut-analog-Geber Die analogen Eingänge (Uo, U1, U2) weisen eine Auflösung von 12 Bit auf. Eine Wegstrecke bzw. -winkel kann so mit 4095 Inkrementen aufgelöst werden. Die Eingänge sind fest auf 0 bis 10 V konfiguriert (Abb. 13). Ist-Position Achse 1 (0...10 V) Ist-Position Achse 2 (0...10 V) Ist-Position Achse 3 (0...10 V) 24V 0V...
  • Seite 16 Das LE 4-622-CX1 verfügt intern über eine Vierfachauswertung der Geber- signale. Eine Geberauflösung von 128 Impulsen pro Umdrehung ergibt eine steuerungsinterne Auflösung von 512 Impulsen pro Umdrehung. Die Auswer- tung (1-, 2- oder 4-fach) kann pro Achse parametriert werden. Die nachfolgende Abb. 15 zeigt die Verdrahtung von zwei Inkremental-Gebern an einem LE 4-622-CX1: Inkremental-Geber Externes...
  • Seite 17 Inkremental-digitaler Geber Für den Fall, daß kein Zähler-LE (LE 4-622-CX1) zur Anschaltung eines inkre- mentalen Gebersystems eingesetzt werden kann, besteht die Möglichkeit, die Gebersignale über einen Umsetzer parallel auf die digitalen Eingänge des lokalen Erweiterungsmoduls LE 4-116-DX1 zu schalten. Das niederwertigste Bit ist auf den Eingang I0 zu schalten (Abb.

  • Seite 18: Anschaltung Zusätzlicher Digitaler Signale

    Beispielprogrammierung An der Master-SPS, z. B. einer PS 4-201-MM1, werden die Istwerte für die Achse 1 und 2 von einem Suconet K1 fähigen absoluten Geber eingelesen. Zur Istwertübertragung an das Positioniermodul sind dann die folgenden AWL-Anweisungen zu programmieren: 00022 ISTWERT "Istwerte über Suconet übertragen L RDW 1.3.0.0 Absolut-Geber Achse 1...

  • Seite 19: Programmierung

    Programmierung Funktionen des Positioniermoduls werden vollständig über die Feldbus- kommunikation gesteuert. Dem Suconet K Protokoll ist eine Protokollschicht überlagert, mit der die einzelnen Aktionen im Positioniermodul angesprochen werden. Kommunikation Die Kommunikation des Positioniermoduls als Slave im Suconet-K-Netzwerk mit der Master-SPS basiert auf der Beauftragung durch den Master. Die verschiedenen Aufträge beinhalten die Achsparametrierung, die Übertragung von Fahraufträgen sowie die Bewegungssteuerung (Abb.17).

  • Seite 20: Aufbau Der Sps-Software

    Aufbau der SPS-Software Mit dem Positioniermodul wird ein Beispielprogramm für die Suconet-K-fähige Kompaktsteuerung PS 4-201-MM1 geliefert. Die einzelnen Module haben die folgenden Aufgaben: MAIN.q42 Hauptprogramm des Positioniermoduls I1POSMOD.q42 Ablaufsteuerung des Positioniermoduls und Steuerung der Betriebsarten I1JOBS00.q42 Kommunikationstreiber zum Suconet-K-Slave Positioniermodul I1JOBS01.q42 Zuweisung von Werten auf die einzelnen internen Fahraufträge, Zuweisung der Auftragstabelle...
  • Seite 21 Die Module i#POSMOD.q42 werden in dieser Konfiguration in ein übergeord- netes Hauptprogramm eingebunden. So lassen sich entsprechend der Beschränkung der Master-SPS hinsichtlich der Anzahl von Slaves und der Beschränkung der Sende- und Empfangsdatenmengen für Suconet K an der PS 4-201-MM1 bis zu 6 Positioniermodule ankoppeln. Für drei Positionier- module sähe die Softwarestruktur in der SPS wie folgt aus: MAIN.z42 MAIN.q42...

  • Seite 22: Telegrammaufbau

    Telegrammaufbau Alle Telegramme, die zwischen Master-SPS und dem Positioniermodul aus- getauscht werden, haben einen einheitlichen Aufbau: Im Beauftragungstelegramm wird mit dem Byte 0 der Telegramminhalt und die Aufgabe (Job-ID) festgelegt. Daher ist der Inhalt der Bytes 1 bis 19 abhängig von der Job-ID. Das zyklische Antworttelegramm des Positioniermoduls hat einen festen Aufbau.
  • Seite 23 Beauftragung und Quittierung Die Kommunikation zwischen Master-SPS und Positioniermodul wird grund- sätzlich immer nach dem in Abb. 22 dargestellten Ablauf gegliedert. Nachdem der Status gelesen worden ist, erfolgt die Überprüfung, ob das Positionier- modul den letzten abgeschickten Auftrag erhalten hat. Ist dies aufgrund der asynchronen Zyklen der beiden Steuerungen noch nicht der Fall, so wird der Programmcode übersprungen, der einen neuen Auftrag formulieren könnte (Sprung auf das Label „Pos-Ende“).
  • Seite 24 Komplexe Abläufe lassen sich sehr einfach realsieren. Die nachfolgende Grafik zeigt einen Ablauf, bei dem nach Systemstart die Achsen automatrisch initiali- siert und freigegeben werden. Des weiteren kann die Betriebsart beliebig zwischen Hand und Automatik umgeschaltet werden. Start InitAX-Flg Regler BB BA Hand Stop Jog +...

  • Seite 25: Beispiel Für Eine Schrittweise Projektierung Einer Positionier-Anbindung

    Fahrauftrag Nach der Initialisierung und Freigabe einer Achse ist der wohl wichtigste Auftrag der Fahrauftrag (Job-ID 5). Ein Fahrauftrag kann erteilt werden, wenn die zu positionierenden Achsen einen vorangegangenen Fahrauftrag abgear- beitet haben und innerhalb der In-Positionsfenster stehen. Dies wird mit Hilfe des Bits ´X1-AOK im obigen Beispiel angezeigt.
  • Seite 26 Erweiterung des Hauptprogramms um eine Bedienschnittstelle Mit den MMI-Bits pro Positioniermodul kann nun das Hauptprogramm um eine Bedien- bzw. Kommandoschnittstelle erweitert werden. Mit Taster I0.7 kann während der Inbetriebnahmephase dafür gesorgt werden, Online geänderte Achsdaten erneut an das Positioniermodul zu senden. Der Taster I0.5 erteilt in dem unten stehenden Beispiel die Reglerfreigabe für alle Achsen.
  • Seite 27 Fahrauftrag generieren Fahraufträge können auf unterschiedliche Weise generiert werden: Schrittkette global für alle Positioniermodule Schrittkette innerhalb der einzelnen Positioniermodule Einzelbeauftragung global Nachfolgend soll ein Beispiel aufgezeigt werden, wie ein Fahrauftrag, einzeln im Hauptprogramm aufgesetzt werden kann. Dabei können alle Achsen mitein- bezogen werden.
  • Seite 28 00001 $INITS "Initialisierung der Schrittkette Automatik-Programm"""""""""""""""""" L K 0 = 'XSKRES L KB 1 = SK0 SINO Satzabarbeitung 00002 $SATZ1 "Auftrag 1"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" L 'X1AOK123 P1 AX123 Auftrag Bereit A 'X1READY P1 Beauftragungsflag (=1: ok) JCN ENDE L KB 1 = 'B1START P1 JOB5: Satz-Mode L KW 1000 = 'W1ZPOS1...

  • Seite 29: Protokoll

    00008 $SATZ4 "Auftrag 1"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" L 'X1AOK1 P1 AX1: Auftrag-Bereit A 'X1READY P1 Beauftragungsflag (=1: ok) JCN ENDE L KB 1 = 'B1START P1 JOB5: Satz-Mode L KW 20000 = 'W1ZPOS1 P1 JOB5: Ziel-Pos AX1 L KHB FF = 'B1VOVR1 P1 JOB5: Vovr AX1 L KB 1 = 'B1J5AX P1 JOB5: AX-Bits...
  • Seite 30 Unabhängig von einer Job-ID der Master-SPS antwortet das Positioniermodul zyklisch mit folgendem Statustelegramm: Byte Bezeichnung Zustand Beschreibung Init-Achse 1 Achsparameterdatensatz empfangen Init-Achse 2 Achsparameterdatensatz empfangen Init-Achse 3 Achsparameterdatensatz empfangen Regler bereit Achse 1 Servoverstärker meldet: Regler bereit Regler bereit Achse 2 Servoverstärker meldet: Regler bereit Regler bereit Achse 3 Servoverstärker meldet: Regler bereit...
  • Seite 31 Über diese Statusmeldungen (PS 4-401-MM2 an Master) kann der Master die Ablaufsteuerung beeinflussen. Die Bedeutung der Rückmeldungen im einzelnen: Byte 0, Bit #0, #1, #2: Init-Achse 1-3 wird gesetzt, wenn ein Achspara- meterdatensatz empfangen und verarbeitet wurde. Alle weiteren Aktionen erfolgen nur nach erfolg- reicher Rückmeldung der Init-Bits.
  • Seite 32 Byte 2, Bit #5, #6 ,#7: Besitzt eine Achse einen Inkremental-Geber, so kann diese Achse referenziert werden. Den erfolgreichen Abschluß eines mit der Job-ID 3 beauftragten Refe- renzzykluses wird pro Achse in diesen Bits zurück- gemeldet. Byte 3, Bit #0, #1, #2: Ist das vorgegebene Ziel innerhalb des In-Positions- fenster erreicht, wird achsabhängig das Bit #0, #1, #2 gesetzt.
  • Seite 33 Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die implementierten Auftrags- telegramme (Master an PS 4-401-MM2). Job-ID Bedeutung Null-Job Initialisierung der Achsparameter Regler-Freigaben (synchron) Referenzzyklus AXi Fahrauftrag (= 5) Fahrautrag (= 4) Start Fahrauftrag Halt Fahrauftrag Break Fahrauftrag Vorschub-Override Absolut-Geschwindigkeit Parameter für serielle Absolutgeber (SSI) Jog AXi + Jog AXi - Steuern AXi...
  • Seite 34 Ist der Job 00 im Positioniermodul erfolgreich durchgeführt worden, so erhält der Master folgendes Statustelegramm: Statustelegramm Byte Bezeichnung Zustand Beschreibung Negierungs Byte 0 Job 00 durchgeführt Achsparameter Initialisierung, Job 01 Telegramm AxParam Byte 0 Bit #0 Bit #1 Bit #2 JOB-ID = 1 Bit #3 Bit #4...
  • Seite 35 Mit diesem Auftrag werden die einzelnen Achsen initialisiert. Das Beauf- tragungstelegramm muß einmal vom Master an das Positioniermodul abgeschickt werden. Als Rückmeldung wird das entsprechende Bit im Byte 0 des Antworttelegramms gesetzt. Die Initialisierung kann beliebig oft mit z. B. geändertem KV-Faktor gesendet werden.
  • Seite 36 Parametrierung der Achsart und der Geberschnittstelle Byte 1 Byte 1 Masterachsenkennung Bit #0 Bit #1 Gleichlauf mit Achse 2 (nur Achse 3) Gleichlauf mit Achse 1 (nur Achse 2 und 3) Masterachse (keine Gleichlaufregelung) Absolut/inkrementaler Geber Bit #2 inkrementaler Geber absoluter Geber Geberanschaltung Bit #3...
  • Seite 37 Bit #2 Bestimmung des Gebertyps (inkremental oder absolut). Bit #3, #4 Geberanschaltung festlegen. Bei absoluten Gebern können sowohl analoge Geber (Bit #3 = 0) oder digitale Geber (Bit #3 = 1) eingesetzt werden. Absolut-digitale Geber werden über eine SSI-Schnittstelle oder parallelverdrahtet (Bit #4 = 1) angeschlossen.
  • Seite 38 Die nachfolgende Tabelle gibt mögliche Parametrierungen für Master-Achsen wieder: Geber-Art Anschaltung Codierung Hardware-Eingänge Konfigurationsbyte Absolut parallel graycodiert 1. LE 4-116-DX1 0011 1100 = 3C 2. LE 4-116-DX1 0111 1100 = 7C 3. LE 4-116-DX1 1011 1100 = BC binärcodiert 1. LE 4-116-DX1 0001 1100 = 1C 2.
  • Seite 39 Byte 6, 7: Bit #0 bis #10 (11-Bit-Format) Hochlaufzeit des Antriebs. Die Zeitkonstante (Hochlaufzeit th) des Antriebs gibt die Zeitspanne in Millisekunden an, in der der Antrieb auf seine oben ange- gebene Nenndrehzahl beschleunigt haben soll. Mit der Zeit- konstante wird die maximale Beschleunigung der Achse vorgegeben, die bei der Bewegungserzeugung nicht über- schritten wird.
  • Seite 40 Byte 14: Mit Hilfe des In-Positionsfenster wird festgelegt, wann eine Achse ihr vorgegebenes Ziel erreicht hat. Sobald die Istposition der Achse innerhalb dieses Fensters gelangt, wird im Antwort- telegramm in Byte 3 das entsprechende Bit gesetzt. Byte 15: Der KV-Faktor legt die Verstärkung des Lageregelkreises fest. Je größer der KV-Faktor ist, desto stärker reagiert die Lageregelung auf Positionsabweichung der Achse.
  • Seite 41 Empfängt das Positioniermodul das Beauftragungstelegramm, so werden die momentanen Ist-Positionen der mit Bit #5, #6, #7 (Byte 0) ausgewählten Achsen als neue Ziel-Positionen gesetzt. Die Lageregelung wird für die frei- gegeben Achsen aktiviert, sobald das Signal „Regler-Bereit“ des jeweiligen Servoverstärkers ansteht. Im Gegensatz zur asynchronen Reglerfreigabe (Job 31) wirkt die Reglerfrei- gabe auf eine bereits freigegebene Achse wie ein Reset.
  • Seite 42 Der Bedarfsdatenkanal kann jederzeit mit Job 30 (Parametrierung des Bedarfs- datenkanals) neu parametriert werden, um z. B. die Anzeige auf einem Text- display umzuschalten. Kanal 1 (Wort 4 bis 8) Kanal 2 (Wort 9 bis 14) K 1: Istposition Achsen 1 bis 3 K 1: Schleppfehler der Achsen 1 bis 3 K 1: Sollgeschwindigkeit der Achsen 1 bis 3 (bezogen auf ein 65535 tel der Nenndrehzahl)
  • Seite 43 Byte 0: In den Bits 5, 6 und 7 wird die zu referenzierende Achse bestimmt. Byte 1: Das Byte1 legt die Achssuchrichtung des Referenzpunkt- schalters fest. Byte 1 = 0: negative Suchrichtung Byte 1 = 1: positive Suchrichtung Byte 2, 3: Die Geschwindigkeit, mit der die Achse den Referenzpunkt- schalter sucht, wird als Absolutgeschwindigkeit vorgegeben.
  • Seite 44 Die ausgewählte Zielposition wird mit der Referenzpunktsuchgeschwindigkeit (Eilgang) angefahren. Die Bewegung wird abgebrochen, sobald das Referenzpunktsignal ansteht. Die Achse fährt danach mit der Markersuchgeschwindigkeit (Schleichgang) die Position wieder an, an der das Referenzpunktschaltersignal von „Null“ auf „Eins“ gekommen ist. Bei der Anschaltung der Gebersignale auf das LE 4-622-CX1 sucht die Achse mit der Markersuchgeschwindigkeit (Schleichgang) das Markersignal des Meßsystems.
  • Seite 45 Hinweis! Der Referenzpunktschalter muß als Schließer ausgeführt sein. Um die Unschärfe der Referenzpunkterkennung zu minimieren, sollten induktive Näherungsschalter eingesetzt werden. Der Referenzpunktschalter sollte einen genügend großen Abstand zum Software-Limit aufweisen (ca. 1,5 Bremsweg). Das Referenzpunktsignal muß bis zum elektrischen Endschalter auf 1 stehen bleiben.
  • Seite 46 Byte 1: Gibt die Start und Zielbedingung des Fahrauftrags vor. Bit #0 = 1: Der Fahrauftrag wird sofort ausgeführt. Andernfalls muß das Bit #1 gesetzt oder der Start des Fahrauftrags durch Job-ID 6 bewirkt werden. Bit #1 = 1: Der Fahrauftrag wird gestartet, wenn die in Byte 11 übertragene Bit-Maske auf dem Eingang des optional angeschlossenen LEs (LE 4-116-DD1) gesetzt ist.
  • Seite 47 Das Positioniermodul unterscheidet zwischen internen, externen Fahr- aufträgen und Jog-Befehlen. Externe Fahraufträge: Fahraufträge, die vom Master an das Positioniermodul abgesetzt werden. Interne Fahraufträge: Fahraufträge, die intern im Positioniermodul abgelegt werden. Diese internen Fahraufträge werden mit den folgenden Job’s behandelt: Job 20: Übertragung eines internen Fahrbefehls Job 21: Anwahl eines internen Fahrauftrages und...
  • Seite 48 Halt Fahrauftrag, Job 07 Ein laufender Fahrauftrag (Job-ID 5, 25, 26) kann jederzeit angehalten werden. Dabei bremsen die mit den Bits #5 bis #7 spezifizierten Achsen auf die neue Zielgeschwindigkeit = 0 herunter. Mit dem Telegramm „Start Fahrauftrag“ kann der angehaltene Fahrauftrag weiter ausgeführt werden. Die jeweiligen Achsen beschleunigen auf die im Telegramm „Fahrauftrag“...
  • Seite 49 Vorschub-Override, Job 09 Einem laufenden Fahrauftrag (Job-ID 5, 21, 25, 26) kann jederzeit ein neuer Maximalwert für die Geschwindigkeit vorgegeben werden. Hierzu wird in Prozent der Wert der momentan gültigen Absolutgeschwindigkeit der einzelnen Achsen gesetzt. Telegramm Vorschub-Override Byte 0 Bit #0 Bit #1 Bit #2 Job-ID = 9...
  • Seite 50 Liefert der SSI-Absolutgeber mehr als 16 Bit, so gibt die Bitposition an, ab welchem Bit die 16 Bit als Ist-Position verwendet werden. Telegramm Parameter für serielle Absolutgeber (SSI) Byte 0 Bit #0 Bit #1 Bit #2 Job-ID = 11 Bit #3 Bit #4 Byte 2 Datenwortlänge des SSI-Absolutgebers Achse 1...
  • Seite 51 Achtung! Die Wahl der Bitposition hat auch Einfluß auf die Achsparameter Initialisierung (Job 01). Bei der Auflösung des Gebers pro Umdrehung des Motors muß die Bitposition, ab der die 16 Bit gelesen werden, mit berücksichtigt werden. Bei der Achsparameter Initialisierung (Job 01) sind dies die Bytes 2 und 3. In unserem Beispiel ergeben sich 256 Schritte pro Umdrehung (8 Bit).
  • Seite 52 Wird im Positioniermodul ein Jog-Auftrag verarbeitet, so werden die nachfol- genden Jog-Aufträge, die von der Kommunikation gelesen werden, ignoriert. Ein neuer Jog-Auftrag wird erst dann wieder verarbeitet, wenn mindestens ein Telegramm mit der Job-ID 0 empfangen wurde. So kann sichergestellt werden, daß...
  • Seite 53 In-Position-Fenster, Job 17 Einem laufenden Fahrauftrag (Job-ID 5, 21, 25, 26) kann jederzeit ein neuer Wert für das In-Positions-Fenster vorgegeben werden. Hierzu wird der Wert des In-Positions-Fensters der einzelnen Achsen gesetzt. Telegramm In-Position-Fenster Byte 0 Bit #0 Bit #1 Bit #2 JOB-ID = 17 Bit #3 Bit #4...
  • Seite 54 Hinweis! Damit interne Aufträge ausgeführt werden, müssen alle drei Achsen freigegeben sein. Anwahl eines internen Fahrauftrags und Start, Job 21 Mit diesem Telegramm kann ein interner Fahrauftrag angewählt werden. Ist das Bit #0 im Byte 1 des betreffenden internen Fahrauftrags gesetzt, so wird der Fahrauftrag unmittelbar gestartet.
  • Seite 55 Start-Befehl: interne Fahraufträge sequentiell periodisch abarbeiten, Job 26 Die internen Fahraufträge lassen sich auch sequentiell periodisch abarbeiten. Ist die Liste der Fahraufträge (Job-ID 28) einmal durchlaufen, so wird wieder der erste Auftrag gestartet. Ist das Bit #1 des Bytes 1 gesetzt, so wird der nächste Fahrauftrag ausgeführt, wenn der digitale Eingang des optionalen LE 4-116-DD1 gemäß...
  • Seite 56 Bedarfsdatenkanal parametrieren, Job 30 Telegramm Bedarfsdatenkanal parametrieren Byte 0 Bit #0 Bit #1 Bit #2 JOB-ID = 30 Bit #3 Bit #4 Bit #5 Achse 1 Bit #6 Achse 2 Bit #7 Achse 3 Byte 1 Konfiguration des Bedarfsdatenkanals Mit dem Byte 1 kann der Bedarfsdatenkanal des zyklischen Antworttelegramm konfiguriert werden.
  • Seite 57 Hinweis! Im Test-Modus muß das Reglerfreigabesignal (Digital Ausgang QX0-2) auf Regler bereit (Digital Eingang IX0-2) gebrückt werden. Bei einer Achse, die im Test-Mode betrieben wird, muß die Null-Punkt- verschiebung Null betragen. Bei einer Achse mit Inkremental-Geber muß die Nullpunktverschiebung größer dem negativem Software-Limit und kleiner dem positiven Software- Limit sein.
  • Seite 58 Der Bedarfsdatenkanal kann jederzeit mit Job 30 (Parametrierung des Bedarfs- datenkanals) neu parametriert werden, um z. B. die Anzeige auf einem Text- display umzuschalten. Kanal1 (Wort 4 bis 8) Kanal2 (Wort 9 bis 14) K 1: Istposition Achsen 1 bis 3 K 1: Schleppfehler der Achsen1 bis 3 K 1: Sollgeschwindigkeit der Achsen 1 bis 3 (bezogen auf ein 65535 tel der Nenndrehzahl)

  • Seite 59: Inbetriebnahme

    Inbetriebnahme Um eine einwandfreie Funktion des Positioniermoduls zu gewährleisten, sind folgende Regeln zu beachten: PS 4-401-MM2 muß mit dem Speichermodul ZB 4-256-SP1 inklusive Applikationssoftware „Positionieren“ bestückt sein. Die elektrische Verdrahtung muß nach AWB 27-1240-D ausgeführt sein Die Suconet-K-Verdrahtung muß mit z. B. dem Datenkabel KPG 1-PS 3 erfolgt sein.
  • Seite 60 Analog-Signale Für einen einwandfreien Betrieb von geregelten Antrieben müssen die Analog-Signale geschirmt ausgeführt sein. Suconet-Adresse An allen Positioniermodulen müssen die Suconet-K-Adressen eingestellt werden (siehe S. 18). Software Master-SPS Bevor die Achsen physikalisch in Betrieb genommen werden können, muß die Kommunikation mit der Master-SPS einwandfrei arbeiten. Software-Inbetriebnahme Die Achsen sollten als Test-Achsen konfiguriert werden (L KHB DC = `B#AXMODE in Modul i#PAR.q42), siehe auch S.
  • Seite 61 Hochlaufzeit (ms) Die Hochlaufzeit auf Nenndrehzahl ist stark abhängig von der Mechanik der Maschine (mechanische Zeitkonstante des gesamten Antriebsstranges). Sie muß auf jeden Fall größer sein als die elektrische Zeitkonstante des Servo- antriebs. Je kleiner die Hochlaufzeit gewählt wird, umso stärker wird die Maschine mechanisch belastet.
  • Seite 62 Für die Bewegungserzeugung ist nicht die tatsächliche Geberauflösung und die Nenndrehzahl relevant, sondern das Produkt aus beiden Größen. Bei nicht ganzzahligen Über- oder Untersetzungsverhältnissen im Antriebsstrang kann es zu Rundungsfehlern bei der Vorgabe dieser Größen kommen, da für die Achsparametrisierung nur Ganzzahlen (16 Bit) vorgegeben werden können. Diese Rundungsfehler wirken sich bei der Vorschubgeschwindigkeit aus.
  • Seite 63 Beispiel: Position Hardware-Endschalter links: 1100 → Software-Limit Minus = 3000 Position Hardware-Endschalter rechts: 42050 → Software-Limit Plus = 40000 ⇒ Es steht ein Verfahrbereich von 37000 Inkrementen zur Verfügung Bei der ersten Inbetriebnahme einer Achse liegt die Nullpunktverschiebung noch nicht fest. Daher sollten die Software-Limits möglichst auf die möglichen Grenzen des Verfahrbereichs festgelegt werden, z.
  • Seite 64 Typischer Wert für eine elektrische Servo-Achse: 3000 Inkremente bei einer Hochlaufzeit von 200 ms. In-Positionsfenster Das In-Positionsfenster gibt die Toleranz vor, mit der eine Zielposition ange- fahren wird. Sobald die Achse innerhalb dieses Fensters steht, wird das In- Positions-Bit im Antworttelegramm gesetzt. Bei der Abarbeitung interner Fahr- aufträge kann durch Vorgabe eines großen In-Positionsfensters ein Verschleifen der Fahraufträge erreicht werden.
  • Seite 65 Soll ZielPos Führungs- größen- Geschw. erzeugung Soll Soll Abbildung 33: Lageregelung mit Vorsteuerung Für die erste Inbetriebnahme sollte KG gleich Null gesetzt werden, um die Vorsteuerung zu deaktivieren. Zunächst ist, wie schon beschrieben, der KV-Faktor zu optimieren. Dann kann der Faktor KG größer Null gesetzt werden. Begonnen wird mit kleinen Werten.
  • Seite 66 FS-Faktor Mit Hilfe dieses Faktors kann die Sensibilität der Stick-Slip-Kompensation eingestellt werden. Der Default-Wert sollte mit 2 eingestellt werden. In Abhän- gigkeit der Geberauflösung muß gegebenenfalls der Faktor KS erhöht werden. Ein Anzeichen hierfür ist, wenn die hydraulische Achse zu spät anfängt, mit Stick-Slip-Aktivitäten die Zielposition zu erreichen.
  • Seite 67 d) Reglerfreigabe Nun kann der Regler via Positioniermodul freigegeben werden Hierzu ist mit dem Byte B#AX diejenige Achse zu spezifieren, die in Lageregelung genommen werden soll. Der Antrieb sollte ruhig in Lageregelung betrieben werden können (Driftausgleich). Um während der Inbetriebnahme jederzeit erneut eine Reglerfreigabe erteilen zu können, ist es zweckmäßig, dieses Kommando ebenfalls auf einen Taster zulegen: L I0.1...
  • Seite 68 In der Master-SPS können die Positions-Istwerte beobachtet werden. Die Achsen werden nun, falls möglich, von Hand verschoben oder mit Hilfe des Batteriekästchens über den Verfahrbereich gefahren. Sollte ein Gebernull- durchgang auftreten, so ist in das Telegramm Reglerfreigabe ein Nullpunkt- offset einzutragen, um den Verfahrbereich in den positiven Bereich zu verschieben.
  • Seite 69 Beispiel für eine Achsparametrierung Daten: Drei Achsen mit absolut-digitalen binär-codierten Gebern (indirekte Lageerfassung). Achse 1 und 3 sind mechanisch gekoppelt und sollen synchron zueinander betrieben werden. Die Dynamik der Achse 2 soll etwas höher als Achse 1 und 3 eingestellt werden. In der nachfolgenden Tabelle wurden die Achsparameter eingetragen.

  • Seite 70: Fehlersuche

    Fehlersuche Kommunikation Fehler Ursache Maßnahme Run-LED blinkt Busadresse Master-SPS/Gerätekofiguration: falsch – Lage des PosMod am Strang DIP-Schalter an der PS 4-401-MM2 entspricht nicht der Master-Konfiguration Run-LED blinkt Kommuni- Master-SPS/Gerätekofiguration: kationspara- – 17 Byte empfangen meter falsch – 20 Byte senden Run-LED blinkt Steckerbele- Stecker gemäß...

  • Seite 71: Antriebe

    Antriebe Fehler Ursache Maßnahme Nach Reglerfrei- Polung der ID1, Bit #12 des Wortes 6 setzen, um gabe drehen die Sollwerte und Polarität des Analog-Ausganges zu Antriebe unkon- Drehrichtung drehen. trolliert hoch Geber stimmen nicht überein Achse fährt nicht Geberauflösung/ Wurde evtl. Getriebe nicht oder falsch mit 10 V bei Nenndrehzahl berücksichtigt? Siehe S.
  • Seite 72 Anhang A Achsparameter Anlage: Datum: Standort: Ausführender: Achsparameter Achse 1 Achse 2 Achse 3 Geberauflösung (Inkr) 16 Bit Nenndrehzahl (U/min )16 Bit Zeitkonstante (ms) 11 Bit Faktor Zeitkonstante [ ] 1 Bit (0 = 1x, 1 = 10x) Pol. Analog-Ausgang [ ] 1 Bit (0 = +1x, 1 = –1x) Zählrichtung IstPos [ ]...
  • Seite 73 Anhang B Inbetriebnahme Checkliste Anlage: Datum: Standort: Ausführender: 1 Hardware 1.1 Sind die elektr. Endschalter verdrahtet und öffnen? 1.2 Sind die Ausgänge Reglerfreigabe an der PS 4-401 mit den Antrieben korrekt verdrahtet? 1.3 Liegen die Reglerbereitmeldungen der Antriebe an den Eingängen der PS 4-401 an? (Bei hydraulischen Achsen steht dieses Signal nicht zur Verfügung: Master-Ausgang auf Regler-Betriebsbereit aufschalten) 1.4 Analog-Sollwerte als geschirmtes Kabel ausgeführt?
  • Seite 74 Anhang C FS-Fenster Empfindlichkeit der Stick-Slip-Kompensation KG-Faktor Geschwindigkeits Verstärkungs Faktor Stick-Slip-Kompensations Faktor Verstärkungsfaktor des Lageregelkreises KVSK Faktor für asymmetrische Verstärkung des Lageregelkreises Istgeschwindigkeit Sollgeschwindigkeit Soll Nenndrehzahl Geberauflösung Schleppfehler Istposition Sollposition Soll Hochlaufzeit auf Nenndrehzahl maximale Geschwindigkeit 03/98 AWB-EM 27-1296-D...

  • Seite 75: Stichwortverzeichnis

    Stichwortverzeichnis Ablauf Referenziervorgang ........... 43 Einbinden ..............25 Ablaufsteuerung ............20 Einzelbeauftragung ............27 Absolut-analog-Geber ..........15 Absolut-digital-Geber ........... 13 Absolut-Geschwindigkeit ..........49 Achsart ................. 36 Fahrauftrag ..............45 Achsen steuern ............. 52 Fahrauftrag generieren ..........27 analoge Ausgänge ............12 Faktor KS ..............
  • Seite 76 Job 01 ................34 Optimierung der Lageregelung ........68 Job 02 ................40 Job 03 ................42 Job 04/05 ..............45 Job 06 ................47 Programm-Module ............20 Job 07 ................48 Protokoll ................ 29 Job 08 ................48 Protokollschicht ............19 Job 09 ................
  • Seite 77 Telegrammaufbau ............22 Test-Achse ..............60 Test-Modus ............37 Treiber ................20 Übersetzungsverhältniss ..........62 Übertragung eines internen Fahrbefehls ...... 53 Ungültige Achsdaten ............ 31 Verstärkung ..............40 Vierfachauswertung ............16 Vorschub-Override ..........45 Vorzeichen ..............39 Zählrichtung ..............39 Zeitkonstante ............

Inhaltsverzeichnis