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MSD2 Schrittmotor-Endstufe mit ServiceBus und integrierter Stromversorgung MANUAL 2125-A005 DE Extreme. Precision. Positioning.
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MSD2 Schrittmotor-Endstufe mit ServiceBus und integrierter Stromversorgung Hardware V3.0 ORIGINAL BETRIEBSANLEITUNG 05/2019 Manual MA 2125–A005 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 2125–A005 DE...
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1 Hinweise Dieses Manual: Lesen Sie vor Einbau, Inbetriebnahme und Betrieb des Gerätes dieses Manual, und ggf. mit diesem Manual in Zusammenhang stehende weiterführende Manuals gründlich durch. - Beachten Sie während des Lesens insbesondere Hinweise, die wie folgt gekennzeichnet sind: GEFAHR –...
Manual MSD2 Qualifiziertes Personal WARNUNG – Schwere Verletzung möglich! Durch nicht ausreichend qualifiziertes Personal können schwere Personenschäden oder auch große Schäden an Maschine und Antrieben verursacht werden! - 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 – Schwere Verletzung durch elektrischen Schlag möglich! Wird die Endstufe nicht mit SELV/PELV Spannungen betrieben besteht die Gefahr, dass gefährliche Spannungen am Gerät anliegen können. Berührt ein Mensch diese unter gefährlichen Spannungen stehende Bauteile, kann ein elektrischer Schlag schwere Verletzungen bis hin zum Tod verursachen: - Beachten Sie unbedingt das Sicherheitskonzept SELV/PELV und sorgen Sie für eine sichere Trennung der Versorgung vom Netz.
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Manual MSD2 WARNUNG – Verbrennungsgefahr bei Berühren! Die Oberfläche des Geräts kann stellenweise bis zu 105 °C heiß werden. - Benutzen Sie Schutzhandschuhe bzw. vermeiden Sie das Berühren. 2125–A005...
Manual MSD2 3 Kurzer Überblick– die Endstufe MSD2 Die MSD2 Endstufen werden zur bipolaren Ansteuerung von Zweiphasen-Schrittmotoren eingesetzt. Bei der Endstufe MSD2 kommt Phytrons bewährte Schrittmotor-Endstufen- Technologie mit 4-Quadranten-Stromregelung zum Einsatz. Die MSD2 wird direkt an das 230 V (115 V ) Netz angeschlossen.
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ServiceBus-Modus „SB“ Kodierschalter-Modus „KS“ Betriebsart Montageart Wand Rack Wand Rack 10022507 10022509 10020762 10020763 Artikel-Nr. Motorströme von 1.1 bis 15.4 A Peak Variante „SB“: Lauf- und Stoppstrom können unabhängig voneinander in 100 mA- Schritten via ServiceBus eingestellt werden. Ebenso kann der Booststrom via ServiceBus aktiviert werden.
Das MSD2 Manual bzw. die ServiceBus-Comm Software ® ® können von der Phytron Website www.phytron.de heruntergeladen werden. Die Gegenstecker sind im Lieferumfang enthalten (siehe Kap. 8.1). Als optionales Zubehör ist erhältlich: USB-RS485-Konverter als Stick (#10012295) ServiceBus-Kabel auf Anfrage ...
3.2 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-...
4 Technische Daten 4.1 Mechanische Daten Gewicht ca. 3 kg Wandmontage oder einsteckbar in ein 19“ Rack Montage Einbaulage Vertikal Abb. 2: Abmessungen MSD2 für Wand- und Rackmontage MA 2125–A004 DE...
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Manual MSD2 Einbauhinweis Die Module sollten so eingebaut werden, dass die Luftzirkulation nicht behindert wird. Vertikaler Einbau wird wegen der besseren Entlüftung empfohlen. Rackeinbau Die Frontplatte der MSD2 für den Einbau in19"-Racks hat die Höhe 6 HE und die Breite 18 TE.
4.2 Leistungsmerkmale Leistungsmerkmale 115 bis 230 V , 50 bis 60 Hz intern werden 120 V Motorspannung erzeugt Betriebsspannung Entstörfilter ist integriert. Schrittmotor 2-Phasen-Schrittmotoren in 4-, 6- oder 8-Leiter-Ausführung Wicklungswiderstand < 10 Ohm Die Wicklungsinduktivität einer Motorphase sollte größer als 0.5 mH sein.
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Manual MSD2 Leistungsmerkmale Diagnose über ServiceBus Flashspeicher 10 000 Schreibzyklen bei normalen Betriebsbedingungen Hardwareseitige Überstrom, Fehlererkennung Kurzschluss 25,2 A Übertemperatur T > 85 °C Schnittstellen Eingänge Die Eingänge sind optoentkoppelt. Die Ansteuerung kann über Gegentakt oder Open-Collector erfolgen. Der Eingang ist aktiv, wenn durch die Optokoppler Strom fließt.
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Ready Der Ausgang "Ready" ist durchgeschaltet, wenn die MSD2 betriebsbereit ist. Dazu muss die Endstufe aktiviert sein, d.h. der Eingang "Entregen" darf nicht bestromt sein. Analoge Ausgänge A, B, C, D für zweiphasigen Schrittmotor Umgebungsbedingungen Zulässige Umgebungs- Betrieb: 4 bis 40 °C Lagerung: –25 bis +55 °C...
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Manual MSD2 Steckverbinder Signal I/O 25-polig D-SUB Buchsenleiste Motor 5-polig Phoenix-Stecker IC 2,5 HC/ 5-GF-5,08 Bremse 3-polig Phoenix-Stecker MSTBA 2,5/ 3-G-5,08 Netz 3-polig Phoenix-Stecker GMSTB 2,5/ 3-GF-7,62 ServiceBus 6-polig Stecker, Typ Tyco Electronics 2- 1761605-1/609-0607 Verdrahtung Mindestens 75 °C beständige Kupferkabel verwenden. Kommunikation und Programmierung ®...
Auswahl der Schutzmaßnahme für den Betrieb der Endstufe Die Endstufe MSD2 muss gemäß VDE 0100 Teil 200 mit dem Schutz durch automatische Abschaltung betrieben werden. Hierzu müssen Motor, Endstufe, ‚0 V‘ und alle Betriebsmittel geerdet werden. Zur Anwendung des Schutzes durch automatische Abschaltung (EN 61140, VDE 0100, Teil 410) für Endstufen mit maßgebender Spannung >...
Manual MSD2 6 Projektierung 6.1 Isolationsübersicht Abb. 4: Isolation MSD2 Für den sicheren Betrieb der Bremse muss ein Transformator mit verstärkter bzw. doppelter Isolation verwendet werden. Das intern verbaute Schaltnetzteil weist eine doppelte Isolation auf. Das Gerät wurde gemäß EN 50178 für Verschmutzungsgrad 2 ausgelegt. Die IO-Signale sind optoentkoppelt und bieten eine sichere Trennung für Stehstoß- spannungen bis zu 3750 V.
über den zentralen Erdungs- punkt zu erden. Abb. 5: Schirmung der Motorzuleitungen Phytron empfiehlt den Einsatz folgender Ferrite, um eventuell auftretende Störungen zu kompensieren: – mit dem Klapp-Ferrit von Würth-Elektronik 742 7122 die Motorleitung, – zusätzlich mit dem Klapp-Ferrit von Würth-Elektronik 742 711 32 nah an die Steckverbinder die Steuerleitung (Takt, Richtung,..) umschließen.
Motorsteckers verbunden. An der Motorseite muss der PE-Leiter mit der Erdungsschraube des Motors verbunden werden. Die Länge des Motorkabels hängt vom Kabelwiderstand ab: R < 0,2 x R Kabel Phase Phytron empfiehlt folgenden Motorleiterquerschnitt: Schrittmotor Motorstrom Leiterquerschnitt 0,75 mm 10 A 1,00 mm 15 A 1,50 mm 2125–A005...
7 Mechanische Installation WARNUNG – Schwere Verletzung durch elektrischen Schlag möglich! Bei der elektrischen Installation können Kabel, Stecker o.ä. stromführend sein. - Bevor Sie mit der Verdrahtung beginnen, stellen Sie sicher, dass das Netzteil primärseitig vom Versorgungsnetz getrennt ist.
Manual MSD2 8 Elektrische Installation ist auch für den Betrieb in einem 19“-Rack ausgelegt! Die Endstufe MSD2 8.1 Steckverbinder - Übersicht Stecker Polzahl Stecker an der Gegenstecker Gegenstecker Endstufe Phoenix Artikelnummer Motor Phoenix IC 2,5/4-G-5,08 FKIC 2,5 HC/ 5- 10021738 STF-5,08 I/O-Signal 1x25...
8.3 Motoranschluss Abb. 7: 5-poliger Motorstecker mit PE- und Schraubanschluss Im folgenden Kapitel wird der Anschluss eines zwei-Phasen-Schrittmotors in 4-, 6-, oder 8- Leiter-Ausführung beschrieben. Mit Schrittmotor-Endstufen vom Typ MSD2 können Schrittmotoren mit 1.1 bis 15.4 A Phasenstrom angesteuert werden.
8.3.2 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...
8.5 Variante Kodierschalter-Modus „KS“ 8.5.1 Kodierschalter Motorströme (I und I Stop Kodierschalter Lauf- und Stoppstrom ((I und I Stop Schalter- Phasenströme in A stellung Einstellung ab Werk: Laufstrom: F / Stoppstrom: 3 Der Stoppstrom wird in der Regel auf ca. 40 bis 50 % des Laufstroms eingestellt, um die Motortemperatur möglichst niedrig zu halten.
Manual MSD2 8.5.2 Kodierschalter Schrittauflösung und Kurvenform Der Kodierschalter unter den DIP-Schaltern dient zur Einstellung des gewünschten Phasenstromverlaufs. Kodierschalter Schrittauflösung und Kurvenform Schalter- Stromkurve stellung Vollschritt Halbschritt mit DMA mit CS Feinschritt sinusförmig 1/4 mit CS Feinschritt sinusförmig 1/5 mit CS Feinschritt sinusförmig 1/10 mit CS...
8.6 Variante ServiceBus-Modus „SB“ 8.6.1 ServiceBus-Stecker Durch Anschluss an den 6-poligen ServiceBus-Stecker an der Frontseite wird die MSD2 Endstufe im ServiceBus-Modus aktiviert und kann parametriert werden. Abb. 10: ServiceBus-Stecker, Typ Tyco Electronics 2-1761605-1/609-0607 8.6.2 Kodierschalter Der Kodierschalter ‚Addr.‘ an der Frontseite dient zum Einstellen der Geräteadresse.
Der Anschluss vom PC zur MSD2 erfolgt durch einen USB-RS485 Konverter: Abb. 12: Anschlussschema PC MSD2 Punkt-zu-Punkt-Betrieb durch USB-Anschluss WICHTIG Bei Verwendung der USB-Schnittstelle müssen die entsprechenden USB-Treiber, die auf der Phytron Website (www.phytron.de) downloadbar sind, auf dem PC installiert werden. 2125–A005...
8.7 BremssteuerungFehler! Textmarke nicht definiert. Abb. 13: Stecker ‚Brake‘ (Motorbremse) Die Versorgungsspannung für eine am Schrittmotor angebaute Motorbremse muss am Stecker ‚Brake‘ extern angelegt werden (max. 24 V ). Die Motorbremse darf den Eingang mit max. 1 A belasten. Die Motorbremse wird ebenfalls am Stecker ‚Brake‘...
7. Am Kodierschalter Step stellen Sie die gewünschte Schritteinstellung und Vorzugsdrehrichtung ein. Fahren Sie bei Punkt 10 fort. Variante ServiceBus-Modus („SB“): Laden Sie Treiber und Software von der 8. MSD2 Phytron Website (https://www.phytron.de/support/downloads/software-download/) herunter. ® 9. Installieren Sie die Kommunikationssoftware ServiceBus-Comm und starten Sie nach erfolgreicher Installation das Programm.
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Bleibt der Motor während der Beschleunigung stehen, so ist die Beschleunigung und/oder die Maximalgeschwindigkeit herabzusetzen. Die Ursache kann auch eine falsche Einstellung des Motorstroms sein. Schaltet die Endstufe bei stehendem Motor nicht auf Stoppstrom zurück, ist wahrscheinlich der Boosteingang aktiviert. In diesem Fall wird immer mit Booststrom gefahren.
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Manual MSD2 ® Wird die Endstufe MSD2 von einer phyMOTION Steuerung angesteuert, lesen Sie bitte vor Inbetriebnahme das Grundgerätemanual: Weiteres Manual Zu diesem Thema gibt es ein weiterführendes Manual: „phyMOTION ® Modulare Viel-Achsen-Steuerung für Schrittmotoren Grundgerät“ Die Einstellungen der MSD2 Endstufe mit der Kommunikationssoftware ServiceBus- ®...
9.1 Diagnose durch LED-Anzeige 9.1.1 Variante „SB“ und „KS“ Diese Leuchtdioden zeigen den Status der Endstufe durch Farben an: links rechts grün Versorgungsspannung OK betriebsbereit – orange Motor läuft / Takt liegt an – Fehler Keine Netzspannung MA 2125–A004 DE...
Manual MSD2 9.1.2 Variante „KS“ Diese Leuchtdioden zeigen den Status und Fehler der MSD2 Endstufe durch Farben: leuchtet Bedeutung Grundstellung grün Das Ausgangssignal Grundstellung wird (Zero Signal) ausgegeben. Überlast Überlast-Fehler in der MSD2 : Ein (Overload) Kurzschluss über oder zwischen den Motorphasen bzw.
10 Konfiguration im ServiceBus (RS485-4-Draht) Die Betriebsparameter werden durch die serielle RS 485 Busverbindung (ServiceBus) in der MSD2 eingestellt werden. Der Befehlssatz und weitere Informationen zum ServiceBus siehe Kap. 10.2. 10.1 Busverbindung Um einen gesicherten Datenaustausch zu gewährleisten, muss ein eindeutiges Protokoll eingehalten werden: Asynchrone Übertragung, 8 Bits/Byte, 1 Stopbit, 1 Paritybit...
Manual MSD2 Die Prüfsumme wird berechnet, indem – beginnend beim Adressbyte – alle Bytes ein- schließlich des Begrenzers ( : ) mit einer Exklusiv-Oder-Verknüpfung () aufsummiert werden. Datenbyte1 Datenbyte2 ... CS = <Adresse_H> <Adresse_L> DatenbyteN Begrenzer Die Prüfsumme CS wird als binärer Byte-Wert berechnet, das Ergebnis ist ein Byte im Wertebereich 00 bis FF...
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Die folgende Tabelle zeigt die Übersicht dazu: Zusatzeingabe Funktion Beispiel Beschreibung Antwort Befehlscode Information zum Befehl FI Info zum Befehl F fR/–MSD2+ Status Obere Grenze des Stoppstrom: Zahlenbereichs (Upper) höchster Wert Untere Grenze des Laufstrom: Zahlenbereichs (Lower) niedrigster Wert...
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Manual MSD2 Befehls- Parameter- Wert Beschreibung code name fault- werte Boost 0 bis 1100 Booststrom von 0 bis 10,9 A – Software- <String> Softwareversion der version Endstufe auslesen – Version <String> Version des FPGA auslesen FPGA – – Reset Reset der Endstufe –...
Befehls- Parameter- Wert Beschreibung code name fault- werte – Fehlerab- 0 bis 3 0=kein Fehler frage 1=Unterspannung/Überspan nung 2=Übertemperatur 3=Überstrom 4=entregt Laufstrom R/W 0 bis 1100 Laufstrom von 0 bis 10,9 A Stoppstrom R/W 0 bis 1100 Stoppstrom von...
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Manual MSD2 Befehlscode Aktion Antwort Inhalt des EPROM löschen MSD2 Status dezimal lesen z. B. f1 MSD2 Status hexadezimal lesen z. B. f01 (= Fehler Unterspannung/ Überspannung) Vorzugsdrehrichtung lesen g0 oder g1 G1 oder G0 Vorzugsdrehrichtung setzen g1 oder g0 M0..M12 Setzen der Schrittweite m0...m12...
11 Funktionen 11.1 Eingänge Die Ansteuerung über RS422-Gegentakttreiber ist besonders störsicher, da hier immer ein Strom fließt. Besonders bei langen Leitungen sollte diese Ansteuerungsart bevorzugt werden. Die Differenzspannung zwischen Eingang und negiertem Eingang muss größer als 2,5 V sein, damit der Eingang sicher aktiviert wird.
Manual MSD2 Bereich der zulässigen Versorgungsspannung: 2,5 bis 5 V Bei Versorgungsspannungen > 5 V muss der Optostrom durch einen Vorwiderstand R ca. 10 mA begrenzt werden. – 620 12 V 24 V 1,8 k 11.1.1 Eingang Takt Minimale Impulsbreite 1 s Maximale Taktfrequenz: 500 kHz, Ein negativer Taktimpuls von 1 s bewirkt einen Motorschritt.
11.1.2 Eingang Drehrichtung Mit diesem Signal wird die Drehrichtung des Motors bestimmt: Ist der Eingang nicht beschaltet, dreht der Motor in Vorzugsdrehrichtung. Bei Strom durch den Optokoppler dreht der Motor entgegen der Vorzugsdrehrichtung. Eine Signaländerung darf nur dann erfolgen, wenn der Schrittmotor steht oder mit einer Geschwindigkeit innerhalb des Start-/Stopp-Bereiches gefahren wird.
Manual MSD2 11.1.3 Eingang Boost Bei beschaltetem Optokoppler erhöht die MSD2 den Lauf- und Stoppstrom um den im ServiceBus programmierten Wert. So kann in der Beschleunigungs- bzw. Abbremsphase des Motors auf Booststrom umgeschaltet und damit ein höheres Moment erreicht werden. Solange der Eingang Boost aktiviert ist, fließt immer der höhere Strom.
11.1.5 Eingang Reset Wenn Strom durch den Optokoppler fließt (Eingang beschalten), wird die Endstufe in einen definierten Anfangszustand gesetzt, d.h. alle Fehlermeldungen und der Ringzähler werden zurückgesetzt. Der Ringzähler wird dabei in Grundstellung gebracht. In Grundstellung werden beide Motorphasen mit dem gleichen Strombetrag unabhängig von der gewählten Schrittauflösung bestromt.
Manual MSD2 11.2 Ausgänge Die beiden Ausgänge der MSD2 sind optoentkoppelte Open-Collector-Darlington- Ausgänge. = 50 mA, U = 24 V, UCE bei 50 mA < 0,3 V Abb. 18: Ausgangsbeschaltung Bei Anschluss von Induktivitäten (z.B. Relais, Motorbremse) als Verbraucher muss der Ausgang mit einer Freilaufdiode beschaltet werden.
11.2.2 Ready (Bereitschaft) Der Ausgang "Ready" ist durchgeschaltet, wenn die MSD2 betriebsbereit ist. Dazu muss die Endstufe aktiviert sein, d.h. der Eingang "Entregen" darf nicht bestromt sein. WICHTIG Nach Wegnahme des Reset-Signals vergehen ca. 500 ms, bis die Endstufe das Bereitschaftssignal freigibt.
13 Gewährleistung, Haftungsausschluss und Geschützte Warenzeichen 13.1 Haftungsausschluss Phytron GmbH hat den Inhalt des Handbuchs auf Übereinstimmung mit der Hardware und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass die Phytron GmbH für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernimmt. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind...
14 Technik Lexikon Ein Schrittmotor kann mit unterschiedlichen Schrittauflösungen betrieben werden, die im ersten Abschnitt dieses Kapitels beschrieben werden. Der zweite Abschnitt beschäftigt sich mit den Funktionen Boost, Stromformung CS und Stromkurvenoptimierung BLOW 14.1 Vollschritt / Halbschritt / Feinschritt Vollschritt Die Betriebsart, in der z.B.
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Manual MSD2 Halbschritt Die Schrittauflösung des Motors kann elektronisch verdoppelt werden: Die Phasen 1, 1+2, 2 usw. werden abwechselnd erregt. Das ist die Betriebsart „Halbschritt“. Jedoch ist das Drehmoment, verglichen mit dem Vollschrittbetrieb, im Halbschrittbetrieb reduziert. Um das zu kompensieren, wurde eine Betriebsart „Halbschritt mit Drehmomentausgleich“ entwickelt: der Strom wird in der aktiven Phase um den Faktor angehoben.
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Feinschritt Bei den Schrittmotor-Endstufen MSD2 kann die Schrittauflösung um einen Faktor 2, 4, 5, 10 oder 20 erhöht werden – Betriebsart Feinschritt. Der Feinschrittbetrieb bringt folgende Vorteile: Die Welligkeit des Drehmoments wird mit steigender Anzahl von Feinschritten immer geringer.
Manual MSD2 14.2 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. Wird aber der Phasen- strom niedriger eingestellt, kann nur mit relativ flacher Rampe beschleunigt und gebremst werden.
14.3 Stromformung CS Mit Stromformung (CS= Current Shaping) wird hier eine schaltungstechnische Maßnahme beschrieben (= 4-Quadranten-Stromregelung). CS bewirkt, dass der tatsächliche Phasenstromverlauf über einen großen Drehzahlbereich der vorgewählten Stromkurve entspricht. Wird ein Schrittmotor ohne CS betrieben, so kommt es schon bei relativ niedrigen Drehzahlen zu Abweichungen der Stromkurve vom Sollwert.
Manual MSD2 14.4 Stromkurvenoptimierung BLOW UP Beim idealen Schrittmotor hat die Haltemomentkurve einen rein sinusförmigen Verlauf. In der Praxis weicht die Momentenkurve aber mehr oder weniger stark vom idealen Verlauf Deshalb bietet die MSD2 die Möglichkeit, das unten gezeigte Stromprofil zu wählen. Motorabhängig können so Verbesserungen im Lauf- und Beschleunigungs-verhalten erzielt werden.
14.5 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 Die Laufstromüberhöhungszeit ist auf 40 ms eingestellt. Selbständiges Umschalten auf Stoppstrom: Nach Umschalten auf Stoppstrom bleibt das Verhältnis der beiden Phasenströme im...