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Inbetriebnahmestrategien 

Allgemeines 

Dieses Kapitel gibt Ihnen Strategien für die Inbetriebnahme des digitalen Servoverstärkers und die Optimierung seiner Regelkreise an die Hand. 

Diese Strategien können nicht allgemeingültig sein. Abhängig von den Anforderungen Ihrer Maschine müssen Sie eventuell eine eigene Strategie entwickeln. 

Die hier vorgestellten Abläufe helfen Ihnen jedoch, das prinzipielle Vorgehen zu verstehen. 

Parametrierung 

warning_r_general  

Der Maschinenhersteller muss eine Risikobeurteilung der Maschine erstellen und ist für die funktionelle, maschinelle und personelle Sicherheit der Maschine verantwortlich. Dies gilt insbesondere für die Auslösung von Bewegungen mit Hilfe von Funktionen der Inbetriebnahme-Software.
Die Inbetriebnahme des Servoantriebes mit Hilfe von Funktionen der Inbetriebnahme-Software ist nur erlaubt in Verbindung mit einer Zustimmungseinrichtung nach EN 12100, die direkt auf den Antriebskreis wirkt. 

Hilfsspannung einschalten 

1. 

24V Hilfsspannungsversorgung für den Servoverstärker einschalten. 

LED-Display :     X.XX     (Firmware-Version)
BTB-Kontakt :        geöffnet
nach ca. 5 Sekunden :
LED-Display :        YY.     (Stromstärke, blinkender Punkt für CPU o.k.) 

BTB-Kontakt :        geschlossen 

2. 

Personal Computer einschalten 

3. 

Inbetriebnahme-Software starten 

4. 

Schnittstelle anklicken (COM1 .... COM10), die zur Kommunikation mit dem Servoverstärker verwendet wird.
Die Parameter werden zum PC übertragen. 

5. 

Klicken Sie auf das Kontrollkästchen SW-Disable unten rechts oder drücken Sie die Funktionstaste F12.
im Statusfeld ACHSE steht nun NO ENABLE 


Basis-Parametrierung 

Der Servoverstärker bleibt weiterhin disabled und die Leistungsversogung abgeschaltet. 

1. 

Basis-Parameter einstellen (Adresse, Ballastangaben, Netzspannung etc.):
    - Klicken Sie auf den Button BASISEINSTELLUNGEN
    - Ändern Sie, wenn erforderlich, die Felder
    - Klicken Sie auf ÜBERNEHMEN und anschließend auf OK 

2. 

Motor wählen :
    - Klicken Sie auf den Button MOTOR unter dem Motorbild
    - Öffnen Sie die Motorauswahltabelle, indem Sie auf den Pfeil im Listenfeld
      NUMMER-NAME klicken
    - Klicken Sie den angeschlossenen Motor an
    - Klicken Sie auf ÜBERNEHMEN
    - Beantworten Sie die Frage nach der Bremse
    - Beantworten Sie die Frage nach "Speichern im EEPROM/Reset" mit NEIN
      (die Daten sind im RAM und werden später dauerhaft gespeichert) 

3. 

Feedback wählen (Resolver, Encoder) :
    - Klicken Sie auf den Button FEEDBACK
    - Die angezeigten Werte entsprechen den Daten des Motor-Default-Datensatzes,
      den Sie geladen haben.
    - Ändern Sie, wenn erforderlich, die Felder
    - Klicken Sie auf ÜBERNEHMEN und anschließend auf OK 

4. 

Encoder-Emulation einstellen (ROD, SSI) :
    - Klicken Sie auf den Button ROD/SSI/ENCODER
    - Wählen Sie die gewünschte Encoder-Emulation
    - Stellen Sie die zugehörigen Parameter in der rechten Fensterhälfte ein
    - Klicken Sie auf OK 

5. 

Analoge Ein-/Ausgänge konfigurieren :
    - Klicken Sie auf den Button I/O ANALOG
    - Wählen Sie die gewünschte SW-FUNKTION
    - Stellen Sie für den verwendeten SW-Eingang die Skalierung bezogen auf 10V ein.
    - Stellen Sie gewünschten Ausgangssignale für MONITOR1 und MONITOR2 ein
    - Klicken Sie auf OK 

6. 

Digitale Ein-/Ausgänge konfigurieren :
    - Klicken Sie auf den Button I/O DIGITAL
    - Ordnen Sie den digitalen Eingängen (linke Fensterhälfte) die gewünschten
      Funktionen zu und geben Sie, wenn erforderlich, die Hilfsvariable X ein.
    - Ordnen Sie den digitalen Ausgängen (rechte Fensterhälfte) die gewünschten
      Funktionen zu und geben Sie, wenn erforderlich, die Hilfsvariable X ein.
    - Klicken Sie auf OK 

7. 

Parameter speichern :
    - Klicken Sie auf den Buttonbromsich

    - Beantworten Sie die Frage nach RESET VERSTÄRKER mit JA 

8. 

Klicken Sie auf das Kontrollkästchen SW-Disable unten rechts oder drücken Sie die Funktionstaste F12. 

im Statusfeld ACHSE steht nun NO ENABLE 


Wenn Sie die Lageregelung des Servoverstärkers nutzen wollen, müssen Sie die für Ihren Antrieb spezifischen Parameter eingeben: 

1. 

Achsentyp :
    - Klicken Sie auf den Button LAGEREGLER
    - Klicken Sie auf den Button
POSITIONIERDATEN
    - Wählen Sie den Achsentyp (linear, rund oder modulo) 

2. 

Bei Achsentyp MODULO: Geben Sie die Parameter Modulo-Start-Pos. und Modulo-End-Pos. ein. 

3. 

Auflösung :
     - Geben Sie Nenner und Zähler der Auflösung ein. Hierbei passen Sie den
       Verfahrweg der Last in Positioniereinheiten (Längeneinheit bei Linearachsen bzw.
      °mech. bei Rundachsen) an die Anzahl der Motorumdrehungen an.
       Nur ganzzahlige Eingaben sind zugelassen.
Beispiel 1:     Übersetzung = 3,333 mm / Umdrehung
        => Auflösung = 10000/3 µm/Umdr. (alle weiteren Wegeingaben in µm)
                oder
        => Auflösung = 10/3 mm/Umdr. (alle weiteren Wegeingaben in mm)
Beispiel 2:    Übersetzung = 180 °mech./Umdr.
        => Auflösung = 180/1 °mech./Umdr.(alle weiteren Wegeingaben in °mech) 

4. 

vmax :
    - Geben Sie die aus der Auflösung bei Nenndrehzahl des Motors resultierende
      maximale Verfahr-Geschwindigkeit der Last ein. Die Maßeinheit ergibt sich aus der
      Auflösung (°mech./s oder Längeneinheit/s).
Beispiel 1:     Auflösung = 10000/3 µm/Umdr. , nnenn = 3000 Umdr./min
        => vmax = Auflösung * n
nenn = 10000/3 * 3000 µm/min = 10 000 000 µm/min
                oder
        => vmax = Auflösung * n
nenn = 10/3 * 3000 mm/min = 10 000 mm/min
Beispiel 2:    Auflösung = 180 °mech/Umdr. , n
nenn = 3000 Umdr./min
        => vmax = Auflösung * n
nenn = 180 * 3000 °mech/min = 9000 °mech/s 

5. 

t beschl. min :
    - Geben Sie die Zeit in ms ein, die der Antrieb bei der mechanisch zulässigen
      maximalen Beschleunigung braucht, um von Geschwindigkeit 0 auf vmax zu
      beschleunigen. 

6. 

InPosition :
    - Geben Sie das InPositions-Fenster ein. Dieser Wert wird für die InPositions-Meldung
      verwendet. Die Maßeinheit ergibt sich aus der Auflösung (°mech. oder
      Längeneinheit).
        Typischer Wert : z.B. ca. Auflösung * 1/100Umdr. 

7. 

max. Schleppfehler :
    - Geben Sie das Schleppfehlerfenster ein. Dieser Wert wird für die Meldung
      SCHLEPPFEHLER verwendet. Die Maßeinheit ergibt sich aus der Auflösung
      (°mech. oder Längeneinheit).
        Typischer Wert : z.B. ca. Auflösung * 1/10Umdr. 

8. 

Parameter speichern :
    - Klicken Sie auf den Buttonbromsich_4.JPG

    - Beantworten Sie die Frage nach RESET VERSTÄRKER mit JA 


Optimieren der Regelkreise 

Die Basisparametrierung muss abgeschlossen sein. 


Vorbereitung 

1. 

OPMODE :
Stellen Sie den OPMODE "1,Drehzahl analog" ein (Bildschirmseite VERSTÄRKER

2. 

SW-Funktion :
Stellen Sie die analoge I/O-Funktion "0,Xsoll=An In 1" ein Bildschirmseite I/O ANALOG

3. 

Parameter speichern :
    - Klicken Sie auf den Buttonbromsich_5.JPG (Bildschirmseite VERSTÄRKER)

    - Beantworten Sie die Frage nach RESET VERSTÄRKER mit JA 

4. 

Analog-In1 :
Schließen Sie den Sollwerteingang 1 kurz oder geben Sie 0V vor 

5. 

OSZILLOSKOP :
Kanal1 : n_ist        Kanal2 : I_ist (Bildschirmseite OSZILLOSKOP

6. 

Reversierbetrieb :
Stellen Sie auf der Bildschirmseite OSZILLOSKOP/SERVICE/PARAMETER die Parameter für den Reversierbetrieb auf Werte ein, die für Ihre Maschine auch bei abgeschaltetem Positionsregelkreis ungefährlich sind (ca. 10% der Enddrehzahl). 


warning_r_general_6.JPG  

Bei der Servicefunktion "Reversierbetrieb" wird der analoge Sollwerteingang abgeschaltet bzw. der interne Lageregler außer Funktion gesetzt. 

Stellen Sie sicher, dass die Alleinfahrt der ausgewählten Achse gefahrlos möglich ist. Bedienen Sie das ENABLE-Signal des Verstärkers zur Sicherheit mit einem Zustimmungstaster und stellen Sie die NOT-AUS-Funktion für diese Achse sicher. 


Optimieren des Stromreglers 

Bildschirmseite STROMREGLER 

1. 

Bei passender Verstärker-Motor-Kombination ist der Stromregler bereits für fast alle Anwendungen stabil eingestellt. 

2. 

Ipeak :
    - Reduzieren Sie Ipeak auf Inenn des Motors (Schutz des Motors) 

3. 

Leistungsversorgung einschalten. 

4. 

Analogen Sollwert vorgeben :
    - Analog-In 1 = 0V 

5. 

Enablen Sie nun den Verstärker :
    - High-Signal an Enable-Eingang. Im Statusfeld ACHSE steht nun NO SW-EN
    - das Kontrollkästchen SW-Enable anklicken. Im Statusfeld ACHSE steht nun ENABLE
Der Motor steht nun drehzahlgeregelt mit n=0 min-1 .Sollte der Stromregler nicht stabil arbeiten (Motor schwingt mit deutlich höherer Frequenz als 100Hz) setzen Sie sich mit unserer Applikationsabteilung in Verbindung. 


Optimieren des Drehzahlreglers 

Bildschirmseite DREHZAHLREGLER 

1. 

SW-OFFSET:
Lassen Sie den Verstärker enabled. Falls die Achse driftet, verändern Sie den Parameter SW-Offset solange, bis sie stillsteht (oder verwenden Sie die Funktion AUTO-OFFSET). 

2. 

SW-RAMPE +/-:
Die Sollwertrampen werden verwendet, um die Sollwertvorgabe zu glätten (Filterwirkung). Stellen Sie die mechanische Zeitkonstante des Gesamtsystems, d.h. die Anstiegszeit bzw. Rampensteigung der Drehzahl von 0 bis nsoll ein.
Solange die eingestellten Rampen kleiner sind als die mechanische Reaktionszeit des Gesamtsystems, wird die Reaktionsgeschwindigkeit nicht beeinflusst. 

3. 

ENDDREHZAHL:
Stellen Sie die gewünschte Enddrehzahl ein. 

4. 

KP/Tn :
Vergrössern Sie KP bis der Motor zu schwingen beginnt (sichtbar am Oszilloskop und hörbar) und verkleinern Sie KP wieder, bis die Schwingung sicher aussetzt und die Stabilität gewährleistet ist.
Für Tn benutzen Sie den motorbezogenen Defaultwert. 

5. 

Reversierbetrieb starten :
Starten Sie den Reversierbetrieb (F8, v1/v2 ca. +/-10% von nnenn des Motors).
Beobachten Sie den Verlauf der Drehzahl am Oszilloskop. Bei richtiger Einstellung muss sich eine stabile Sprungantwort in beiden Richtungen ergeben. 

 

A0243-9  

Bild : Sprungantwort

n      = Drehzahl
SW     = Sollwert
t     = Zeit
1     = Optimum
2     = KP zu hoch 

6. 

KP :
Durch vorsichtiges Vergrössern von KP können Sie den Drehzahlverlauf feinoptimieren. Ziel: geringstes Überschwingen bei noch guter Dämpfung.
Grössere Gesamtträgheitsmomente ermöglichen grössere KP. 

7. 

PID-T2 :
Störeinflüsse wie geringes Getriebespiel o.ä. können Sie dämpfen, indem Sie PID-T2 bis auf etwa 1/3 des Wertes von Tn erhöhen. 

8. 

T-TACHO :
Besonders bei kleinen Antrieben mit geringem Drehmoment können Sie nun mit
T-Tacho die Laufruhe weiter verbessern. 

9. 

Reversierbetrieb beenden :
Beenden Sie den Reversierbetrieb (F9). 


Stellen Sie wieder den korrekten, motorbezogenen Wert für Ipeak (Stromregler) ein. Starten Sie den Reversierbetrieb erneut und beobachten Sie die Sprungantwort. Reduzieren Sie bei Schwingneigung KP des Stromreglers leicht. 

Speichern Sie den aktuellen Parametersatz im EEPROM. Klicken Sie auf den Buttonbromsich_7.JPG  


Optimieren des Lagereglers 

Bildschirmseite LAGEREGLER 


Vorbereitung 

1. 

OPMODE :
Wählen Sie OPMODE 8 (Bildschirmseite VERSTÄRKER

2. 

Last in Mittelstellung positionieren :
Ziel ist, die Last mit der Funktion KONSTANTE GESCHWINDIGKEIT etwa in die Mitte des Verfahrweges zu verfahren.
    - Klicken Sie auf den Button LAGEREGLER
    - Klicken Sie auf den Button
EINRICHTBETRIEB
    - Prüfen Sie, ob der Parameter v (KONSTANTE GESCHWINDIGKEIT) auf 1/10 der
      eingestellten Geschwindigkeitsgrenze vmax eingestellt ist. Ändern Sie den Wert
      gegebenenfalls ein und klicken Sie auf ÜBERNEHMEN.
    - Starten Sie die Funktion KONSTANTE GESCHWINDIGKEIT mit Funktionstaste F4.
      Fahren Sie die Last mit F4 nun etwa in die Mitte des Verfahrweges.
      ACHTUNG:
      Fährt der Antrieb in die falsche Richtung, lassen Sie die Funktionstaste F4
      los und ändern das Vorzeichen des Parameters v. Klicken Sie auf ÜBERNEHMEN
      und fahren Sie mit F4 die Last etwa in Mittelposition.
 

3. 

Referenzpunkt setzen :
    - Stellen Sie die Referenzfahrtart auf "0,Referenzpunkt setzen" aktiv.
      Starten Sie die Referenzfahrt. Die aktuelle Position wird als Referenzpunkt gesetzt.
    - Stoppen Sie die Referenzfahrt
    - Klicken Sie auf den Kontrollkästchen SW-Disable im Verstärkerfenster 

4. 

Test-Fahrsätze definieren :
    - Klicken Sie auf den Button LAGEREGLER
    - Klicken Sie auf den Button
POSITIONIERDATEN
    - Klicken Sie auf den Button
FAHRAUFTRAGSTABELLE und wählen Sie Auftrag 1. Geben
      Sie die
Werte der Tabelle unten ein, wählen Sie danach Auftrag 2 und geben Sie
      die entsprechenden Werte ein. 

   

Auftrag 1 

Auftrag 2 

Allg.Einheiten
Art
s_soll
v_soll_Quelle
v_soll
t_beschl_ges
t_brems_ges
Rampe
Folgeauftrag
Folge Nr
Beschl./Bremsen
Starten über
Übernehmen/OK 

SI
REL soll
+10% des Gesamtverfahrwegs
digital
10% von vmax
10 * t_beschl_min
10 * t_beschl_min
Trapez
mit
2
bis Zielpunkt
sofort
Klicken 

SI
REL soll
-10% des Gesamtverfahrwegs
digital
10% von vmax
10 * t_beschl_min bzw. amax / 10
10 * t_beschl_min bzw. a
max / 10
Trapez
mit
1
bis Zielpunkt
sofort
Klicken 

5. 

Parameter speichern :
    - Klicken Sie auf den Buttonbromsich_8.JPG

    - Beantworten Sie die Frage nach RESET VERSTÄRKER mit JA 


Optimierung 

warning_r_general_9.JPG  

Das Starten von Fahraufträgen mit Hilfe von Funktionen der Inbetriebnahme-Software ist nur erlaubt in Verbindung mit einer Zustimmungseinrichtung nach EN12100, die direkt auf den Antriebskreis wirkt. 


1. 

Fahrauftrag starten :
    - Klicken Sie auf den Button LAGEREGLER
    - Wählen Sie auf der Seite
POSITIONIERDATEN Fahrauftrag 1, klicken Sie auf START, Fahrauftrag 1 wird gestartet
      und durch die Definition der Fahrauftragsfolge fährt der Antrieb in einem lagegeregelten Reversierbetrieb. 

2. 

Parameter optimieren (klicken Sie auf den Button POSITIONIERDATEN

3. 

PID-T2, T-Tacho :
In den OPMODES 4, 5 und 8 wird der Drehzahlregler nicht benutzt. Der Lageregler besitzt einen integrierten eigenen Drehzahlregler, der jedoch die eingestellten Parameter PID-T2 und T-TACHO der Bildschirmseite "DREHZAHLREGLER" übernimmt. 

4. 

KP, Tn :
Wenn KP zu klein eingestellt ist, neigt der Lageregler zum Schwingen. Übernehmen Sie für KP den Wert des optimierten Drehzahlreglers. Tn sollte 2...3 mal so groß sein wie der Wert für Tn im optimierten Drehzahlregler. 

5. 

KV :
Das Beschleunigungsverhalten des Motors sollte gut gedämpft (keine Schwingneigung) bei minimalem Schleppfehler sein. Beim Vergrössern von KV steigt die Schwingneigung, beim Verkleinern vergrössert sich der Schleppfehler, der Antrieb wird zu weich. Verändern Sie KV solange, bis das gewünschte Verhalten erreicht ist. 

6. 

FF :
Der Integralanteil der Regelung liegt im Lageregler, nicht im Drehzahlregler. Daher entsteht bei konstanter Drehzahl kein Schleppfehler (reine Proportionalregelung). Der entstehende Schleppfehler beim Beschleunigen wird beeinflusst durch den Parameter FF. Der Schleppfehler bei Beschleunigung wird geringer bei Vergrösserung des Parameters FF. Wenn die Vergrösserung von FF keine Verbesserung bringt, können Sie KP etwas erhöhen, um die Drehzahlregelung härter zu machen. 

Wenn der Antrieb lagegeregelt nicht zufriedenstellend läuft, suchen Sie zunächst nach äußeren Ursachen wie z.B. : 

bevor Sie die Regelkreise erneut optimieren.