Sztuka Sterowania Ruchem

Prezentacja na temat: "Sztuka Sterowania Ruchem"— Zapis prezentacji:

1 Sztuka Sterowania Ruchem
1 Witamy na kursie: Sztuka Sterowania Ruchem

2 Cel Kursu: Kurs ECODRIVE 03 Silnik - MKD Sterownik Napędu DKC 01.3
Będziesz w stanie poprawnie operować w systemie Ecodrive 03 i poznasz zintegro- wane cechy komponentówów: Silnik - MKD Sterownik Napędu DKC 01.3 W celu konserwacji lub uruchamiania.

3 Kurs ECODRIVE 03 Spis treści: Ćwiczenia praktyczne
 Prezentacja i wprowadzenie Ćwiczenia praktyczne  Komponenty napędów, cechy i technologie  Oprogramowanie uruchomieniowe DriveTop  Parameteryzacja i zapisywanie parametrów  Ograniczenia napędów  Interfejs  Wymiana komponentów  Ustawianie osi  Diagnostyka i problemy

4

5 Wprowadzenie do Technologii Servo
Moment Wprowadzenie do Technologii Servo Jakie to jest proste?

6 Przekrój silnika MKD Sprzężenie zwrotne uzwojenia Wałek wirnika
Luzownik (opcja) Wirnik ze stałymi magnesami uzwojenia statora

7 Wał wirnika uzwojenia stojana wirnik klatkowy
Asynchroniczny Silnik ADF Wał wirnika uzwojenia stojana wirnik klatkowy

8 Stały magnes, obracający się
Tworzenie Momentu Stały magnes, nieruchomy Stały magnes, obracający się s s Pozycja spoczynku

9 Stały magnes, obracający się
Tworzenie Momentu Stały magnes, obracający się Stały magnes, nieruchomy s s s s s Mały moment

10 Stały magnes, obracający się
Tworzenie Momentu Mały moment s Stały magnes, nieruchomy s  Stały magnes, obracający się s Większy moment

11 Tworzenie Momentu 90° Stały magnes, nieruchomy
Mały moment s Stały magnes, nieruchomy s 90° Stały magnes, obracający się Maksymalny moment

12 Tworzenie Momentu 1. Wymagania: Mechanizm, który utrzymuje pozycje magnesów w celu ciągłej ich orientacji. Wirnik Stojan Pole wirujące Uzwojenia stojana Zastosowanie: Stojan z grupami uzwojeń, któremu dostarcza się zasilania w określonej kolejności.

13 Obwody Wewnętrzne Obwody wewnętrzne prostownik przekształtnik 3~ = Cd
zasilanie L+ 3~ Motor Serwo L1 L2 L3 = A1 A2 A3 Cd Ud = L- 3~ Wartości odniesienia Sim Elektronika sterująca

14 Powstawanie obrotowego pola magnetycznego
iu iw iv t1 t5 t4 t3 t2 t6 V2 V1 U1 U2 W2 W1 U1 W1 V2 V1 U2 W2 U1 W1 V2 V1 U2 W2

15 Modulacja szerokości impulsu
Średnia wartość napięcia trajektoria prądu

16 Tworzenie Momentu To tyle!

17

18 Systemy pomiarowe

19 Resolwer Zasilanie 4 kHz Nieruchoma cewka transformatora
Cewka pomiarowa Sygnał amplitudowy Zależny od kąta Uzwojenie zasilające SIM

20 Cyfrowy system pomiarowy:
ÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝ Podczas pracy tylko ścieżka o dużej rozdzielczości (512 śladów) jest odczytywana Pozostałe ścieżki są używane do odczytu pozycji wirnika po załączeniu napędu Inkrementalny HSF

21 wirnik Cyfrowe sprzężenie zwrotne Próbkowanie wartości co 250 s
Analogowy sygnał przy stałej prędkości Cyfrowy system pomiarowy Zapewnia pozycję absolutną W zakresie jednego obrotu Próbkowanie wartości co 250 s z rozdzielczością 12 Bitów

22 Enkoder absolutny Absolutny HSF Dysk kodowy
ÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝÝ Absolutny HSF Dysk kodowy 3 przekładnie 4096:256:16:1 Dla każdej przekładni potrzebny jest jeden dodatkowy dysk Odczyt dysków po załączeniu napędu

23

24 Jednostka pamięci Moduł programujący Moduł parametrów Moduł firmwaru
SMT**VRS Wyświetlacz diagnostyczny FGP**VRS SGP**VRS Przycisk kasowania Przełączniki adresu

25 Wersje firmware: Rodzina XX.3 SMT 01/02 SGP 01/03 FGP 01/02/03 XXX 20
Interfejsy SERCOS, Analog i Równoległy dla zastosowań obrabiarek skrawających SGP 01/03 Interfejsy SERCOS, Analog i Równoległy dla ogólnej automatyzacji FGP 01/02/03 Interfejs fieldbus dla ogólnej automatyzacji XXX 20 DISC-Macro i połączenia Eco-X

26 ECODRIVE 03 - Rodzina Rodzina XX.3 DKC 1.3  Interfejs Równoległy
 Interfejs Analogowy DKC 2.3  Interfejs SERCOS DKC 3.3  Interfejs PROFIBUS DKC 4.3  Interfejs INTERBUS DKC 5.3  Interfejs CAN-OPEN DKC 6.3  Interfejs DEVICE-NET DKC 21.3  Interfejs Równoległy 2 firmware typu 20 DKC 22.3  Interfejs Sercos 2 firmware typu 20

27

28 Podstawowe tryby pracy
ECODRIVE 03 Podstawowe tryby pracy DKC 01.3 z SMT 02-FW

29 Sterowanie momentem/siłą
Tryby operacyjne Sterowanie momentem/siłą W trybie sterowania momentem/siłą, wartość zadana jest przesyłana do napędu.

30 Sterowanie Prędkością
Tryby operacyjne Sterowanie Prędkością W trybie sterowania prędkością wartość zadana prędkości przesyłana jest do napędu

31 Sterowanie Położeniem
Tryby operacyjne Sterowanie Położeniem W trybie sterowania położeniem wartość pozycji przesyłana do napędu w każdym cyklu NC Ograniczenie prędkości przez S , dwukierunkowe ograniczenie prędkości Ograniczenie szarpnięć przez P , stała czasu wygładzania pozycji

32 Wewnętrzna Interpolacja Napędu
Tryby operacyjne Wewnętrzna Interpolacja Napędu W trybie wewnętrznej interpolacji napędu pozycja zadana jest przesyłana do napędu.

33 Przyrostowa wewnętrzna interpolacja
Tryby operacyjne Przyrostowa wewnętrzna interpolacja W przyrostowej wewnętrznej interpolacji droga do przebycia jest podawana do napędu SIM

34 Tryb Bloków Pozycjonujących
Tryby operacyjne Tryb Bloków Pozycjonujących Tylko wstępnie zaprogramowane bloki mogą być uruchomione w tym trybie.  Pozycjonowanie absolutne  Pozycjonowanie przyrostowe z/bez pamięci ścieżki  Z/bez przetwarzania następnego bloku  Przejazd bez zakończenia ruchu

35 Tryb Silnika Krokowego
Tryby operacyjne Tryb Silnika Krokowego W trybie silnika krokowego napęd zachowuje się tak, jak konwencjonalny napęd z silnikiem krokowym.  Dostępne tylko dla interfejsu równoległego.  Cyfrowa symulacja napędu krokowego.  Nie odpowiedni dla zastosowań precyzyjnych.  Dostępny tylko w głównym trybie operacyjnym.  Zawsze odnoszący się do enkodera 1.

36 Impulsowanie Przy zachowaniu ograniczeń:  Prędkości impulsowania
Tryby operacyjne Impulsowanie Tryb „impulsowanie” służy do poruszania napędem w trybie ręcznym (bez używania sterowania nadrzędnego). Przy zachowaniu ograniczeń:  Prędkości impulsowania  Przyspieszenia  Szarpnięć

37 t Przyspieszenie Prędkość Szarpnięcie

38 Jednostka pamięci Moduł programujący Moduł parametrów Moduł firmwaru
SMT**VRS Wyświetlacz diagnostyczny FGP**VRS SGP**VRS Przycisk kasowania Przełączniki adresu

39 Widok z przodu RS 232/RS 485 Interfejs zależny od urządzenia
device-internal device-external Interfejs zależny od urządzenia Moduł programujący Szyna prądu stałego Podłączenie silnika Podłączenie zasilania Podłączenie uziemienia

40 Widok z przodu Encoder 1 Encoder 2

41 Widok z góry Zacisk kabla X11: Podłączenie dodatkowych urządzeń
X 10: Komunikacja EcoX X9: Emulacja enkodera inkrementalnego/absolutnego

42

43 Komunikaty stanu Gotowy do działania Statusy normalne

44 Podstawowa inicjalizacja
Pamięć danych Wzmacniacz Napięcie zasilające enkoder Pamięć parametrów Komunikacja poleceń Inicjalizowanie systemu Uruchamianie systemu

45 Podstawowa inicjalizacja
Uruchamianie systemu Inicjalizowanie systemu Pamięć parametrów Napięcie zasilające enkoder Wzmacniacz Pamięć danych Komunikacja poleceń

46 Gotowy do działania: (bez zasilania).
Komunikaty statusu Tryb komunikacyjny: Czytanie i zapisywanie parametrów. Gotowy do działania: (bez zasilania). Napęd gotowy: Komponenty mocy są zasilane Zatrzymanie: Napęd zostaje w zatrzymany w bieżącej pozycji. Napęd uprawniony: Sterownik wykonuje polecenia wartości zadanej.

47 Ograniczenia zakresów

48 Ograniczenia zakresów
Stół maszyny Zakres przesuwu Typ ograniczeń Ograniczenia przesuwu Efekt zadziałania Program. łączniki krańc. aktywne po cyklu bazowania Programowe ograniczenie poprzez sterowanie NC Osie się zatrzymują (zobacz podręcznik sterowania NC) Programowe ograniczenie Poprzez sterownik napędu Napęd zwalnia do prędkości zero Wartość ograniczeń przesuwu aktywne po cyklu bazowania Łączniki awaryjne Łącznik w obwodzie pętli awarii Odłączenie obwodu mocy Łącznik odczytywany przez napęd Łącznik krańcowy Napęd hamuje z maksymalną siłą

49

50 Dlaczego jest potrzebne?
Modulo Obsługa Modulo Jak to działa? Co to jest? Dlaczego jest potrzebne?

51 System pomiarowy serwosilnika
Modulo System pomiarowy serwosilnika Wir kennen keine unangenehmen Situationen. Silnik obraca się tylko w jednym kierunku  Obrotów silnika 2048 obr 1 U 0 U Tor osi obr Absolutny system pomiarowy działa w zakresie 4096 obrotów

52 System pomiarowy serwo
Modulo System pomiarowy serwo Pozycja enkodera 10795° 0° Tor osi Silnik obraca się w jedną stronę

53 Modulo B C A D Obrotnica modulo Stół obrotowy

54 Modulo - transporter (*d + 2*L )
Terminal załadowczy A B C D E Modulo - transporter (*d + 2*L ) d L

55

56 Bazowanie Dlaczego osie pozycjonujące muszą być bazowane? 1 1
Po odłączeniu zasilania sterowania, współrzędne napędu nie są takie same jak współrzędne maszyny o ile nie jest zastosowany enkoder absolutny. Problem braku bazy: Wielka KOLIZJA jeśli brak punktu zero!!

57 Enkoder inkrementalny
Enkoder Absolutny Enkoder inkrementalny Ustaw położenie absolutne Bazowanie sterowane przez napęd Tylko raz podczas uruchomienia lub podczas wymiany kompon. Za każdym razem podczas włączania napędu Napęd musi być ręcznie prze- sunięty do punktu odniesienia Napęd sam szuka włącznika bazowego Podczas C300 oś nie może się poruszać Podczas C600 napęd musi mieć możliwość poruszania Uprawnienie napędu może nie być aktywowane Uprawnienie napędu musi być aktywowane. W przeciwnym wypadku- bazo- wanie sterowane przez napęd Przejazd do punktu bazowego

58 Przyspieszenie bazowania
Bazowanie Podstawowy proces: S Korekcja prędkości S Prędkość bazowania * v S Przyspieszenie bazowania Punkt początkowy s Punkt bazowy Ograniczenia szarpnięć poprzez: S , dwukierunkowe ograniczenie szarpnięć

59 1. Przypadek: Bazowanie (tylko) poprzez przełącznik bazowy
v Wykryty sygnał przełącznika bazowego Napęd hamuje S Wyświetlone: Pozycja znacznika bazowego + Odległość do znacznika bazowego Przełącznik bazowy Zatrzymanie w dowolnej pozycji końc. s Punkt startowy

60 1. Przypadek: Bazowanie (tylko) poprzez przełącznik bazowy
v Wykryty sygnał przełącznika bazowego Punkt bazowania Przełącznik bazowy Zatrzymywanie w punkcie bazowania s Dystans przesunięcia bazy Punkt startowy

61 1. Przypadek: Bazowanie (tylko) poprzez przełącznik bazowy
v Wykryty sygnał przełącznika bazowego Napęd hamuje i zatrzymuje się Przełącznik bazowy Zatrzymywanie w punkcie bazowania Punkt bazowania s Odwrócenie kierunku! Dystans przesunięcia bazy

62 1 1 Bazowanie 2. Przypadek: Bazowanie poprzez przełącznik i znacznik bazowy. v Przełącznik bazowy jest wykryty Znaczniki bazowe są ignorowane s Następny znacznik bazowy jest uwzględniony. Jeden obrót silnika Znaczniki bazowe (= znaczniki zera enkodera obrotowego) są dużo dokładniejsze niż przełączniki bazowe

63 Przesuwanie przełącznika bazowego
Bazowanie Przesuwanie przełącznika bazowego Dystans optymalny= 0.5 * odległości między znacznikami Odległość między znacznikami Niedokładność rejestracji Przesunięcie przełącznika bazowego, S Aktualny przełącznik bazowy Efektywny przełącznik bazowy Początkowy kierunek bazowania

64 Układ pomiarowy o kodowanych punktach referencyjnych
Bazowanie Układ pomiarowy o kodowanych punktach referencyjnych 499 498 Odległość kodowa 2 (niższa wartość) Odległość kodowa 1 (wyższa wartość)

65

66 Diagnostyka Poznaj swoje błędy

67 Typy Komunikatów Diagnostycznych
Diagnostyka Typy Komunikatów Diagnostycznych P R I O R Y T E T Błąd Ostrzeżenie Błąd polecenia Polecenie aktywne

68 Diagnostyka Błąd AF S1 (Kasowanie) lub Ostrzeżenie S1 (Bez Kasowania
Ostrzeżenie krytyczne Z reakcją napędu E4  Interfejs E3  Moduł zasilający E2  Ostrzeżenie niekrytyczne

69 Odpowiedzi na błędy

70 Odpowiedzi napędu na błędy zależą od: :
Klasy błędu niesprawności F8  Krytyczna F6  Przekroczenie zakresu F4  Interfejsu F2  Niekrytyczna  Ustawienia parametrów dotyczące klasy błędów P Reakcja NC na błąd P Wyłączanie zasilania po błędzie P Reakcja na błąd – najlepsze możliwe zwolnienie

71 Typ błędu: Krytyczny Odpowiedzi błędów
np. uszkodzenie sterownika lub enkodera. Reakcja napędu nie jest możliwa Ustawienia P oraz P są ignorowane Natychmiastowe odcięcie silnika (zwolnienie momentu) Napęd zatrzymuje się lub zaciskany jest natychmiast hamulec (jeśli istnieje)

72 Typ błędu: Przekroczenie zakresu
Odpowiedzi błędów Typ błędu: Przekroczenie zakresu Ustawienia P oraz P są ignorowane Natychmiastowe ustawienie wartości prędkości zadanej na zero (stop) Zacisk hamulca tak jak sparametryzowano

73 Typ Błędu: Interfejsowy
Odpowiedzi blędów Typ Błędu: Interfejsowy np. niesprawność komunikacji SERCOS Synchroniczne zatrzymywanie napędu przez CNC nie jest możliwe. Natychmiastowa reakcja jak ustawiono w parametrze P “najszybsze możliwe zwolnienie”.

74 Typ błędu:Niekrytyczny
Odpowiedzi błędów Typ błędu:Niekrytyczny np. Zbyt niskie napięcie w sekcji mocy lub nadmierne odchylenia od wartości zadanej Obsługa błędu ustawiona w parametrze P „najszybsze możliwe zwolnienie“ prawdopodobnie z uprzednio występującą reakcją NC. Błąd w module zasilającym: Taka sama reakcja.

75

76 n nN P PN M MN Charakterystyka M/P - n Napęd serwo Napęd główny

77 Charakterystyka pracy trzyfazowego serwonapędu.
M Mmax MdN MKB nmax nK Praca impulsowa Praca przerywana Praca ciągła Charakterystyka pracy trzyfazowego serwonapędu. Mmax  400ms MKB  Moment przy przerywanej pracy MdN  przy ciągłej pracy Warunek: Ciepło może być odprowadzone.

78 Charakterystyki Momentu-Prędkości Silnika MKD
Mmax MdN MKB (wentylator) [6] [4][3][2][1] [5] n/min-1 M/Nm (przepływ naturalny)

79 Monitorowanie Temperatury
P , Bieżący prąd szczytowy lub P , Bieżący prąd ciągły P , Prąd magnetyzujący (dla silników asynchronicznych) S , Prąd szczytowy silnika S , Prąd silnika w spoczynku S , Dwustronne ograniczenie momentu lub siły P , Ograniczenie szczytowego momentu lub siły P , Częstotliwość przełączania Aktywne ograniczenie prądu (E257) Aktywne ograniczenie prądu i wstępne ostrzeganie (E261)

80 Logika załączania serwonapędu DKC
Lageregler & & SPS 3 x 400V +24V +24V X3/12 X3/13 X1/3 X1/4 X3/11 X5/L1,L2,L3 X1/7 X1/8 E1+ E1- AH RF UD Zasilanie Bb DKC Wejście analogowe

81 Pętla Sprzężenia Zwrotnego
Ogólnie Zasady

82 Pętla sterowania Z W system sterowany jednostka serwo sterownik X X
Urządzenie pomiarowe W = zmienna wejściowa odniesienia Z = ilość zakłóceń X = wielkość aktualna

83 Pętla Sprzężenia Położeniowego
Pozycja zadana Błąd nadążania obciążenie Prędkość zadana KV PI PI kM mass Sterownik napędu Serwosilnik Sprzężenie zwrotne Pozycja aktualna

84 Pętla Sprzężenia Prędkościowego
Prędkość zadana Prąd zadany load KV PI PI kM mass Sterownik napędu Serwosilnik Sprzężenie zwrotne Prędkość aktualna

85 Pętla Sprzężenia Prądowego
Wartość zadana prądu obciążenie KV PI PI kM mass Sterownik napędu Serwosilnik Sprzężenie zwrotne Prąd aktualny Prąd różnicowy

86 Analogowe sprzężenie zwrotne
Wartość zadana prądu Aktywna pętla pomiaru prądu Zadawanie prądu Aktywna pętla pomiaru prądu Zewnętrzne zadawanie pozycji Zadawana wartość analogowa  10V Zadawanie pozycji +W Sterownik zadawania pozycji M 3~ Czujnik Halla Prąd aktualny - Serwonapęd AC Serwomotor AC U Sprzężenie zwrotne prędkości Sterowanie prędkością - Komutacja I X Pozycja wirnika D A Kv Interfejs układu pomiarowego -X Pozycja aktualna X Układ pomiarowy

87 Cyfrowa Pętla Sterowania - Ecodrive 03
Czas próbkowania : 1000 µsec Sterowanie położeniem K v =S S S Wartość Zadana pozycji X Soll S S S Aktualna Pozycji ist S Cyfrowa Pętla Sterowania - Ecodrive 03 K B =S Wart. Zad. Poz. Różn. S ,Bit 3 Posuw przyspieszenia do przodu T N =S KP=S TGL= P Grenz = S E259 S S V act motor zew .enkoder P % Czas próbkowania : 500 µsec d: Wart. Zad. prędkości Sterowanie prędkością P P GL =P S P T Ni =S K pi =S S Akt. wartośc prądu Iqact Czas próbkowania: 125 µsec Wartość Zadana prądu Iq com Sterowanie prądem S , Bit 3

88 UTacho UT t Odpowiedzi na skok Naprawa Uwagi idealna zwiększyć kP
Charakterystyka odpowiedzi na skok pętli regulacji prędkości w odniesieniu do różnych ustawień PI Odpowiedzi na skok Naprawa Uwagi idealna zwiększyć kP Czynnik P zbyt mały zmniejszyć zbyt duży Czynnik I TN Inicjacja dynamicznego ograniczenia prądu t UT UTacho Prędkość odniesienia

89 Budowa Zestawu Szkoleniowego
Połączenie zawsze z nadajnikaTX do odbiornika RX! Płyta Sercans Control Adres 00 jest zarezerwowany dla SERCOS master Sterownik Napędu

90 Budowa Zestawu Szkoleniowego
PC Komunikacja łączem szeregowym Drive-Top Plyta Sercans Sterownik Napędu

91 Budowa Zestawu Szkoleniowego
Interfejs SERCOS DSS 2.1M

92 Budowa Zestawu Szkoleniowego
H3 BŁĄD Zakłócenie X10 Nadajnik Tx SERCOS S2 Wysoki adres SERCOS  10 S3 Niski adres SERCOS  1 X11 Odbiornik Rx SERCOS

93 Budowa Zestawu Szkoleniowego
Jeśli jedno z wejść 24V jest aktywne (parametr) Podłącz koniecznie 24V ! W przeciwnym razie wystąpi błąd. E1 wyłącznik bazowy E2 wyłącznik krańcowy + E3 wyłącznik krańcowy - E4 Sonda 1 E5 Sonda 2 E6 Sygnał E-Stop UL Zasilanie +24V 0VL Masa PE Ekran X12

94 Szybkość i moc transmisji światłowodowej
B A OFF ON ON OFF S4 S5 Włókno plastikowe Włókno szklane m

95 System uruchomieniowy Drivetop
Konfiguracja szkoleniowa DKC 1.3 PC Interfejs szeregowy RS 232 RS 485 Drive-Top System uruchomieniowy Drivetop

96 Koniec