Sztuka Sterowania Ruchem 1 Witamy na kursie: Sztuka Sterowania Ruchem

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

Modulacja szerokości impulsu Średnia wartość napięcia trajektoria prądu

Tworzenie Momentu To tyle!

Systemy pomiarowe

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Sterowanie Położeniem Tryby operacyjne Sterowanie Położeniem W trybie sterowania położeniem wartość pozycji przesyłana do napędu w każdym cyklu NC Ograniczenie prędkości przez S-0-0091, dwukierunkowe ograniczenie prędkości Ograniczenie szarpnięć przez P-0-0099, stała czasu wygładzania pozycji

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

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

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

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.

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

t Przyspieszenie Prędkość Szarpnięcie

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

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

Widok z przodu Encoder 1 Encoder 2

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

Komunikaty stanu Gotowy do działania Statusy normalne

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

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

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.

Ograniczenia zakresów

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

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

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 1 2 3 4 5 4095 4096 Tor osi - 2048 obr Absolutny system pomiarowy działa w zakresie 4096 obrotów

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

Modulo B C A D Obrotnica modulo Stół obrotowy

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

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!!

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

Przyspieszenie bazowania Bazowanie Podstawowy proces: S-0-0108 Korekcja prędkości S-0-0041 Prędkość bazowania * v S-0-0042 Przyspieszenie bazowania Punkt początkowy s Punkt bazowy Ograniczenia szarpnięć poprzez: S-0-0349, dwukierunkowe ograniczenie szarpnięć

1. Przypadek: Bazowanie (tylko) poprzez przełącznik bazowy v Wykryty sygnał przełącznika bazowego Napęd hamuje S-0-0042 Wyświetlone: Pozycja znacznika bazowego + Odległość do znacznika bazowego Przełącznik bazowy Zatrzymanie w dowolnej pozycji końc. s Punkt startowy

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

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

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

Przesuwanie przełącznika bazowego Bazowanie Przesuwanie przełącznika bazowego Dystans optymalny= 0.5 * odległości między znacznikami Odległość między znacznikami Niedokładność rejestracji Przesunięcie przełącznika bazowego, S-0-0299 Aktualny przełącznik bazowy Efektywny przełącznik bazowy Początkowy kierunek bazowania

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)

Diagnostyka Poznaj swoje błędy

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

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

Odpowiedzi na błędy

Odpowiedzi napędu na błędy zależą od: : Klasy błędu niesprawności F8  Krytyczna F6  Przekroczenie zakresu F4  Interfejsu F2  Niekrytyczna  Ustawienia parametrów dotyczące klasy błędów P-0-0117 Reakcja NC na błąd P-0-0118 Wyłączanie zasilania po błędzie P-0-0119 Reakcja na błąd – najlepsze możliwe zwolnienie

Typ błędu: Krytyczny Odpowiedzi błędów np. uszkodzenie sterownika lub enkodera. Reakcja napędu nie jest możliwa Ustawienia P-0-0117 oraz P-0-0119 są ignorowane Natychmiastowe odcięcie silnika (zwolnienie momentu) Napęd zatrzymuje się lub zaciskany jest natychmiast hamulec (jeśli istnieje)

Typ błędu: Przekroczenie zakresu Odpowiedzi błędów Typ błędu: Przekroczenie zakresu Ustawienia P-0-0117 oraz P-0-0119 są ignorowane Natychmiastowe ustawienie wartości prędkości zadanej na zero (stop) Zacisk hamulca tak jak sparametryzowano

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-0-0119 “najszybsze możliwe zwolnienie”.

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-0-0119 „najszybsze możliwe zwolnienie“ prawdopodobnie z uprzednio występującą reakcją NC. Błąd w module zasilającym: Taka sama reakcja.

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

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.

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

Monitorowanie Temperatury P-0-4046, Bieżący prąd szczytowy lub P-0-4045, Bieżący prąd ciągły P-0-4004, Prąd magnetyzujący (dla silników asynchronicznych) S-0-0109, Prąd szczytowy silnika S-0-0111, Prąd silnika w spoczynku S-0-0092, Dwustronne ograniczenie momentu lub siły P-0-0109, Ograniczenie szczytowego momentu lub siły P-0-4011, Częstotliwość przełączania Aktywne ograniczenie prądu (E257) Aktywne ograniczenie prądu i wstępne ostrzeganie (E261)

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

Pętla Sprzężenia Zwrotnego Ogólnie Zasady

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

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

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

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

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

Cyfrowa Pętla Sterowania - Ecodrive 03 Czas próbkowania : 1000 µsec Sterowanie położeniem K v =S-0-0104 S-0-0189 S-0-0047 Wartość Zadana pozycji X Soll S-0-0053 S-0-0051 S-0-0032...35 Aktualna Pozycji ist S-0-0036 Cyfrowa Pętla Sterowania - Ecodrive 03 K B =S-0-0348 Wart. Zad. Poz. Różn. S-0-0032,Bit 3 Posuw przyspieszenia do przodu T N =S-0-0101 KP=S-0-0100 TGL= P-0-0004 Grenz = S-0-0091 E259 S-0-0037 S-0-0040 V act motor zew .enkoder P-0-0121 0 - 100% Czas próbkowania : 500 µsec d: Wart. Zad. prędkości Sterowanie prędkością P-0-4046 P-0-0181 GL =P-0-0004 S-0-0080 P-0-0180 T Ni =S-0-0107 K pi =S-0-0106 S-0-0084 Akt. wartośc prądu Iqact Czas próbkowania: 125 µsec Wartość Zadana prądu Iq com Sterowanie prądem S-0-0032, Bit 3

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

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

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

Budowa Zestawu Szkoleniowego 0123456789 Interfejs SERCOS DSS 2.1M

Budowa Zestawu Szkoleniowego H3 BŁĄD Zakłócenie X10 Nadajnik Tx SERCOS S2 Wysoki adres SERCOS  10 S3 Niski adres SERCOS  1 X11 Odbiornik Rx SERCOS 0123456789

Budowa Zestawu Szkoleniowego 0123456789 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

Szybkość i moc transmisji światłowodowej B A OFF ON ON OFF S4 S5 Włókno plastikowe Włókno szklane 0...500m

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

Koniec