Technologie
Die Schrittmotorklemme EL70x7 integriert eine kompakte Motion-Control-Lösung für Schrittmotoren in kleinster Bauform.
Der Anwender hat die Möglichkeit Schrittmotoren vom kleinen bis zum mittleren Leistungsbereich anzusteuern. Mit dem Ausgangsstrom von bis zu 5 A kann die EL7047 ein beachtliches Drehmoment von z. B. 5 Nm an einem Standardschrittmotor erreichen. Die Versorgungsspannung von bis zu 48 VDC erlaubt hohe Drehzahlen mit gutem Drehmoment und damit eine hohe mechanische Leistung. Der Schrittmotor, sowie ein Inkrementalencoder, können direkt an die EL70x7 angeschlossen werden.
Die Schrittmotorklemme stellt drei grundsätzliche Betriebsarten zur Verfügung.
Im Standard Betrieb lassen sich alle uni- und bipolaren Schrittmotoren ansteuern, die den Spezifikationen der entsprechenden EL70x7 genügen. Es werden zwei Ströme mit Sinus-/Cosinus-Verlauf gestellt. Der Strom wird mit 64 kHz getaktet und mit bis zu 64-fachem Microstepping aufgelöst, um einen glatten Stromverlauf zu ermöglichen.
Hinter dem Extended Mode verbirgt sich eine Feldorientierte Regelung. Mit dieser Betriebsart lassen sich nur Schrittmotoren der Firma Beckhoff betreiben. Der Strom wird nicht einfach gestellt, sondern es erfolgt eine umfangreiche Regelung. Typische Schrittmotorprobleme, wie eine ausgeprägte Resonanz, gehören damit endgültig der Vergangenheit an. Des Weiteren wird der Strom lastabhängig eingestellt und ermöglicht dadurch eine erheblichen Energieeinsparung und geringere thermische Belastungen am Schrittmotor.
Mit dem Sensorlosen Betrieb können Schrittmotoren der Firma Beckhoff auch ohne Feedbacksystem lastabhängig geregelt werden.
Realisierung von anspruchsvolleren Positionieraufgaben
Anspruchsvollere Positionieraufgaben lassen sich mit Hilfe der Beckhoff-Automatisierungssoftware TwinCAT realisieren. Die Schrittmotorklemmen werden, wie andere Achsen, via TwinCAT System Manager eingebunden und sind wie übliche Servoachsen zu nutzen. Besondere Eigenarten des Schrittmotors, wie Rücknahme der Drehzahlvorgabe bei zu großem Schleppfehler, werden automatisch durch die Option Schrittmotorachse berücksichtigt. Der Aufwand, von einem Servomotor auf einen Schrittmotor - und zurück - zu wechseln, ist nicht größer, als unter TwinCAT der Wechsel von einem Feldbus zum anderen.
Die Endstufen der Schrittmotorklemmen besitzen eine Überlastsicherung in Form einer Übertemperaturwarnung und -abschaltung. Zusammen mit der Kurzschlusserkennung werden die Diagnosedaten im Prozessabbild der Steuerung zugänglich gemacht. Zusätzlich wird dieser Status, neben weiteren Informationen durch die LEDs der Busklemme angezeigt. Mit einem Enable-Bit wird die Endstufe eingeschaltet. Über einen Parameterwert kann der Motorstrom eingestellt und abgesenkt werden.
Die optimale Anpassung an den Motor und der energiesparende Einsatz in der Anwendung erfordern keinen großen Programmieraufwand. Da alle Daten in Form von Parametern im CoE-Register eingestellt werden, ist es leicht möglich, eine EtherCAT-Klemme auszutauschen oder einmal erarbeitete Parameter zu speichern und in ein nächstes Projekt zu übertragen. Das Übertragen bestimmter Potentiometer-Einstellungen und Dokumentieren von DIP-Schalter-Einstellungen ist somit nicht mehr erforderlich.