Übersicht

Es werden die Betriebsarten Velocity direct, Position controller, Ext. Velocity mode, Ext. Position mode und Velocity sensorless unterstützt. Die Betriebsart wird im CoE-Verzeichnis im Index 0x8012:01 (Operation Mode) eingestellt. In den jeweiligen Prozessdaten hat der Anwender zusätzlich die Möglichkeit das passende Predefined PDO Assigment auszuwählen. Damit sind alle nötigen Variablen in den Prozessdaten.
Mit dem Predefined PDO Assignments Positioning interface und Positioning interface compact lässt sich zusätzlich, auf Basis des Positioning controller, eine Fahrwegsteuerung realisieren.

Automatik

Die Betriebsart Automatik ist die Default-Einstellung der EL70x7. Ist diese Betriebsart ausgewählt, so erkennt die EL70x7 den eingestellten Predefined PDO Assignment und wählt automatisch zwischen Velocity direct und Position controller aus, so dass das Zusammenspiel zwischen Predefined PDO Assignment und der dazu passenden Betriebsart automatisch gewährleistet ist. Wechselt der Anwender beispielsweise vom Predefined PDO Assignment Velocity control auf Position control, so erkennt das die EL70x7 und wechselt automatisch von der Betriebsart Velocity direct auf Position controller.
Die Extended modes sind in der Betriebsart Automatik nicht implementiert.
Sollten die Extended modes nicht gebraucht werden, so wird empfohlen, die Betriebsart Automatik auszuwählen.

Velocity direct

In der Betriebsart Velocity direct arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden.

Position controller

In der Betriebsart Position controller arbeitet die EL70x7 im zyklischen Positionsinterface. Über die Variable STM Position kann eine definierte Position eingestellt werden.

Extended Velocity mode

In der Betriebsart Extended Velocity mode arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface mit einer Feldorientierten Regelung. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden.

Extended Position mode

In der Betriebsart Extended Position mode arbeitet die EL70x7 im zyklischen Positionsinterface mit einer Feldorientierten Regelung. Über die Variable STM Position kann eine definierte Position eingestellt werden.

Velocity sensorless

In der Betriebsart Velocity sensorless arbeitet die EL70x7 im zyklischen Geschwindigkeitsinterface, in dem der Motorstrom ohne Encoder oberhalb einer Mindestdrehzahl lastabhängig geregelt wird. Über die Variable STM Velocity kann eine definierte Geschwindigkeit eingestellt werden.

Positioning interface

Üblicherweise wird der Positionsregelkreis mit Hilfe der TwinCAT NC geschlossen. Mit dem Positioning interface können Fahraufträge über die PLC direkt an die Klemme übertragen werden und der Positionsregelkreis wird von der Klemme geschlossen. Dies kann bei einfachen, preissensitiven Applikation vorteilhaft sein, da die Lizenz für die TwinCAT NC entfällt. Es ist nur eine sehr niedrige TC_Zykluszeit notwendig, so dass die Steuerung entlastet wird. Allerdings sind die Genauigkeit und die Synchronisationsmöglichkeit zu anderen Antriebsklemmen und -modulen im System stark eingeschränkt.

Hinweise zu den einzelnen Betriebsarten

Die folgende Matrix zeigt eine Übersicht der Einschränkungen einzelner Betriebsarten.
Es wird aufgezeigt, ob die Betriebsart mit Fremdmotoren oder nur mit Beckhoff Motoren unterstützt und ob ein Encoder notwendig ist oder nicht. Darüber hinaus wird aufgezeigt, welche Betriebsart, nach Freigabe der Achse, eine Kommutierungsfindung durchführt.
Dabei bewegt sich die Welle minimal in beide Richtungen. Bei der Applikation muss das berücksichtigt werden.

Übersicht der Einschränkungen einzelner Betriebsarten

 

Automatik

Velocity
direct

Position controller

Extended Velocity
mode

Extended Position
mode

Velocity
sensorless

Beckhoff Motor (AS10xx)

x

x

x

x

x

x

Fremdmotor

x

x

x

-

-

-

Mit Encoder

x

x

x

x

x

-

Ohne Encoder

x

x

x

-

-

x

Kommutierungs-
findung erforderlich

-

-

-

x

x

-

Vorteile der einzelnen Betriebsarten

Die folgende Matrix zeigt die Vorteile der einzelnen Betriebsarten auf.
Der Drehzahlregler kann bei Velocity sensorless nicht übermäßig hart eingestellt werden. Das führt zu einer minimal eingeschränkten Fahrdynamik. Die Fahrdynamik der Betriebarten Velocity direkt und Position controller ist für einen Schrittmotor sehr gut. Die Extended modes erreichen auf Grund der Feldorienterten Regelung jedoch eine viel bessere Fahrdynamik, die schon fast einem Servomotor gleicht.

Übersicht der Vorteile einzelner Betriebsarten

 

Automatik

Velocity
direct

Position controller

Extended Velocity
mode

Extended Position
mode

Velocity
sensorless

Regeldynamik

+

+

+

++

++

o

Schrittverlust-
erkennung

x

x

x

Schrittverluste ausgeschlossen

Schrittverluste ausgeschlossen

-

Lastwinkel-
erkennung

x

x

x

immer 90°

immer 90°

-

Positioning interface

abhängig von Betriebsartenauswahl

-

x

-

x

-

Lastab-
hängiger Strom

-

-

-

x

x

ja, wenn
velo > velomin

Energie Effizienz

o

o

o

++

++

o, +

Notwendige Parametereinstellungen der einzelnen Betriebsarten

Die folgende Matrix gibt einer Übersicht über die Parameter, die für die einzelnen Betriebsarten zwingend erforderlich sind.
Für alle unterstützten Beckhoff Motoren werden online Motor XML files zur Verfügung gestellt. Die entsprechende Datei kann in die Start up Liste eingefügt werden. Mit dieser Datei sind die Parameter sehr gut voreingestellt. Ein geringes Finetuning kann applikationsbedingt jedoch vorteilhaft sein.

Übersicht der Parametereinstellungen einzelner Betriebsarten

Index

Velocity direct

Position controller

Extended velocity mode

Extended position mode

Velocity
sensorless

Lastwinkelerkennung

Schrittverlust-
erkennung

Mit
Encoder

Ohne
Encoder

0x8010:03
Nominal voltage

X

x

x

x

x

x

x

x

0x8010:04
Motor coil resistance

 

x

 

x

 

 

 

 

0x8010:05
Motor EMF

 

 

 

 

x

x

 

x

0x8010:0A
Motor coil inductance

 

 

 

 

x

x

 

x

0x8011:01
Kp factor (curr.)

x

x

x

x

x

x

x

x

0x8011:02
KI factor (curr.)

x

x

x

x

x

x

x

x

0x8014:01
Feed forward (pos.)

 

x

 

x

 

 

 

 

0x8014:02
Kp factor (pos.)

 

x

 

x

 

 

 

 

0x8014:03
Kp factor (velo.)

 

 

x

x

x

 

 

 

0x8014:04
Tn (velo.)

 

 

x

x

x