EPOS4 / IDX: Kommandierung mit analogem Sollwert

Thema:

Wie muss eine EPOS4 oder ein IDX für die analoge Sollwertvorgabe beim Einsatz als Drehzahl- oder Strom-/Drehmoment-Regler konfiguriert werden?

Technischer Hintergrund:

Anstatt über die Bus-Schnittstelle kann die "CSV - Cyclic Synchronous Velocity" oder "CST - Cyclic Synchronous Torque" Betriebsart auch mit einem analogen Sollwert kommandiert werden. Die interne Geschwindigkeits- bzw. Strom-/Drehmoment-Vorgabe wird hierbei aufgrund der Spannung an einem der Analogeingänge und der konfigurierten Skalierungsfaktoren berechnet.

In den Kapiteln "Analog input current set value properties" (Objekt: 0x3170) und "Analog input velocity set value properties" (Objekt: 0x3701) der EPOS4 bzw. IDX "Firmware Specification" finden sich weitere Informationen und Details zur Bedeutung und Verarbeitung der einzelnen Objekte und Konfigurationen.

Voraussetzungen:

• Es muss mindestens die EPOS Studio Version 3.6 installiert sein.
  Die "EPOS Studio" Version ist direkt in der Titelzeile ersichtlich oder kann über den Menüpunkt  "Help -> About EPOS Studio" abgefragt werden.
  
  
• Es muss mindestens die EPOS4 / IDX Firmware-Version 0x160 installiert sein.
  Die Firmware-Version kann durch einen Rechtsklick auf die EPOS4 bzw. den IDX im "Workspace" oder "Communication" Baum und Anwahl von "Properties" in dem Pop-up Menu abgefragt werden. Die Versionsinformationen finden sich auf dem Tab "Version" der Dialog-Box.
  

Lösung:

Methode 1:
Konfiguration mit dem EPOS Studio "Startup" Wizard

Am Einfachsten lässt sich die "Analoge Sollwert-Kommandierung" mit dem "Analog Input" Zweig des "Startup" Wizards konfigurieren. Hiermit können alle notwendigen Konfigurationen vorgenommen werden, wie z.B. ...

• ... die gewünschte Funktionalität des analogen Eingangs.
• ... die analoge Sollwert-Skalierung, d.h. welchen Drehzahl- bzw. Stromgrenzwerten die analoge Spannungswerte entsprechen sollen.
• Die Aktivierung der notwendigen Betriebsart.

Beispiele verschiedener Konfigurationen für den "Analog 1 - Set value current":

Beispiele verschiedener Konfigurationen für den "Analog 2 - Set value velocity":

Hinweise:

• Die je zwei konfigurierten "Voltage / Current" bzw. "Voltage / Velocity" Grenzwerte bestimmen die Kennliniensteigung der Sollwertvorgabe.
• Die beiden konfigurierten "Velocity" bzw. "Current" Eckpunkte sind gleichzeitig die Grenzwerte der Sollwert-Vorgabe, d.h. falls höhere Sollwertspannungen vorhanden sind, steigt der Drehzahl- bzw. Stromsollwert nicht mehr weiter an.
• Die "Activate Cyclic Synchronous ..." Checkbox muss markiert werden damit die notwendige Betriebsart ("CSV" bzw. "CST") automatisch aktiviert wird.
• Der "Startup" Wizard muss mit dem "Finish" Button geschlossen werden um die Konfiguration in der EPOS4 bzw. dem IDX zu speichern.

Methode 2:
Konfiguration mit dem EPOS Studio "Object Dictionary" oder einem beliebigen  Master (SPS, PC, ...)

• In der EPOS4 bzw. IDX "Firmware Specification" finden sich detaillierte Informationen zu den nachfolgend genannten Objekten und deren Konfiguration.
• Die Funktionalität der analogen Eingänge wird über das Objekt 0x3161 "Analog input n configuration" festgelegt.
• Die Skalierung der Sollwertvorgabe via dem analogen Spannungseingang muss über das Objekt 0x3170 "Analog input current set value properties" bzw. Objekt 0x3171 "Analog input velocity set value properties" festgelegt werden.
• Die Betriebsart ("CSV" oder "CST") muss über das Objekt 0x6060 "Modes of operation" konfiguriert werden.
  • Falls die analoge Sollwert-Vorgabe für die Drehzahlregelung genutzt werden soll, muss die Betriebsart "Cyclic Synchronous Velocity Mode (CSV)" (i.e. 0x6060 = 9) konfiguriert werden.
  • Fall die analoge Sollwert-Vorgabe für die Strom-/Drehmoment-Regelung genutzt werden soll, muss die Betriebsart "Cyclic Synchronous Torque Mode (CST)" (i.e. 0x6060 = 10 = 0x0A) konfiguriert wreden.
• Nachdem alle Konfigurationen durchgeführt sind müssen die Parameter mit dem Objekt 0x1010 "Store parameters" in der EPOS4 bzw. IDX dauerhaft gespeichert werden. Andernfalls sind geänderte Konfigurationen nach einem Reset oder Aus-/Einschalten der EPOS4 bzw. dem IDX nicht mehr gültig.
  
  
• Prozessinformationen:
  • Die analogen Eingangsspannungen können über das Objekt 0x3160 "Analog input n voltage" ausgelesen werden.
  • Die intern berechnete Strom- bzw. Drehmoment-Vorgabe der "CST" Betriebsart kann über das Objekt  0x30D0 "Current demand value" bzw. das Objekt 0x6071 "Target torque" ausgelesen werden.
  • Die intern berechnete Drehzahlvorgabe der "CSV" Betriebsart kann über das Objekt 0x60FF "Target velocity" ausgelesen werden.

Einschränkungen:

• Die EPOS4 und der IDX kann nur im Drehzahl- oder Strom-/Drehmomentregler-Betrieb für die analoge Sollwertvorgabe konfiguriert werden.
  => Es ist nicht(!) möglich die Zielposition oder die Zielgeschwindigkeit bei einer der positionsgeregelten Betriebsarten ("PPM", "CSP") über einen analogen Sollwert vorzugeben.
  
  
• Das  Spannungssignal am analogen Eingang wird intern im 2.5 kHz Takt (d.h. alle 400 µs = 0.4 ms) erfasst und dient als Sollwertvorgabe für die Drehzahl- oder Strom-/Drehmoment-Regelung je nach konfigurierter Betriebsart.
  • Die 2.5 kHz Abtastung des analogen Eingangs entspricht der Taktrate des Drehzahlreglers der EPOS4 Betriebsart "CSV" (= "Cyclic Synchronous Velocity"). Dies bedeutet, dass eine analoge Sollwert-Vorgabe bei jedem Drehzahlregler-Takt erfasst und als aktualisierter neuer Sollwert verarbeitet werden kann.
  • Die Taktrate des EPOS4 Strom-/Drehmomentreglers ist 25 kHz (ensprechend 40 µs), d.h. 10-mal schneller als die Erfassung der aktuellen Sollwert-Vorgabe über den analogen Eingang. Es ist deshalb nicht möglich dem Strom-/Drehmoment-Regler der EPOS4 Betriebsart "CST" (= "Cyclic Synchronous Torque") neue analoge Sollwerte in der sehr dynamische Regler-Taktrate von 25 kHz vorzugeben. Aktualisierte analoge Sollwerte werden nur alle 400 µs erfasst und an die Strom-/Drehmomentreglung übergeben.

Querverweis:

• EPOS4: Anschluss eines Potentiometers an einen Analog-Eingang