MAXPOS: Ersatz einer MAXPOS mit einer EPOS4

Der folgende Artikel steht aktuell nur in Englisch zur Verfügung.

Thema:

• What has to be taken into account or checked in advance if a MAXPOS has to be replaced by an EPOS4?

Lösung:

1.) Verfügbarkeit der "MAXPOS 50/5"

• Die "MAXPOS 50/5" ist weiterhin verfügbar, aber im sogenannten "NRND - Not recommended for new designs" Zustand. Dies bedeutet, dass die "MAXPOS 50/5" nicht mehr für die Verwendung bei Neuprojekten oder Upgrades bestehender Systeme empfohlen wird. Es werden für die MAXPOS zukünftig auch keine Software- oder Firmware-Updates mehr zur Verfügung gestellt, da die Entwicklung nicht mehr weitergeführt wird. Der Support und Reparatur-Service ist jedoch weiterhin solange als möglich sichergestellt (auch nach einer späteren definitiven Einstellung der Produktion und Neubestellungen nicht mehr möglich sind).
  In dem folgenden verlinkten Support Center Dokument finden sich weitere Informationen, was der NRND Zustand betreffend der zukünftigen Verfügbarkeit von Steuerungen bedeutet:
  -> maxon Steuerungen: Was bedeutet NRND? 
• Empfehlung:
  Wir empfehlen im Falle von Neuentwicklungen oder ohnehin anstehenden Redesigns bestehender Systeme die MAXPOS durch eine EPOS4 zu ersetzen. Dies bietet sich zum Beispiel an, falls aufgrund des Ersatzes oder Upgrades anderer Anlagenkomponenten oder Anpassungen an der Anwendungs-/Anlagen-Software der übergeordneten Steuerung (= EtherCAT Master) ohnehin ein Redesign erforderlich ist.

2.) Leistungsbereich & Bauformen: MAXPOS <-> EPOS4

• Bei der MAXPOS stand nur eine einzelne Produktvariante mit bis zu 50V Versorgungsspannung und 5A Motor-Dauerstrom zur Verfügung.
• Die EPOS4 Produktlinie bietet ein breites Leistungsspektrum und verschiedene Bauformen (z.B. "Micro", "Module", "Compact" und Varianten im Gehäuse):
  -> http://epos.maxongroup.de 
  • Bitte beachten Sie, dass einige EPOS4 Produktvarianten (z.B. "Module" und Varianten im Gehäuse) für den Einsatz mit EtherCAT zusätzlich die "EPOS4 EtherCAT Card" (P/N: 581245) benötigen, falls der Begriff "EtherCAT" nicht bereits im EPOS4 Produktnamen enthalten ist. 
• Empfehlung:
  Wählen Sie die EPOS4 Produktvariante welche betreffend Leistung (Spannung, Motor-Nennstrom) und Bauform optimal zu Ihrem System passt.
  • Basierend auf der Tatsache, dass die "MAXPOS 50/5" nur im Gehäuse angeboten wurde, wird in vielen Fällen die "EPOS4 50/5" (P/N: 546047) mit der "EPOS4 EtherCAT card" (P/N: 581245) die erste Wahl.
  • Falls eine wesentlich kompaktere Bauform gewünscht wird, ist die "EPOS4 Compact 50/5 EtherCAT" (P/N: 628094) die ideale Wahl.
  • Leistungsschwächere und leistungsstärkere EPOS4 Varianten erlauben zudem die optimale Abstimmung auf die Motorleistungsdaten und Anwendung.
• Ergänzender Hinweis:
  Bitte behalten Sie auch die notwendige Versorgungsspannung für die geforderte maximale Motordrehzahl im Auge. Die EPOS4 Baureihe bietet Steuerungen mit maximal 24V, 50V oder auch 70V Versorgungsspannung.
  Weitere Informationen zur Versorgungsspannung in Abhängigkeit von der geforderten Motordrehzahl und den Motordaten finden sich in dem folgenden verlinkten Support Center Dokument:
  -> Welche Versorgungsspannung ist bei einer Steuerung erforderlich?

3.) Kompatibilität: MAXPOS <-> EPOS4

3.a.) Ein-/Ausgänge und Anschlussbelegung

• Einschränkungen:
  • Die Anzahl an Ein-/Ausgängen, Steckertypen und auch die Anschlussbelegung der EPOS4 sind nicht 100% identisch zu der MAXPOS.
    Letztendlich bedeutet dies, dass ein Anpassungsaufwand betreffend der Verdrahtung und Verwendung von Kabeln mit Steckern berücksichtigt werden muss und im Rahmen eines Redesign möglich sein sollte.
  • Die EPOS4 unterstützt keine(!) "BISS-C" Encoder.
    Bitte nutzen Sie einen SSI (oder Inkremental-Geber) falls die EPOS4 eingesetzt werden soll. Die EPOS4 unterstützt mit weitreichenderen Konfigurationsmöglichkeiten als die MAXPOS nahezu alle herstellerspezifischen SSI-Protokollvarianten.
    Ergänzende Informationen zu den SSI Konfigurationsmöglichkeiten der EPOS4 finden sich in dem folgenden verlinkten Support Center Dokument:
    -> EPOS4: SSI Konfigurationsmöglichkeiten 
• Empfehlung:
  Bitte überprüfen Sie vor dem Entscheid zur Umstellung auf die EPOS4, ob die Anschlussmöglichkeiten Ihrer Aktoren und Sensoren (wie auch Encoder) mit der EPOS4 kompatibel sind. Bitte berücksichtigen Sie auch notwendige Kabel-/Steckeranpassungen (aufgrund abweichender Steckertypen oder Pin-Belegungen). Die maxon Support Teams beraten Sie gerne unter Kenntnis Ihrer aktuell eingesetzten Sensoren und Aktoren, sowie Ihrer MAXPOS Konfiguration.

3.b.) Kommandierung

• Die "MAXPOS 50/5" wie auch die "EPOS4" basieren auf dem CiA 402 "CANopen device profile for drives and motion control" Standard.
• Beide Steuerungen unterstützen die selben Betriebsarten" der CiA 402:
  ​

3.c.) Spezifische Funktionen und Objekte

• Einschränkungen:
  • Es gibt möglicherweise wenig genutzte spezifische MAXPOS Funktionen, welche bei der  EPOS4 nicht mehr identisch zur Verfügung stehen.
  • Es kann vereinzelt spezifische MAXPOS Objekte geben, die bei der EPOS4 nicht mehr zur Verfügung stehen oder andere abweichende Objektnummern und Skalierungen besitzen. 
• Empfehlungen:
  • Bitte überprüfen Sie, welche MAXPOS Funktionen effektiv von Ihrer Anwendung genutzt werden. Bitte stellen Sie uns eine Liste der genutzten Betriebsarten, Objektnummern, Funktionen und I/O Konfigurationen, sowie die MAXPOS Projektdatei (-> MAXPOS: Export / Hochladen der Konfiguration in eine *.mxpj Projektdatei) via einem Support Ticket zur Verfügung.
  • Der maxon Support analysiert auf Basis dieser Informationen sehr gerne die zu erwartenden notwendigen Anpassungen und kritischen Punke bei der Umstellung auf die EPOS4.

3.d.) Bus-Performance und Bus-Zykluszeiten

• Die MAXPOS bietet schnellere Bus-Zykluszeiten als die EPOS4.
  • Bei der MAXPOS sind in Abhängigkeit von der Betriebsart Bus-Zykluszeiten (= SYNC-Perioden) von minimal bis zu 200 us möglich. 
• Einschränkungen:
  • Die schnellste Bus-Zykluszeit der EPOS4 EtherCAT-Schnittstelle ist 1 ms (entsprechend 1 kHz Update-Rate).
  • Falls EtherCAT Bus-Zykluszeiten kleiner als 1 ms erforderlich sind, kann die EPOS4 nicht(!) verwendet werden.
• Empfehlung:
  • Bitte überprüfen Sie welche schnellste Bus-Zykluszeit (bzw. SYNC-Periode) von Ihrem Master aktuell konfiguriert ist und bei Ihrer Anwendung zwingend erforderlich ist?
    Falls die notwendige EtherCAT Bus-Zykluszeit 1 ms oder langsamer (d.h. 1, 2, 3, 4, ... ms) ist, kann die EPOS4 eingesetzt werden.

3.e.) Regler-Performance

• Die MAXPOS besitzt sehr schneller Regler-Zykluszeiten.
  • Strom-/Drehmomentregler: 100 kHz (= 0.01 ms)
  • Drehzahl- und Positionsregler: 10 kHz (= 0.1 ms)
• Die EPOS4 besitzt ebenfalls schnelle Regler-Zykluszeiten, die jedoch langsamer sind als bei der MAXPOS:
  • Strom-/Drehmomentregler: 25 kHz (= 0.04 ms)
  • Drehzahl- und Positionsregler: 2.5 kHz (= 0.4 ms)
• Die EPOS4 besitzt stark verbesserte und erweiterte Regler- und Tuningalgorithmen im Vergleich zur MAXPOS.
  • Die langsameren Reglerzykluszeiten der EPOS4 (im Vergleich zur MAXPOS) bedeuten bei den meisten Anwendungen und mechanischen Systemen keinen Nachteil und stellen keine Einschränkung dar. Die wesentlich verbesserten EPOS4 Regler- und Tuningalgorithmen führen in der Praxis gesamthaft sogar häufig zu einem besseren Reglerverhalten der EPOS4.
• Empfehlung:
  Bitte stellen Sie uns Informationen zu Ihrer Anwendung und dem mechanischen System zur Verfügung. Dies ermöglicht uns eine Abschätzung, ob auf Basis der EPOS4 Regler-Zykluszeiten eine Einschränkung in Ihrer Anwendung zu erwarten ist. 

Zusammenfassung

Erforderliche Anpassungen:

Bei der Umstellung der MAXPOS auf eine EPOS4  ...

• ... sind Anpassungen bei der Verdrahtung aufgrund der teilweise anderen kompakteren Anschlusstechnik und abweichender Anschlussbelegungen notwendig.
• ... ist ein Update des master-seitigen Anwendungsprogramms notwendig um sich auf abweichende EPOS4 Objektnummern und Funktionen anzupassen.

Wesentlichste Einschränkungen:

• Falls eine EtherCAT Bus-Zykluszeit (bzw. SYNC Periode) schneller als 1 ms erforderlich ist, kann die EPOS4 nicht(!) verwendet werden. 
• Die EPOS4 unterstützt keine "BISS-C" Encoder.
  Falls aktuell ein "BISS-C" Encoder verwendet wird, muss auf ein SSI Encoder umgestellt werden.

Vorteile der EPOS4:

• Grosse Bandbreite an verschiedenen Produktvarianten betreffend Bauform, Leistungsbereich und Integrationsmöglichkeiten (durch "Micro" und "Module" Varianten).
• Kompakteste Abmessungen. 
• Hohe Leistungsdichte ohne zusätzliche Kühlung. 
• Tieferer Preis.
• Verbesserte Regleralgorithmen.
• Verbessertes automatisches Regler-Tuning.
• Erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten.
• Erweitere Funktionalität (z.B. "Dual Loop" Regelung).