ESCON: Verwendung der analogen Ein-/Ausgänge

Thema:

• Welche Funktionen stehen bei den analogen Ein-/Ausgängen zur Verfügung?
• Wie werden die analogen Ein-/Ausgänge konfiguriert?
• Vor- und Nachteile bei der Verwendung analoger Ein-/Ausgänge?

Lösung:

Die ESCON hat 2 analoge Eingänge and 2 analoge Ausgänge. Zusätzlich zu den analogen Eingängen stehen bei einigen ESCON Produktvarianten ebenfalls integrierte Potentiometer zur Verfügung, die ebenfalls für analoge Sollwert-Vorgaben genutzt werden können.

Der Spannungsbereich der analogen Eingänge ist +/- 10VDC.
Die analogen Ausgänge erlauben einen Spannungsbereich von +/- 4VDC.

ESCON's analoge Eingänge:

Die Verwendung der analogen Eingänge bietet sich für die Vorgabe von variablen Drehzahl- oder Strom-Sollwerten an. Hierfür kann dem analogen Eingang ein Spannungs-/Drehzahl- bzw. Spannungs-/Strom-Sollwertbereich zugeordnet werden. Das nachfolgende Beispiel zeigt eine solche Konfiguration für die Drehzahlvorgabe:

Es ist auch möglich eine variables Stromlimit über einen analogen Eingang zu konfigurieren. Dies kann als Alternative zu der fixen Stromgrenze dienen, bei welcher normalerweise der 2- bis 3-fache Motornennstrom konfiguriert wird:

Falls eine Anwendung variable Beschleunigungs-/Bremsrampen erfordert, so kann die Rampensteilheit  ebenfalls über einen analogen Eingang vorgegeben werden:

Bei Nutzung der analogen Ein- oder Ausgänge definieren die Wertepaare jeweils einen linearen Zusammenhang zwischen der Eingangs- (bzw. Ausgangsspannung) und der konfigurierten Funktionalität (z.B. Drehzahl, Strom oder Rampensteilheit).

• Beispiel 1:
  Im ersten Screenshot ist die folgende Drehzahlvorgabe konfiguriert: 
  0 U/Min bei 0V und 10000 U/Min bei 10V
  => Dies bedeutet einen Skalierungsfaktor von 1000 U/min pro Volt.
  • Bei einem unipolaren Sollwert (d.h. nur im Bereich von 0 ... 10V) muss die Richtungsvorgabe über einen digitalen Eingang erfolgen.
  • Falls ein bidirektionaler Sollwert (d.h. +/-10V) zur Verfügung steht, kann mit Spannungen zwischen -10V ... 0V eine negative Drehzahl kommandiert werden, d.h. eine Sollwertvorgabe von -10V entspricht -10000 U/Min und eine Sollwertvorgabe von -5V ergibt -5000 U/Min. Dieses Verhalten ist identisch wie bei der folgenden Konfiguration:
    -10000 U/Min bei -10V und 10000 U/Min bei 10V 
    
    
• Beispiel 2:
  Falls kein digitaler Eingang für die Drehrichtungsvorgabe verwendet wird, kann die folgende Konfiguration gewählt werden:
  -10000rpm = 0V and 10000rpm = 10V
  => 5V entsprechen hierbei einer Drehzahl von 0 U/Min und es ergibt sich ein Skalierungsfaktor von  2000 U/Min pro Volt.

Bitte beachten Sie die technischen Spezifikationen und die interne Beschaltung der analogen Eingänge Ihrer konkreten ESCON Produktvariante in der "Geräte-Referenz". Im Falle einer "ESCON 50/5" (Art.Nr. 409510) sind die folgenden Angaben erhalten:

ESCON's analoge Ausgänge:

Betreffend der analogen Ausgänge sind die zur Verfügung stehenden Funktionen in dem nachfolgenden Screenshot ersichtlich. Die analogen Ausgänge werden meist zur Ausgabe und externen Überwachung der IST-Drehzahl oder des IST-Stroms verwendet. Es wird empfohlen hierfür die Funktionen "Ist-Motorstrom gemittelt" und "Ist-Drehzahl gemittelt" zu verwenden.

Bitte beachten Sie die technischen Spezifikationen und die interne Beschaltung der analogen Ausgänge Ihrer konkreten ESCON Produktvariante in der "Geräte-Referenz". Im Falle einer "ESCON 50/5" (Art.Nr. 409510) sind die folgenden Angaben erhalten:

Allgemeine Anmerkungen:

Die analogen Eingänge sind optimal für die variable, dynamische Sollwertvorgabe bei der ESCON mittels eines externen Spannungssignals. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die analogen Ein-/Ausgänge und interne Signalverarbeitung einen 12 Bit A/D-Wandler benutzen. Dies führt zu system-bedingten prinzipiellen Limitierungen und Toleranzen bei der Signalverarbeitung.

• Ein 12 Bit  A/D Wandler bedeutet eine Auflösung von 4096 (= 2^12) über den spezifizierten Spannungsbereich (d.h. +/-10V = 20V => ca. 5 mV bei analogen Eingängen und +/-4V = 8V => ca. 2 mV bei analogen Ausgängen).
• Es ist zu beachten, dass analoge Signale empfindlich sind auf Signalstörungen, z.B. durch ungeschirmte Motorleitungen.
• Es ist häufig mit einem Rausch- oder Offsetanteil von 1 Bit zu rechnen.

Die analoge Sollwertvorgabe unterliegt somit einer  beschränkten Auflösung und gewissen Toleranz. Falls ein Drehzahlbereich von +/-10000 U/Min über den spezifizierten analogen Eingangsspannungsbereich von +/-10V und den 12 bit A/D Wandler abgedeckt werden soll, führt dies zu einer Sollwert-Aufösung von 5 U/min (= 20000rpm / 4096). Unter Berücksichtigung eines Rausch- oder Offset-Anteils der AD-Wandlung muss typischer von einer Toleranz von +/-5 U/min bei der Sollwert-Vorgabe in diesem Fall ausgegangen werden. 

Querverweis:

• ESCON: Anschluss eines externen Potentiometers zur Sollwert-Vorgabe