Die Steuerung im Lexium LXM52 Drive, Lexium LXM62 Drive oder Lexium ILM62 Drive Module ist eine Kaskadensteuerung mit:
oEinem Stromregelkreis (current loop)
oEinem Drehzahlregelkreis (speed loop)
oEinem Lageregelkreis (position loop)
Bei Endstufenfrequenzen von 8 kHz und 16 kHz funktioniert der Stromregelkreis mit einer Zykluszeit von 62,5 µs und bei einer Endstufenfrequenz von 4 kHz mit einer Zykluszeit von 125 µs.
Der Stromregler ist als PI-Steuerung realisiert und kann mit den Parametern Curr_P_Gain und Curr_I_Gain parametriert werden. Der Stromregelkreis ist selbstoptimierend. Er passt sich mit Daten aus dem Motortypenschild automatisch dem Motor an. In der Regel kann deshalb mit der Default-Einstellung gearbeitet werden. Am Ausgang des Stromreglers wird eine Spannungsvorsteuerung (U_BEMF) aufgeschaltet, die aber nicht vom Anwender parametriert werden kann.
Der Drehzahlregelkreis funktioniert mit einer Zykluszeit von 125 µs und kann mit den Parametern Vel_P_Gain, Vel_I_Gain, VelFilter und CurrRefFilter parametriert werden. Die Istgeschwindigkeit wird durch Differentiation aus der Istposition berechnet. Der Geschwindigkeitsregler ist als PI-Steuerung realisiert. Mit den Parametern Vel_P_Gain und Vel_I_Gain wird die proportionale (P) bzw. integrale (I) Verstärkung der Steuerung parametriert. Damit intern die richtige Verstärkung eingestellt werden kann, muss das Trägheitsmoment mit den Parametern J_Load, GearIn, GearOut und J_Gear richtig parametriert sein. Ist das Trägheitsmoment richtig parametriert, können die meisten Mechaniken mit Standardreglerparametern betrieben werden. In der Regel sind die Parameter aber zur Minimierung des Schleppfehlers zu optimieren. Mit den Filtern VelFilter und CurrRefFilter können hochfrequente Schwingungen (Resonanzen), die zwischen Motor und Mechanik oder innerhalb der Mechanik auftreten können, gedämpft werden. Die beiden Filterparameter werden mit gleichen Werten parametriert. Je höher die Filter parametriert werden, desto stärker werden hochfrequente Schwingungen gedämpft und desto geringer wird die Dynamik des Regelkreises.
Der Lageregelkreis funktioniert mit einer Zykluszeit von 125 µs und kann mit dem Parameter Pos_P_Gain parametriert werden. Die meisten Mechaniken können mit der Standardeinstellung betrieben werden. In der Regel ist der Parameter aber zur Minimierung des Schleppfehlers zu optimieren.
Als Eingangsgrößen für die Steuerung werden MechRefPosition und RefAcceleration über die Sercos-III-Schnittstelle mit der definierten Sercos-Zykluszeit (SercosCycle) über den Echtzeitkanal übertragen. Bevor diese Größen auf die Steuerung aufgeschaltet werden, werden sie interpoliert. Außerdem wird aus den beiden übertragenen Größen die Sollgeschwindigkeit (VSoll) berechnet. Die Größen werden von der Sercos-Zykluszeit auf 125 µs interpoliert.
Aus der Beschleunigung wird der Wert für die Stromvorsteuerung (CurrFeedForward) berechnet. In die Berechnung geht das Trägheitsmoment mit den Parametern J_Load, GearIn, GearOut und J_Gear ein.
Die Größen CurrFeedForward und VSoll sind Vorsteuergrößen, die einen direkten, schnellen Durchgriff der Sollgrößen auf die Steuerung ermöglichen. Dadurch wird das Führungsverhalten der Steuerung verbessert und der Schleppfehler reduziert.
Ein weiterer Interpolator interpoliert den Referenzwert von 125 µs auf 62,5 µs, falls die Endstufenfrequenz 8 kHz oder 16 kHz beträgt. Bei 4 kHz ist keine Interpolation erforderlich, da der Stromregler auch mit 125 µs funktioniert.
Der Referenzwert kann dynamisch mit Hilfe von UserCurrentLimit begrenzt werden. UserCurrentLimit wird als Prozentsatz von UserDrivePeakCurrent parametriert und in jedem Zyklus über den Echtzeitkanal der Sercos-III-Schnittstelle übertragen.
Die Drehzahl wird von UserMaxVel begrenzt, wobei bei der Begrenzung 110 % von UserMaxVel zugelassen werden, um auch bei maximaler Drehzahl auftretende Regelabweichungen ausgleichen zu können.
Der Schleppfehler ist die Differenz zwischen MechRefPosition und MechPosition. Der Schleppfehler wird mit dem Parameter TrackingDeviationLimit verglichen. Bei Überschreitung wird eine Diagnosemeldung (DiagMsg) ausgelöst.
Als Ausgangsgrößen werden die Istposition (MechPosition) und der Strom (Current) im Echtzeitkanal zur Steuerung übertragen. Derzeit kann der FeedbackCurrent nur über den Sercos-Parameterkanal ausgelesen werden.
Servoverstärker und Steuerungsstruktur
Dieses Kapitel enthält die folgenden Themen:
