Die Regelkreissteuerung im Lexium LXM52 Drive, Lexium LXM62 Drive oder Lexium ILM62 Drive Module ist eine Kaskadensteuerung mit:
oEinem Stromregelkreis (current loop)
oEinem Geschwindigkeitsregelkreis (velocity 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 Stromregelkreis 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 Standardeinstellung gearbeitet werden. Am Ausgang des Stromreglers wird eine Spannungsvorsteuerung aufgeschaltet, die aber nicht vom Anwender parametriert werden kann.
Der Geschwindigkeitsregelkreis läuft mit einer Taktzeit von 125 µs und kann über die Parameter Vel_P_Gain, Vel_I_Gain, VelFilter und CurrRefFilter konfiguriert werden. Darüber hinaus ist ein Notch-Filter mit den Parametern NotchFilterDamping, NotchFilterFrequency und NotchFilterBandwidth für den Geschwindigkeitsregelkreis verfügbar. Die Geschwindigkeit wird duch Differentiation aus der Position 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 Notch-Filter ermöglicht die Dämpfung einer spezifischen Resonanzfrequenz, in der Regel diejenige mit der größten Resonanzamplitude.
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 berechnet. Die Größen werden von der Sercos-Zykluszeit auf 125 µs interpoliert.
Aus der Beschleunigung wird der Wert für die Stromvorsteuerung (CurrFeedForward) berechnet. Bei der Berechnung wird das Trägheitsmoment mit den Parametern J_Load, GearIn, GearOut und J_Gear berücksichtigt.
Die Größen CurrFeedForward und die Sollgeschwindigkeit 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 entspricht der Differenz zwischen MechRefPosition und MechPosition mit einer Kompensation der Verzögerung zwischen den zwei Signalen. Der Schleppfehler wird mit dem Parameter TrackingDeviationLimit verglichen. Bei Überschreitung wird eine Diagnosemeldung (DiagMsg) ausgelöst.
Als Ausgangsgrößen werden die Oosition (MechPosition) und der Strom (Current) im Echtzeitkanal an die Steuerung übertragen. Derzeit kann der FeedbackCurrent nur über den Sercos-Parameterkanal ausgelesen werden.
Servoverstärker und Steuerungsstruktur:
Dieses Kapitel enthält die folgenden Themen:
