Externer Nullimpuls

Gültig für S300, S700

Allgemeines

Um bei einer Referenzfahrt die Positioniergenauigkeit zu erhöhen, kann ein externer Nullimpuls ausgewertet werden. Die Vorwahl der Nullimpulsquelle erfolgt mit dem Parameter REFMODE.

Die Servoverstärker S300 / S700 bietet zwei unterschiedliche Methoden, wie ein externer Nullimpuls berücksichtigt werden kann:

Flankenauswertung des Nullimpulses

Bei Erkennung einer Nullimpulsflanke wird die Position zurückgesetzt (ROFFS), der Antrieb bremst ab und fährt zu der Position an der die Flanke erkannt wurde. 
Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass je nachdem wie steil die Nullimpulsflanke ist bzw. wie schnell die Referenzfahrt erfolgt, unterschiedliche Nullpositionen gesetzt werden. Da diese Art der Nullimpuls Auswertung sowohl bei analogen als auch bei digitalen Positionsgebern verwendet werden kann, wird sie bei allen unseren Servoverstärkern eingesetzt.

Flankenauswertung des Nullimpulses mit anschließender analoger Positionierung

Diese Methode hat den Vorteil, dass die Abhängigkeit von der Referenzfahrt Geschwindigkeit eliminiert wird. Der Nullimpuls dient lediglich als eine Art Kennung für den Sinus/Cosinus Zyklus in dem die Nullmarke gesetzt werden soll. Die Lage der Nullmarke innerhalb des Sinus/Cosinus Zyklus wird durch die Parametrierung festgelegt (Parameter REFNOFFS). Der Nachteil dieser Methode liegt darin, dass sie nur bei Positionsgebern mit einer Analogspur (Sinus/Cosinus Signal) angewendet werden kann.

Die Auswertung des Nullimpulses mit anschließender analoger Positionierung wurde bei der S300/S700 Baureihe ab der Firmware-Version 2.51 (26.011.2007) implementiert. Die Funktion wird durch das Setzen des Parameters REFNOFFS (Bereich 0...360 Grad) auf einen Wert ungleich 0 aktiviert. Die Eingabe REFNOFFS>0 definiert die Lage des Nullimpulses innerhalb eines Sinus/Cosinus Zyklus.

Beispiel :

• REFNOFFS = 90 die Nullmarke wird beim Nulldurchgang des Cosinus Signales gesetzt (90 Grad = 1/4 des Sinus/Cosinus Zyklus, Ende des ersten Quadranten)
• REFNOFFS=360 die Nullmarke wird bei der maximalen Amplitude des Cosinus Signales gesetzt (360 Grad = 0 Grad = Anfang des Sinus/Cosinus Zyklus).

Bei der Einstellung REFNOFFS=0 wird ausschließlich die Flankenauswertung des Nullimpulses aktiviert. Damit ist die Methode 1 aktiv (Default Einstellung).

Da die Flanke des Hardware Nullimpulses lediglich als Merker für den Sinus/Cosinus Zyklus verwendet wird, ist es problematisch, wenn der Abstand zwischen dem Hardware Nullimpuls und der analogen Position REFNOFFS in der Nähe von 180 Grad liegt.

In diesem Fall ist es möglich, dass aufgrund des Abtastungsjitters der Nullimpulsflanke bei zwei verschiedenen Referenzfahrten zwei unterschiedliche Nullpunkte angefahren werden. Der Abstand zwischen diesen beiden Positionen beträgt dann exakt die Länge eines Sinus/Cosinus Zyklus. Dieses Problem kann nur durch Änderung der Einstellung REFNOFFS beseitigt werden. Dieser Parameter sollte so eingestellt werden, dass der Abstand zwischen der physikalischen Nullmarke und der „analogen“ Nullposition kleiner oder gleich 90 Grad ist.

Um diese Einstellung zu vereinfachen, wurde die Variable REFNPOS implementiert. Diese Variable informiert den Anwender über die Lage des Hardware Nullimpulses (Anzeige in Grad). Sie wird nach jeder Referenzfahrt neu gesetzt.

Inbetriebnahme: Vorgehensweise

1. Parameter REFNOFFS auf 90 Grad stellen, um die Funktion zu aktivieren.
2. Referenzfahrt starten
3. Den Wert REFNPOS auslesen und die Differenz zu REFNOFFS (90 GRAD) berechnen. Ist diese Differenz kleiner als +/- 90 Grad, so ist die Prozedur beendet, ansonsten sollte der Wert für REFNOFFS auf den Wert von REFNPOS gesetzt werden.
4. Mit SAVE alle Einstellungen speichern.

Um bei der Inbetriebnahme die Funktionsweise der analogen Nullpunktsuche besser zu verstehen, wird im folgenden der Ablauf detailliert beschrieben:

1. Die Referenzfahrt wird mit der Geschwindigkeit VREF/VREF0 gestartet.
2. Beim Erkennen der Flanke des Nullimpulses (REFMODE) wird der Anfang des aktuellen Sinus-/Cosinus Zyklus berechnet und die Lage des Hardware Nullimpulses gelatcht (Variable REFNPOS).
3. Die aktuelle Lagereglerposition PFB wird auf die absolute Sin/Cos Position (PHI_ENC) gesetzt.
4. Der Antrieb bremst auf die Geschwindigkeit 0
5. Es wird automatisch ein Fahrsatz zu der Position REFNOFFS gestartet.

Nach dem Referenzieren steht der Antrieb auf der Position ROFFS. Diese Position liegt exakt auf der mit dem Parameter REFNOFFS spezifizierten Position innerhalb eines Sinus-/Cosinus-Zyklus. Um dies zu kontrollieren kann die Variable COENC aufgezeichnet werden. Diese Variable entspricht der Amplitude des analogen Cosinus Signales. Wenn man die Schwankung des analogen Signales außer acht lässt, müßte dieser Wert nach dem Referenzieren auf 0 stehen (bei einer Einstellung von REFNOFFS=90 Grad). Bei der Betrachtung der Ist-Position PFB sollte auch der aktuelle Schleppfehler (PE) berücksichtigt werden.

Hinweise zu der Scope-Aufzeichnung

Um die Wiederholbarkeit der Nullbestimmung zu belegen, sollten mehrere Aufzeichnungen mit folgenden Variablen durchgeführt werden:

• PFBL – 64 Bit Istposition
• PHI_ENC – 32-Bit Istposition innerhalb einer Umdrehung (eines Polpitches).
• COENC – Amplitudenwert des Cosinus Signales
• PE – aktueller Schleppfehler

Die Aufzeichnungen sollten jeweils am Ende einer Referenzfahrt (DIREKT als Trigger) bei freigegebener Endstufe durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Aufzeichnung sollten als Excel Datei abgespeichert werden.

Auflösung der Positionserfassung

1. 1 Umdrehung (1 Polpitchabstand) wird mit ENCLINES Sinus/Cosinus Zyklen aufgelöst. Die aktuelle Position innerhalb eines Polpitches kann über die Variable PHI_ENC abgefragt werden (32 Bit/Polpitch).
2. Eine Sinus/Cosinus Schwingung wird analog erfasst und als 16Bit Wert in der Variable SIENC/COENC abgelegt. Die Auflösung beträgt 1350 Counts/ 1 Volt.

Daraus ergibt sich folgende max. Auflösung (bei einem 1 Volt Signal):

1 POLPITCH = 4*1350*ENCLINES Counts

Die interne Auflösung beträgt immer 32 Bit / Umdrehung oder 32 Bit / Polpitch unabhängig von den eingestellten ENCLINES.

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