Tuning - Hochfrequenz Spindel mit S400-S600

Gültig für S400, S600 mit FW 5.76-5.99, 7.xx

Allgemeines

Motoren, die aufgrund Ihrer Bauart besondere elektrische oder physikalische Eigenschaften haben, benötigen spezielle Einstellungen, insbesondere an Parametern die bei anderen Anwendung nicht so häufig oder in anderer Form genutzt werden .

Diese Applikationsschrift soll den Anwender auf die besondere Handhabung der Einstellungen hinweisen. Eine Aussage zu allgemein gültigen Werten kann nicht gemacht werden, da diese stark vom Motor und der Applikation abhängen.

Aufgrund verschiedener Berechnungsgrundlagen können Motoren verschiedener Baureihen oder Herstellern erheblich unterschiedliche Einstellungen benötigen. Ebenso ist es notwendig, einen im lastlosen Zustand getunten Motor in der späteren Anwendung nochmals anzupassen.

Die Optimierung wird hier am Beispiel einer HF-Spindel mit den folgenden Daten am S600 aufgezeigt:

INenn	15A
L	1,42 mH bei 1000 Hz
R	1,29 Ohm
EMKeff	376 V bei 20000 rpm
Mnenn	5,0 Nm bei 10000 rpm
	3,5 Nm bei 15000 rpm
Polpaare	2

Motorparameter

Da die geforderte Enddrehzahl von 20000 rpm nicht einstellbar ist, wird anstelle der tatsächlich vorhandenen Polzahl von 4 eine 8 eingetragen. Das führt dazu, dass die IST_DREHZAHL nur noch die Hälfte der tatsächlichen Drehzahl anzeigt. Dieses Verhalten muss natürlich bei der Sollwert - Generierung berücksichtigt werden.

Unter Zuhilfenahme der Polverdopplung kann die Funktionalität des Servoverstärkers bis in den unteren Bereich der Hochfrequenzantriebe erweitert werden.

Die eingestellte Grenzdrehzahl von 12.000 U/min stellt den maximalen Wert im Drehzahlregler dar. Die Motordrehzahl entspricht in diesem Beispiel maximal 24.000U/min.

 

Bild 1: Bidschirmseite Motor (Drive.exe, S600)

Tuning

Feedback Test

Das Feedback wird vor dem ENABELN ( Regler ohne Leistungsversorgung) über das Fenster Monitor getestet. Eine Rechtsdrehung des Motors muss einer Rechtsdrehung in der Anzeige entsprechen, dabei sollte auch die Position aufsteigend zählen. 

Generell sollte im Vorfeld der Auslegung darauf geachtet werden, dass ein Feedback - System gewählt wird, das eine direkte Kommutierung ermöglicht, wie z.B. Resolver oder EnDat. Bei Rückführsystemen, die keine direkte Kommutierung ermöglichen, ist zu beachten, dass das erforderliche Wake und Shake durch Faktoren wie das Reibmoment oder die Form der EMK beeinflusst werden kann.

Stromregler

Das Einstellen des Stromreglers entspricht dem eines „normalen“ Motors. Eine Möglichkeit ist, den ASCII Befehl CTUNE zu benutzen. Alternativ kann der Wert ausgetestet werden.

Der KP-Wert (Parameter MLGQ) wird von 0.5 in 0.5er-Schritten bei ENABELTEN Regler (OPMODE 0) nach oben gesetzt, bis der Motor pfeifende Geräusche hervorruft. Danach wird der Wert um ca. 20% reduziert.

TIPP: 
Der Peakstrom sollte bei Inbetriebnahmen herabgesetzt werden, um die Folgen von Fehlverhalten zu reduzieren. Dieser Wert kann dann stufenweise angehoben werden, in Abhängigkeit der einzelnen Tuningmaßnahmen. Es ist aber zu beachten, dass Ipeak nicht zu klein gewählt wird, so dass das zu überwindende Reibmoment sicher überschritten wird.

Bild 2: Bidschirmseite Stromregler (Drive.exe, S600)

Observer

In diesem Fall ist es günstiger, den Drehzahlbeobachter (OBSERVER) auf OFF zu stellen. Dadurch wird die Einstellung T-TACHO im Drehzahlregler zugänglich.

 

Bild 3: Bidschirmseite Feedback (Drive.exe, S600)

Drehzahlregler

Im Falle der hier beschriebenen Inbetriebnahme waren die Optimierungen des Drehzahlreglers nicht besonders aufwändig.

Wichtig sind in diesem Zusammenhang die langen Beschleunigungsrampen, die eine Beschädigung des Motors verhindern.

Der Wert KP (Parameter GV) sollte in ca. 20%-Schritten bis zur Schwingungsgrenze erhöht werden, anschließend ist dann der gefundene Wert um ca. 10%-20% zu reduzieren. Ein Vermindern oder Erhöhen des PID-T2 Wertes darf im Gegenzug nur in kleinen Schritten erfolgen.

 

Bild 4: Bidschirmseite Drehzahlregler (Drive.exe, S600)

Anpassung an die Last

Der Wert KP (Parameter GV) muss nach einer deutlichen Änderung der zu bewegenden Masse angepasst werden.

Messungen zum Tuning

Auffällig ist auch hier wieder die verhältnismäßig lange Rampe, die typisch für den Betrieb von HF-Spindeln ist.

 

Bild 5: Bidschirmseite Oszilloskop (Drive.exe, S600)

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