Ein moderner Antrieb besteht aus mindestens vier \’Einheiten\‘: dem eigentlichen Aktor (Elektromotor), der die Bewegung erzeugt, einem Geber für die Ist-Position, einem Leistungsverstärker mit Lage- und Drehzahlregler und einer Einheit für die Sollwertvorgabe. Durch das Zusammenspiel dieser Komponenten entsteht in der Anlage das, was landläufig einfach als Bewegung bezeichnet wird. Die moderne Mikroelektronik fasst die oft als Einzelteile gekauften Komponenten zusammen. Steuerung praxisgerecht verbessert Ein Kompaktmotor mit separater oder integrierter Steuerungselektronik bietet vielfältige Möglichkeiten. Neben der Einsparung beim Verkabelungsaufwand und der reduzierten Baugröße sind auch unterschiedliche Betriebsarten mit einem Motor möglich. So können über die Elektronik z.B. die Bewegungsmuster Schritt, Drehzahl, Positionierung oder auch das \’elektronische Getriebe\‘ zur Kopplung zweier Motoren vorgegeben werden. Der Kleinmotorenhersteller Faulhaber hat für diese Anwendungsbereiche seine Motion Controller-Familie weiter entwickelt. Die neue Generation der Controller arbeitet mit einem digitalen Signalprozessor und erhöhter Rechenkapazität. Ein Flash-Speicher ersetzt den früheren EEProm. Die Verbesserungen der Steuerungselektronik ermöglichen in der Praxis eine dreimal höhere Auflösung von bis zu 3.000 Inkrementen bei EC-Hallsensoren, also 1/3.000 Umdrehung im Positionierbetrieb. Eine verbesserte Positionierung und hohe Regelgüte vor allem bei sehr niedrigen Drehzahlen wird dadurch ebenfalls möglich. Die Antriebs-Strommessung verfeinert die Drehmomentregelung. Aufgrund der kurzen Rechenzeiten lässt sich der Motion Controller auf Reaktionszeiten zwischen 100µs und 2ms einstellen. Der Anwender kann außerdem zwischen dem TTL-angelehnten Eingangspegel von 4V für High bzw. den neuen SPS-ähnlichen Pegeln von 12V für High wählen. Das erweitert die Einsatzmöglichkeiten zusätzlich. Auch beim Leistungsteil der Endstufe hörte die Entwicklung nicht auf. Mit neuen Bauteilen kann nun bis zu 6A Dauerausgangsstrom mit hohem Wirkungsgrad an die Antriebe ausgegeben werden. Durch die neue, getrennte Stromversorgung von Steuerungsteil und Endstufe lässt sich für sicherheitsrelevante Anwendungen der Leistungsteil separat abschalten. Der Steuerungsteil mit Positionszähler bleibt dabei weiterhin aktiv. So ist für die spätere Wiederinbetriebnahme die exakte Position bekannt, ohne Sicherheitseinbußen durch versehentliche Stromabgabe durch den Leistungsteil in Kauf nehmen zu müssen – ein deutlicher Sicherheitsgewinn. So sind kompakte, feinfühlige und doch sichere Antriebslösungen möglich. Mit der integrierten CANopen-Schnittstelle können bis zu 127 Antriebe vernetzt angeschlossen werden. Über ein Adapterkabel lässt sich der Controller mit der, kostenlosen CAN-tauglichen Software \’Motion Manager 3\‘ schnell programmieren. Selbstverständlich steht auch die RS232-Schnittstelle weiterhin zur Verfügung. Die Bedienoberfläche mit übersichtlicher Menüstruktur wurde dabei beibehalten. Moderne Elektronikkomponenten bieten dem Anwender erweiterte Möglichkeiten bei der Steuerung von Kleinantrieben. Sicherheitsfunktionen, CAN-Bus und höhere Auflösung bei schnellem Reaktionsvermögen ermöglichen den Einsatz der Motoren in Anwendungen mit hohen Ansprüchen. Inbetriebnahme und Konfiguration Zur Unterstützung des Anwenders bei Bedienung und Konfiguration steht der Motion Manager 3 für alle Windows-Versionen ab 95/NT bereit. Er kann im Internet kostenlos heruntergeladen werden. Für einen ersten Einblick in die Bedienoberfläche und die gebotenen Steuerungsmöglichkeiten kann das Programm auch Off-Line ohne angeschlossene Antriebseinheit betrieben werden. Der Motion Manager sucht automatisch nach angeschlossenen Antriebsknoten und zeigt diese im \’Node-Explorer\‘ an. Übersichtliche Konfigurationsdialoge und dynamische Einstellung der Regelparameter wie mit einem Potentiometer erleichtern die Eingabe. Eine grafische Online-Analyse des Antriebsverhaltens (z.B. als Sprungantworten) sowie eine Klartextunterstützung bei der Befehlseingabe helfen bei der Programmierung. Außerdem unterstützt das Programm die Erstellung, Übertragung und Verwaltung von Ablaufprogrammen und Parameterdateien. Eine integrierte Online-Hilfe mit Bedienhandbuch der Motion Controller und die integrierte Visual Basic-Script-Sprache runden das Programm ab. Der Motion Controller ist schnell einsatzbereit: Es muss lediglich die Stromversorgung angeschlossen und die serielle Schnittstelle über ein Null-Modem-Kabel mit dem PC verbunden werden. Dann braucht man nur noch den Motion Manager im PC zu starten. Der angeschlossene Antriebsknoten wird automatisch gesucht und angezeigt. Im Motion Manager wird der Menüpunkt \’Konfiguration Antrieb\‘ aufgerufen und die gewünschte Betriebsart CANopen (über Adapterkabel) oder RS232-Schnittstelle als Sollwerteingabe, Lageregler, Normalbetrieb, Antrieb enabled eingestellt. Über die entsprechenden Dialoge können eventuell erforderliche weitere Konfigurationsschritte eingegeben und zum Schluss im Flash-Speicher abgespeichert werden. Ein Test des Antriebs ist nun durch Eingabe von Kommandos über Eingabefelder oder Auswahl von Befehlen aus dem Befehlsmenü möglich. Alle gesendeten und empfangenen Zeichen werden in einem Historie-Fenster gespeichert. Über eine grafische Analyse der Antriebsparameter können die Regelparameter auf die spezielle Anwendung hin angepasst werden. Unterschiedliche Programmiermöglichkeiten Um eigene Ablaufprogramme zu erstellen, kann der Anwender auf vier Möglichkeiten zurückgreifen: – Ablaufprogramme, die im Mo tion Controller gespeichert und ausgeführt werden, können (in der RS232-Version) direkt im Motion Manager erstellt und zum Antrieb übertragen werden. Ein einfacher Ablaufbefehlssatz und fast alle Motion Controller-Befehle stehen hierfür zur Verfügung. – Visual Basic-Scripte können direkt im Motion Manager erstellt und ausgeführt werden. Mit einer beliebigen Hochsprache (Basic, C/C++, Delphi, Lab-View usw.) können Anwendungen am PC entwickelt werden, die die ASCII-Kommandos über RS232 direkt zum Antrieb senden oder von dort gesendete Meldungen einlesen. – ASCII-Kommandos können auch innerhalb eines SPS-Programms für den seriellen Datenaustausch mit der Antriebseinheit verwendet werden.
Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
