Maschinenperformance beginnt mit der Antriebstechnik

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Kompatibilität: Industrie-Standards

Die Maxpos ist als Ether-CAT-Slave basierend auf der Funktionalität nach den Standards der Ethernet Technology Group (ETG) konzipiert worden. Die Maxpos nutzt das CoE (= CAN Application Layer over Ether-CAT) Protokoll für die Bus-Kommunikation und unterstützt die folgenden Betriebsarten des etablierten Geräteprofils CiA402 für elektrische Antriebe:

• CST – Cyclic Synchronous Torque

• CSV – Cyclic Synchronous Velocity

• CSP – Cyclic Synchronous Position

• HM – Homing

• PP – Profile Position

• PV – Profile Velocity

An internationalen „Plug Fest“ Anlässen der ETG, bei welcher die Interoperabilität von Produkten mit Ether-CAT-Bus in der Praxis getestet wird, konnte die Maxpos mit Master-Systemen diverser Hersteller die geforderte Kompatibilität erfolgreich unter Beweis stellen. Der freiwillige, ebenfalls erfolgreich durchgeführte Ether-CAT Conformance Test ist ein weiterer Baustein zur Absicherung der Kompatibilität und der Reduktion von Entwicklungsaufwand und risiko auf Seiten des Systemintegrators. Dies sichert Investitionen und gewonnenes Knowhow in die Antriebstechnik auch für die Zukunft ab und ermöglicht auf etablierten Industrie-Standards die schnelle und effiziente Integration der Maxpos in Ether-CAT-basierende SPS-Umgebungen (z.B. Beckhoff Twin-CAT).

Performance: Datenaustausch in Echtzeit

Typischerweise erfolgt bei mehrachsigen Maschinen und Geräten die Bahnberechnung, Koordination und Synchronisation der Antriebe innerhalb der SPS. Die Maxpos erhält bei einem solchen Konzept zyklisch sehr schnell über den Ether-CAT-Bus neue Sollwertvorgaben und verarbeitet diese im CST, CSV oder CSP Mode in Echtzeit. Die Vorgabe neuer Strom-, Drehzahl- oder Positionssollwerte und der Austausch umfangreicher antriebsseitiger Ist-Informationen (SOLL-/IST-Positionen, Motorströme, etc.) können ohne Einschränkungen bis zu 3000-mal pro Sekunde über den Ether-CAT-Bus erfolgen. In Abhängigkeit von der Konfiguration ist für Highspeed-Anwendungen, die zum Beispiel eine sehr schnelle Kommandierung neuer Stromwerte im CST-Mode erfordern, ein Datenaustausch sogar bis zu 10000-mal (!!) pro Sekunde (d.h. Bus-Zykluszeit = 0.1 ms!) möglich. Der Inhalt des Datenaustausches ist über ein variables PDO-Mapping anwendungsgerecht und flexibel konfigurierbar. Zwischen den Sollwerten interpoliert die Maxpos um möglichst sanfte, kontinuierliche Antriebsbewegungen zu erzielen. Die Synchronität der Datenübernahme und der Reglertakte ist durch die Nutzung sogenannter Distributed Clocks sichergestellt. Der schnelle Datenaustausch per Bus ermöglicht es der übergeordneten SPS, die Synchronisation mehrerer Achsen präzise zu regeln, vorzugeben und mit den von der Maxpos zur Verfügung gestellten Rückinformationen zu überwachen.

Fazit: Maschinenperformance fängt in der Antriebstechnik an

Die Maxpos bietet alle Voraussetzungen um dynamische, präzise und synchrone Antriebsbewegungen zu realisieren. Durch die verschiedenen Betriebsarten, welche alle auf dem etablierten Industriestandard DS402 und der Unterstützung des echtzeit-tauglichen Ether-CAT-Bus basieren, kann die Antriebssteuerung effizient in SPS-Konzepte unter Nutzung der vorhandenen Entwicklungsumgebungen integriert werden. Die Maxpos ist dabei der Schlüssel zu mehr Effizienz und bisher unerreichter Dynamik in der Antriebstechnik. Maschinen- und Gerätehersteller, die zu den Leadern in der Industrie gehören, bietet sich hiermit die Möglichkeit, neue Benchmarks in der Performance ihrer Anlagen zu setzen. (ud)

* Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Wagenbach ist Leiter Customer Support Elektronik & Systemtechnik bei der Maxon Motor AG, Sachseln/Schweiz.

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