"Feel the Power"

Titelstory

Motion Control – Moderne Antriebstechnik muss Antworten auf Einflussgrößen wie Kostendruck oder eine schnelle Inbetriebnahme haben. Motion Controller einer neuen Generation von Faulhaber tragen all dem Rechnung und ebnen den Weg für intelligente Antriebssysteme im Sinne von vernetzter Industrie.

04. Juni 2016

Antriebstechnik bildet mehr und mehr die »treibende Kraft« der Automatisierung. Motoren und Steuerungen müssen dazu aber dezentrale Intelligenz aufweisen, flexibel im Einsatz sein und die Fähigkeit zur Echtzeit-Kommunikation mit der übergeordneten Prozessleittechnik über Feldbussysteme besitzen. Anwender erwarten von zukunftsweisenden Antriebssystemen zudem eine einfache Bedienbarkeit, Flexibilität bei den Schnittstellen, eine reibungslose Kommunikation im Automatisierungsverbund, Strategien für das heterogene Ausbildungsniveau der Maschinenbediener und die Möglichkeit, mehrere Achsen praxisgerecht zu synchronisieren.

Daraus hat Antriebsspezialist Faulhaber seine Konsequenzen gezogen und eine neue Generation von Motion Controllern entwickelt, die keine Wünsche offen lassen soll. Wie schon die bestehenden und auch weiterhin verfügbaren Produkte, ist auch die Generation V3.0 perfekt auf die DC-Kleinstmotoren aus dem eigenen Portfolio abgestimmt, aber nicht darauf begrenzt. Über Schnittstellen wie RS232, USB, CANopen oder Ethercat können die neuen Geräte in verschiedene Umgebungen integriert werden. Besonderer Wert wurde zudem auf eine einfache und leichte Inbetriebnahme gelegt. So steht eine wesentlich verbesserte Anwendersoftware zur Verfügung; Den elektrischen Anschluss erleichtern ein durchgängiges Steckerkonzept und ein vollständiger Satz an Zubehörleitungen.

Für die schon bisher stark vertretenen Anwendungen und autarken Einsatzgebiete ohne übergeordnete Steuerung gibt es eine neue leistungsfähigere und trotzdem einfach anzuwendende Programmierumgebung. Zudem bieten Hard- und Software bei Bedarf Erweiterungsmöglichkeiten und können wie bisher auch kundenspezifisch angepasst werden.

Da die Aufgaben und Einsatzumgebungen von Kleinstmotoren und den dazugehörenden Steuerungen sehr komplex und verschieden sind, gibt es drei unterschiedliche Gerätezuschnitte: Die Motion Controller MC 5005 und MC 5010 mit Gehäuse und Steckanschlüssen sind für den Einsatz im Schaltschrank oder in Geräten konzipiert. Dazu können die Produkte zum komfortablen Einbau sowohl direkt als auch mittels Montagehilfsmitteln wie zum Beispiel Hutschienenadapter montiert werden.

Motion-Control-Systeme als Servomotoren mit integriertem Motion Controller sind bereits vorkonfiguriert und erlauben den Einsatz direkt im Automatisierungsumfeld. Angeschlossen werden sie über Rundstecker gemäß Industriestandard. Ein intelligentes Baukastensystem ermöglicht die Integration unterschiedlicher bürstenloser und bürstenbehafteter DC-Servomotoren in ein einheitliches Gehäuse. Der Motion Controller MC 5004 als offene Steckkarte ist für den Einbau in vorhandene Gehäuse ausgelegt. Ein optional verfügbares Motherboard erleichtert den Einstieg in mehrachsige Anwendungen.

Gleiche Technologie für alle

Alle drei Ausführungen nutzen die gleiche Technologiebasis, bieten die gleichen Schnittstellenoptionen, dieselbe Bedienphilosophie und die gleiche Funktionalität. Für nahezu alle denkbaren Applikationen steht damit eine passende Lösung bereit und Anwender aus den unterschiedlichsten Bereichen können von den flexiblen Anschlussmöglichkeiten, Betriebsarten und Regelungsmöglichkeiten profitieren.

In völlig neuem »Look and Feel« präsentiert sich der Motion Manager in der Version 6, der wie bisher kostenlos auf der Internetseite herunterzuladen ist. Bekannte Funktionen wie die grafische Analyse von internen Signalen wurden weiterentwickelt. So stehen jetzt auch ein Software-Oszilloskop für Vorgänge direkt im Regler sowie viele andere Funktionen über grafische Dialoge direkt zur Verfügung. Durch die Assistenzfunktionen zum Verbindungsaufbau, der Motorauswahl und der Reglerkonfiguration ist die erste Inbetriebnahme nach fünf Minuten erledigt. Weitere grafische Dialoge unterstützen den Anwender bei der Feinabstimmung der Applikation und beim Test der verschiedenen Betriebsarten.

Diagnosefunktionen erlauben die laufende Überwachung des Antriebs. Die Verbindung zum Motion Controller beziehungsweise Motion-Control-System ist dabei ohne Einschränkung sowohl über USB, RS232 oder CANopen möglich. Der Anwender kann über Visual Basic Bedienabläufe zum Beispiel für die Inbetriebnahme oder für wiederkehrende Tests automatisieren. Neu ist auch die Projektverwaltung, die die Einstellungen und Daten eines Antriebs in einem Projektfile zusammenfasst und damit die Versionierung und Pflege vereinfacht.

Die in den Controllern integrierten Funktionen erleichtern dem Anwender den Umgang mit der Technik und schaffen flexible Einsatzmöglichkeiten. In den Motion Controllern MC 5010, MC 5005 und MC 5004 lässt sich der jeweilige Motortyp einstellen, Anwender können also frei wählen, ob ein DC-Kleinstmotor, ein bürstenloser DC-Servomotor oder ein linearer DC-Servomotor angesteuert werden soll.

Für die integrierten Servoantriebe der Motion-Control-Systems-Reihe ist der entsprechende Motor dagegen werkseitig bereits vorkonfiguriert. Wahlweise lassen sich dann Position, Geschwindigkeit oder Strom beziehungsweise Drehmoment oder Kraft regeln. Unterstützt werden dabei auch die für den synchronisierten Betrieb mehrerer Achsen üblichen Cyclic Modes CSP, CSV und CST aus dem CANopen-Ethercat-Umfeld.

Der integrierte Profilgenerator versetzt Anwender in die Lage, alternativ Punkt-zu-Punkt-Bewegungen an die Dynamik der Anwendung anzupassen und auch komplexe Profile umzusetzen. Zusätzlich kann er Position, Geschwindigkeit oder Strom auch über analoge Vorgaben unabhängig vom Feldbus regeln. Vielfältige Varianten für Referenzfahrten über Referenz- und Endschalter stehen ebenfalls zur Verfügung. Erstmalig ist als Standard auch eine Referenzierung an einem mechanischen Anschlag integriert. Durch eine neue Reglerstruktur konnten die Experten von Faulhaber außerdem die Dynamik gegenüber den Vorgängerprodukten deutlich erhöhen. Für den Schutz der Motoren und der Elektronik vor allem im hochdynamischen Betrieb sorgen thermische Modelle für die Motorwicklung und die Leistungselektronik.

Zwei Schnittstellen

An der Motorschnittstelle stehen im Standard jetzt zwei Geberschnittstellen zur Verfügung, an die optische Geber, Inkremental- und Absolutwertgeber mit 12 Bit AES/BiSS oder 12 Bit SSI sowie die im Motor integrierten digitalen und analogen Hallsensoren angeschlossen werden können. Bei den Hallsensoren beträgt die Auflösung 4.096 Inkremente pro Umdrehung, also ebenfalls 12 Bit. Zusätzlich lassen sich jetzt auch analoge oder PWM-Signale als Positions- und Geschwindigkeitsrückmeldung nutzen. Wie bisher sind dabei auch zwei Sensoren verwendbar, um Geschwindigkeit und Position getrennt zu erfassen.

Die Motion Controller der Generation V3.0 bieten bereits im Standard mindestens drei Digitaleingänge, zwei flexibel verwendbare analoge Eingänge und zwei digitale Ausgänge, über die jetzt auch Haltebremsen direkt angesteuert werden können. Über die Eingänge lassen sich wie bisher auch ein weiterer Referenzencoder für Positionsvorgaben, der sogenannte Gearing-Mode, oder ein Puls-Dir-Signal zur Vorgabe der Position anschließen.

Alternativ kann die Bewegung des Antriebs über einen Referenzencoder und den Touch-Probe-Eingang auf eine laufende Bewegung aufsynchronisiert werden. Die Sollwertvorgabe ist über Feldbus, USB-Schnittstelle, diskrete Ein- und Ausgänge oder Ablaufprogramme möglich. Dabei ist es möglich, bis zu acht in Basic geschriebene Ablaufprogramme in den Motion Controllern abzuspeichern; eines davon kann als Auto-Start-Option dienen.

Auch in puncto Kommunikation haben die Motion Controller von Faulhaber viele Features an Bord: So stehen für unterschiedliche Aufgaben insgesamt vier Schnittstellen zur Verfügung. Die Konfiguration geschieht beispielsweise über die USB-Schnittstelle. Für die Anbindung an die Automatisierungstechnik sind RS232 und CANopen als Standard-Feldbusse vorgesehen. Zusätzlich gibt es dann noch Ethercat mit CoE als Option. Alle Funktionen und Betriebsarten sind über alle Schnittstellen verfügbar und die Konfiguration ist angelehnt an das CANopen-Servo-Drive-Profil CiA 402.

Die Motion Controller sind für den industriellen Einsatz ausgelegt. Die Gehäuseversionen erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP40, die Motion Control Systems die der Schutzart IP54. Der Anschluss erfolgt über robuste Steckverbinder. Die eingehausten Controller sind ausgelegt für eine Motorversorgung von 0 bis 50 Volt; die Spannungsversorgung für die Elektronik liegt zwischen 12 und 50 Volt. Der Dauerstrom wird mit fünf beziehungsweise zehn Ampere angegeben, wobei Spitzenströme von 15 oder 30 Ampere möglich sind.

Die neuen Controller von Faulhaber eignen sich für Drehzahlbereiche von 0 bis 30.000 Umdrehungen pro Minute bei Motoren mit Sinus-Kommutierung beziehungsweise null bis 60.000 Umdrehungen pro Minute bei Motoren mit Blockkommutierung. Damit stehen für die unterschiedlichen Anwendungen intelligente, leistungsfähige Antriebssysteme zur Verfügung, die sich gut in moderne Automatisierungslandschaften integrieren lassen und dabei doch einfach zu bedienen sind.

Auf einen Blick

Die Faulhaber-Gruppe mit ihren 1.700 Mitarbeitern ist spezialisiert auf Entwicklung, Produktion und Einsatz von hochpräzisen Klein- und Kleinstantriebssystemen, Servokomponenten und Steuerungen bis zu 200 Watt Abgabeleistung. Dazu zählen kundenspezifische Komplettlösungen und bürstenlose Motoren, DC-Kleinstmotoren, Encoder und Motion Controller.

Zu finden sind die Faulhaber-Marken weltweit in komplexen und anspruchsvollen Anwendungsgebieten wie Medizintechnik, Bestückungsautomaten, Präzisionsoptik, Telekommunikation sowie Luft- und Raumfahrt und Robotik.

Vom Mikroantrieb mit 1,9 Millimetern Durchmesser bis zum leistungsstarken 44-Millimeter-DC-Kleinstmotor, kombinierbar mit verschiedenen Präzisionsgetrieben, gibt es zuverlässige Systemlösungen für viele Anwendungen.

Erschienen in Ausgabe: 05/2016