Gelungene Kombination

Regelung – Positionierregler verbinden die Kostenvorteile eines Frequenzumrichters mit der Positionierfunktionalität eines Servoreglers. Damit ermöglichen sie den Einsatz von preiswerten Drehstrommotoren für Aufgaben, die bisher Servomotoren erfordert hätten.

10. April 2008

Ein essenzieller Anspruch an Maschinen im Lebensmittelbereich ist die regelmäßige Reinigung, die oft mehrmals täglich erfolgen muss. Um diese hohen Hygieneanforderungen zu erfüllen, kommen dazu konzentrierte Laugen zum Einsatz, denen auf Dauer jedoch keine Lackierung standhält. Aus diesem Grund werden Lebensmittelmaschinen überwiegend aus Edelstahl gebaut. Wenn sich im Hygienebereich zudem Motoren befinden, empfiehlt sich dort der Einsatz von Edelstahlmotoren, wie sie zum Beispiel der niederländische Antriebstechnikhersteller Electro ABI unter dem Markennamen KMF anbietet.

Das traditionsreiche Unternehmen produziert seit 50 Jahren Elektromotoren und Getriebe für spezielle Anwendungen. Für Anwendungen im Hygienebereich beispielsweise haben die Holländer eine Reihe von Edelstahlmotoren mit der Schutzart IP 68 entwickelt, die derzeit mit einer Leistung bis 1,5 Kilowatt lieferbar sind. Aufgrund der hohen Nachfrage nach diesen Edelstahlmotoren hat das Unternehmen die Motorenfertigung weiter automatisiert und vor einigen Monaten eine neue Produktionsanlage für die Arbeitsschritte Bohren und Montage errichtet.

Ein zentrales Element dieser Anlage sind drei Linearachsen und ein Drehtisch, die von Asynchronmotoren angetrieben werden. Die Bewegungssteuerung erfolgt dabei mithilfe von vier Positionierumrichtern der Serie CDB3000 des Antriebstechnikspezialisten LTi Drives aus Lahnau, seit Beginn dieses Jahres Nachfolger der Lust Antriebstechnik GmbH. Alle Antriebe sind mit einem Impulsgeber ausgerüstet. Sie sind über CAN open mit der Steuerung vernetzt und erhalten darüber, je nach Anwendung, Zielpositionen, Solldrehzahlen oder -momente. Zur Formatumstellung auf einen anderen Motortyp genügt deshalb ein Knopfdruck am Bedienpanel. Zusätzlich steuert der Positionierregler CDB3000 mit seiner integrierten PLC einen Analogausgang für die Einstellung der unterschiedlichen Drehzahlen der Bohreinheiten.

Kombinierte Vorteile

Die Positionierregler der Reihe CDB3000 eignen sich für Asynchronmotoren mit einer Nennleistung von 375 Watt bis 90 Kilowatt und kombinieren die Kostenvorteile einer Frequenzumrichter-Hardware mit der Positionierfunktionalität eines Servoreglers. Ihr Einsatz macht es deshalb möglich, preiswerte Drehstrommotoren für Funktionen einzusetzen, die früher den Einsatz von Servomotoren erfordert hätten. Die Antriebsregler bieten serienmäßig alle erforderlichen Schnittstellen, die ein moderner Positionierantrieb für Asynchronmotoren besitzen muss. Hierzu gehört das flexible Encoder-Interface für den Anschluss von bis zu zwei Messsystemen zur feldorientierten Regelung und Positionierung.

Die Funktionalität des Antriebsreglers ist speziell auf die Anforderungen zur Positionierung abgestimmt. Kernstück ist ein Lageprofil-Generator, der aus einem vorgegebenen Fahrsatz die Sollwerttrajektorie für den Positionierregler parallel zur Laufzeit generiert. Dies ermöglicht den Start eines neuen, geänderten Fahrsatzes auch während einer laufenden Postionierung innerhalb einer Millisekunde. Im Vergleich zu einer Offline-Bahnplanung verkürzt dieses Verfahren die Taktzyklen deutlich speziell bei Prozessen, in denen mehrere Fahrsätze in unterschiedlichen Bewegungsprofilen erforderlich sind. Die standardmäßige CANopen-Schnittstelle gewährleistet dabei eine zukunftssichere flexible Einbindung in die Maschinenprozesse.

Falls die parametrierbare Gerätefunktionalität zur Lösung der Bewegungsaufgabe nicht ausreicht, ermöglicht ein programmierbarer Softwarekern eine Maximierung der Applizierfähigkeit. Die Befehlssyntax ist optimiert für den Echtzeitzugriff auf alle geräteinternen Schnittstellen, Prozessgrößen und Parameter und eröffnet so eine breite Auswahl an Steuerungs- und Überwachungsmöglichkeiten. Ein leistungsfähiger Positionierbefehlssatz erlaubt dabei die Programmierung auch komplizierter Positioniersequenzen. Die PLC ermöglicht die Steuerung autonomer Teilprozesse und erspart so unter Umständen den Einsatz separater Kleinsteuerungen oder teurer unflexibler anwenderspezifischer Baugruppen. Jens Thielmann, LTi Drives/bt

Fakten

- Der Positionierregler CDB3000 für Asynchronmotoren bietet für viele Anwendungen eine kostengünstige Alternative zum Servoregler.

- Integrierte Schnittstellen erlauben den Anschluss von zwei Messsystemen.

- Die Berechnung der Sollwerttrajektorie für den Positionierregler während der Laufzeit ermöglicht die Übernahme eines geänderten Fahrsatzes während der laufenden Positionierung.

Erschienen in Ausgabe: 02/2008