Encoder und Istwerte

Interface

Der Zugang zu den Parametern des Encoders erfolgt über den System Manager

Die Istwert-Erfassung: Richtungsermittlung (Encoder-Polarität)

Ohne korrekte Istwert-Erfassung ist eine Achse „blind“ und kann sich nicht koordiniert verhalten. Also muss die Inbetriebnahme hier beginnen. Dazu sind zwei Informationen zu ermitteln bzw. zu überprüfen: Die Zählrichtung und die Inkrement-Bewertung.

1. Stellen oder legen Sie fest, welche Bewegungsrichtung der Achse als „positiv“ oder „steigend“ oder „aufwärts“ gelten soll. Bei einer Fahrt in diese Richtung wird die Istwert-Erfassung steigende Werte melden müssen.
2. Wenn Sie die Möglichkeit haben, den Antrieb elektrisch zu blockieren und die Achse manuell zu bewegen drehen Sie den Antrieb so, dass sich die Maschine in z. B. „positive“ Richtung bewegt und beobachten Sie dabei die Istwert-Anzeige im Online-Bild der Achse.
3. Besteht diese Möglichkeit nicht, müssen Sie die Achse notgedrungen mit dem Antrieb drehen. Das bedeutet, dass Sie eine unparametrierte Achse in Betrieb setzen. Besondere Vorsicht ist geboten, denn Sie werden dabei alle Regelungen und Überwachungen außer Kraft setzen. Die Achse wird mit reiner Vorsteuerung und mit fiktiven Daten gefahren. Gehen Sie wie folgt vor:
• Wenn Sie die Last (z. B. durch Entfernen von Riemen oder anderen Übertragungsmitteln) vom Antrieb trennen können, ohne den Encoder mit abzutrennen, sollten Sie das unbedingt tun!
• Stellen Sie auf dem Global-Reiter des Reglers für die Vorsteuer-Gewichtung einen Wert von 1.0 ein.
• Wenn der Regler einen PID-Reiter besitzt, stellen Sie den Lageregelfaktor Kp (und alle anderen Regelfaktoren) auf Null. Deaktivieren Sie den Automatischen Offsetabgleich.
• Im Global-Reiter des Antriebs stellen Sie die Ausgabebegrenzungen auf +0.1 bzw. -0.1 ein.
• Wenn der Antrieb einen Analog-Reiter besitzt, stellen Sie die „Referenzgeschwindigkeit“ auf einen fiktiven (nicht zu kleinen) Wert und die „Referenzausgabe“ auf 1.0 ein. Stellen Sie die „Drift-Kompensation“ auf Null
• Im Global-Reiter der Achse stellen Sie bei „Maximal erlaubte Geschwindigkeit“ den gleichen Wert wie bei der Referenzgeschwindigkeit des Antriebs ein. Unter „Geschwindigkeit Hand Max“ und „Geschwindigkeit Hand Min“ stellen Sie ein Zehntel desselben Wertes ein. Deaktivieren Sie alle Endlagen-, Schleppabstands- und sonstige Überwachungen.
• Vergewissern Sie sich, dass sich niemand im Gefahrenbereich aufhält.
• Mit größter Vorsicht (Hand am Not-Aus) schalten Sie die Achse elektrisch ein. Sie darf von einer eventuellen Drift keine Bewegung zeigen.
• Nun starten Sie im Online-Bild die Achse mit den Tasten <F2> bzw. <F3> in Richtung „kleiner“ bzw. „größer“ und beobachten dabei die Maschine. Sollte die Maschine bei <F2> in Richtung „größer“ und bei <F3> in Richtung „kleiner“ fahren ändern Sie im Global-Reiter des Antriebs die Motor-Polarität und wiederholen diesen Schritt.
• Vergleichen Sie jetzt die Bewegungsrichtung der Maschine mit der Zählrichtung der Istwert-Anzeige im Online-Bild.
4. Ist die Zählrichtung der festgelegten Bewegungsrichtung entgegengesetzt, ändern Sie den Parameter „Geberzählrichtung invers (Polarität)“ im Global-Reiter des Encoders. Dabei sollten Sie den Antrieb stromlos machen und die Achse im Online-Bild resetten <F8>.

Die Istwert-Erfassung: Inkrement-Bewertung (Skalierung)

Nachdem die Zählrichtung des Antriebs ermittelt ist, muss die Inkrementbewertung eingestellt werden. Dieser Wert ist im „Skalierungsfaktor“ auf dem Global-Reiter des Encoders einzustellen.

1. Wenn der Vorschub pro Umdrehung und die Anzahl der Inkremente (nicht die der Pulse!) bekannt sind, kann der Wert errechnet werden. Überprüfen Sie den Wert jedoch auf die nachstehende Weise.
2. Wenn Sie noch keinen Wert für die Inkrement-Bewertung kennen, stellen Sie zumindest einen Schätzwert ein. Wenn Sie keinerlei Information über den einzustellenden Wert besitzen wählen Sie einen fiktiven Wert wie z. B. 0.01 mm.
3. Bei einer nachträglichen Überprüfung gehen Sie selbstverständlich vom früher ermittelten Wert aus.
4. Jetzt muss durch eine Probebewegung (wie bei der Richtungsermittlung) eine bekannte Strecke „gefahren“ werden. Der korrekte Wert errechnet sich dann aus dem aktuell eingestellten Skalierungsfaktor multipliziert mit der tatsächlichen Strecke dividiert durch die angezeigte Strecke.

Die Istwert-Erfassung: Nullpunkt-Verschiebung

Dieser Punkt ist nur bei Absolut-Encodern durchzuführen.

Bei Inkremental-Systemen sollten Sie zu diesem Zeitpunkt (bei abgeschaltetem Antrieb und mit anschließendem Reset <F8> im Online-Bild der Achse) den Istwert auf einen leidlich sinnvollen Wert. Die Eingabefelder und Funktions-Tasten dazu finden Sie auf dem Funktionen-Reiter der Achse. Als Wert für die Nullpunkt-Korrektur sollten Sie den Wert 0 eingeben. Um das Maß-System der Achse an die Maschine anzupassen wird bei diesen Encodern die Kalibrier-Funktion benutzt, deren Parameter in einem späteren Schritt ermittelt werden.

1. Stellen Sie die Position der Achse innerhalb der Maschine fest. Die Regeln dafür sind nicht allgemein angebbar und können nur vom Maschinenbauer festgelegt werden. In vielen Fällen wird dabei der Abstand eines Bezugspunktes auf dem bewegten Maschinenteil zu einem Bezugspunkt auf dem feststehenden Maschinenkörper gewählt.
2. Sollte diese Positionsfeststellung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit möglich sein, nehmen Sie eine vorläufige Einstellung vor und wiederholen Sie diesen Schritt später.
3. Stellen Sie die Differenz zwischen der ermittelten Position und der angezeigten Position mit umgekehrtem Vorzeichen im „Nullpunktversatz“ auf dem Global-Reiter des Encoders ein. Ist dort bereits ein Wert eingetragen, verändern Sie den vorhandenen Wert um den neuen Wert durch aufaddieren. Falls die Lageregelung (bei einem späteren Wiederholen dieses Schrittes) bereits aktiv sein, sollten Sie dabei den Antrieb elektrisch stillsetzen und die Achse vor dem wieder einschalten resetten <F8>.
4. Beispiel: Die ermittelte Position ist 752.0 mm, die angezeigte Position ist 1983.52 mm. Die Differenz beträgt also 1231.52 mm. Wenn im Nullpunktversatz noch kein Wert eingetragen ist können Sie direkt -1231.52 eintragen. Sollte bereits ein Nullpunktversatz eingetragen sein addieren Sie den neuen Wert. In diesem Beispiel würde also aus +150.0 der neue Wert -1081.52 mm.

Weitere Encoder-Parameter

Die Encoder bieten als optionale Einstellung eine Reihe von Arbeits-Modi an. Dazu gehören z. B. die Ermittlung des Istgeschwindigkeit bzw. der Istbeschleunigung. Bei Bedarf können diese Messungen auf dem Global-Reiter des Encoders aktiviert werden. Sind diese Werte nicht von Interesse, sollten sie jedoch abgewählt werden, da die Ermittlung der Werte die Echtzeit-Auslastung etwas erhöht.

Als weitere Möglichkeit kann ein Modulo-Faktor eingestellt werden. Dies ist besonders bei Rund-Achsen interessant, weil dadurch die relative Position innerhalb einer Umdrehung und die Anzahl der Umdrehungen automatisch ermittelt werden kann.

Schließlich können die Encoder-Werte (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) gefiltert werden, was besonders für Encoder-Achsen von Bedeutung ist.