Die Hydraulikbibliothek

Um den Anforderungen der Hydraulik gerecht zu werden, sind für die Regelung spezielle Algorithmen notwendig. Die SPS Bibliotheken TcPlcHydraulics_30 (für TC2) und TC2_Hydraulics (für TC3) fassen eine Reihe von Bausteinen und Funktionen zum Thema hydraulische Achsen sowie die darin verwendeten Datentypen zusammen. Sie erweitern die Unterstützung dieser Antriebstechnologie indem sie den Betrieb von Achsen ermöglichen, die durch ihre Eigenschaften (Grenzfrequenz, stark streuendes Verhalten) nicht zur Lageregelung geeignet sind oder deren Aufgaben sich von dem bei elektrischen Servo-Achsen stark unterscheiden.

Das hier vorgestellte Produkt umfasst:

• die Softwarebibliothek "TcPlcHydraulics.lib" bzw. "Tc2_Hydraulics.compiled-library"
• das Inbetriebnahme Tool "PlcMcManager.exe"

Um die Nutzung der Bibliothek zu vereinfachen sind die Bausteine entsprechend den Vorgaben der Nutzerorganisation der IEC61131 Anwender (PLCopen) ausgeführt und entsprechend zertifiziert.

Die Dokumentation der Version V2.1 wird auch weiterhin zur Verfügung stehen.

Themen der Bibliothek:

• Auswertung von Encodern
• Auswertung von Druckmessdosen
• diverse Filterfunktionen
• Pt1-Filter
• Gleitender-Mittelwert
• Anstiegsbegrenzung
• voller Zugriff auf interne Größen
• Bewegungssteuerung
• Regler für
• Druck/Kraft
• Position
• Geschwindigkeit
• Möglichkeit der eigenen Reglerentwicklung
• Synchronisierung von hydraulischen sowie elektrischen Achsen
• Anpassung der Stellwerte an Ausgabegeräte
• Vollständige Handhabung komplexer Geräte
• Message Logging
• Parameterhandhabung
• Speicher- und Laderoutinen
• Autosave
• Kennlinien-Linearisierung
• abschnittsweise
• Kompensations-Kennlinie

Folgende Bewegungssteuerungen werden unterstützt:

1. Zeitgeführte Bewegungssteuerung:
• Die steuernde Größe der Profilgenerierung ist die Zeit.
• Der Generator „kennt“ die Achse nicht.
• Nur der vorgesteuerte Lageregler stellt die Verbindung her.
2. Weggeführte Bewegungssteuerung:
• Die steuernde Größe der Profilgenerierung ist der Restweg.
• Der Generator „kennt“ die Achse.
• Während der Bewegung ist keine Lageregelung möglich/nötig.
3. Abhängige Bewegungssteuerung:
• Die Sollwerte werden über eine Abbildungsvorschrift (Getriebeformel, Kurventabelle) aus den Werten einer anderen Achse berechnet.
• Der Generator „kennt“ die Achse nicht.
• Nur der vorgesteuerte Lageregler stellt die Verbindung her.

Weggeführte und zeitgeführte Bewegungssteuerung:

Die zeitgeführte Bewegungssteuerung benutzt die Zeit als Bezugsvariable. Die Grundgleichungen sind

v=a*t und

s=0.5*a*t*t.

Der Sollwertgenerator gibt eine Geschwindigkeit und eine Position vor, diese wird vom Lage- und Geschwindigkeitsregler ausgewertet und mit der aktuellen Position verrechnet.

Bei der weggesteuerten Positionierung wird im Gegensatz zur zeitgesteuerten der Stellwert der Achse als Funktion des Restwegs berechnet. Durch Umstellen der obigen Gleichungen erhält man

v=sqrt(2*a*s).

Beide Verfahren haben Vor- und Nachteile.

• Zeitgesteuerte Achsen benötigen gerade für Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge einen geschlossenen Regelkreis. Nur über die Rückkopplung ist es dem Geschwindigkeitsregler möglich die richtige Ausgabegröße zu generieren. Ein solcher Regelkreis reagiert aber stark auf Stick/Slip-Effekte oder Versorgungsdruckschwankungen, wodurch das System leicht zum Schwingen angeregt wird.
• Weggesteuerte Achsen müssen nicht in einem geschlossenen Regelkreis betrieben werden. Damit ist dieses Verfahren wesentlich robuster gegenüber äußeren Störeinflüssen.
• Da die weggesteuerten Achsen nicht die Zeit sondern den Weg als Basis haben, wird eine Geschwindigkeit gestellt, aber nicht nachgeregelt. Aus diesem Grund ist die Positionierung von hydraulischen Achsen sehr robust.

Beide Verfahren werden von der Hydraulik-Bibliothek unterstützt und können auch kombiniert verwendet werden.