00196043-05 - SG X und X4I FSE_de.pdf - 第116页
Kommunikation und Steuerung Positionsmesssystem Achsansteuerung Student Guide SIPLACE X-Serie und X4I FSE 116 Die Achsposit ion wird mi t einem P ositionszähler auf dem Achscon troller mitgezählt. Die Bewegungsrichtung d…
Kommunikation und Steuerung
Achsansteuerung Positionsmesssystem
115 Student Guide SIPLACE X-Serie und X4I FSE
Der Netzanschluss hat 2 Pins um die passende CAN-ID auszuwählen. Diese hängt von der Position
(Stellplatz) des CAN-Knotens in der Maschine ab.
Achsansteuerung
4.4 Achsansteuerung
Positionsmesssystem
4.4.1 Positionsmesssystem
Spursign ale und Nullimpuls signal der Achse
4.4.1.1 Spursignale und Nullimpulssignal der Achse
Die Achssysteme bestehen aus folgenden Teilen.
▪ Achscontroller Hauptplatine
▪ Servoverstärker
▪ Motor
▪ Positionsmesssystem bestehend aus Inkrementalmassstab und -encoder
Prinzipschaltkreis für Positionsmesssysteme
Legende
Das Achssteuerungssystem mit geschlossenem Positionsregelkreis ermittelt die Achsposition direkt an
der bewegten Achsmechanik. Das Positionsmesssystem erzeugt analoge Spur- und Nullimpulssignale
bei einer Bewegung über den Maßstab. Ein Verstärker, eine Frequenz-Vervielfacherschaltung und ein
Signalformer sind im Verstärkergehäuse integriert. Ein Teststecker für digitale Signale ist auf dem
nächsten Interfaceboard angebracht - oder aber die digitalen Signale können am Spur A/B und
Nullimpulsausgang des SIPLACE-AxisTester gemessen werden. An der SIPLACE-Maschine sind die
Spursignale die einzige Rückkoppelschleife in allen Achsansteuersystemen. Dies bedeutet, jeder Fehler
der Spursignalerkennung beeinflusst die Achssteuerung. Die Portalachsen werden bei Erkennen eines
Spursignalfehlers sofort gestoppt und die Kopfachsen beenden die aktuelle Positionierung.
HINWEIS
Der alte Pipettenwechsler des C&P20-Kopfes kann nicht zusammen mit dem CAN-Knoten-
PPW-Gurtschneider-Modul eingesetzt werden.
Der Pipettenwechsler mit neuer Steuerplatine kann auch in Maschinen ohne CAN-Knoten
eingesetzt werden.
1 Inkrementalmassstab mit Nullimpulsen 4 Elektronische Signalmultiplikation und
Signaldigitalisierung
2 Inkrementalgeber (encoder) für Spur A-/B-
und Nullimpulssignale (O-puls.)
5 Teststecker digital Signale
3 Analog Signalausgang und Verstärker 6 Achscontroller
Kommunikation und Steuerung
Positionsmesssystem Achsansteuerung
Student Guide SIPLACE X-Serie und X4I FSE 116
Die Achsposition wird mit einem Positionszähler auf dem Achscontroller mitgezählt. Die
Bewegungsrichtung der Mechanik wird durch die Phasenlage der beiden Spursignale erkannt. Ein
voreilendes Spur A-Signal heißt Bewegung nach rechts, ein voreilendes Spur B-Signal heißt Bewegung
nach links. Um das Inkrementalsystem auch für unsere hohe Auflösung robust zu gestalten werden die
analogen Signale elektronisch vervielfacht.
Prinzipielle Signalvervielfachung der analogen Spursignale einer Portalachse
Legende
Die Signalvervielfachung lässt sich als Schmitt-Triggerschaltung darstellen. Beim Signalvergleich des
analogen und digitalen Signals der Achsen erkennt man eine Signalvervielfachung von 25 (siehe
Abbildung oben), 10 oder nur 1.
Die Spursignale der C&P-Achsen können nur als digitale Signale gemessen werden. Die analogen
Signale werden direkt im Gebergehäuse gewandelt, ohne dass ein Testanschluss für die analogen
Signale bereitgestellt wird.
Nullimpuls des Spursignalgebers
4.4.1.2 Nullimpuls des Spursignalgebers
Jedes Inkrementalmesssystem benötigt zu Beginn eine Initialisierung. Das heißt jede Achse führt einen
Achsreferenzlauf aus. Beim Referenzlauf sucht jede Achse eine bestimmte Position, den Nullimpuls.
Das Nullimpulssignal ist ein analoges Signal, dass durch eine Schmitt-Triggerschaltung digitalisiert wird.
Beim Überfahren dieser Marke (Nullimpuls) auf dem Inkrementalmesssystem wird ein Nullimpulssignal
erzeugt. Dieses ist ein analoges Signal (1).
(Messen des Analogsignals durch einstellen der Nulllinie auf die Bildschirmmitte)
1 Analoges Spur-A-Signal Inkrementalgeber 4 Digitales Spur-B-Signal am Teststecker
2 Analoges Spur-B-Signal Inkrementalgeber 5 Periodendauer des analogen Spursignals
3 Digitales Spur-A-Signal am Teststecker 6 Periodendauer des digitalen Spursignals
Kommunikation und Steuerung
Achsansteuerung Grundsätzliches zur Achsdynamik
117 Student Guide SIPLACE X-Serie und X4I FSE
Analoges und digitales Nullimpulssignal (analoge Nulllinie auf Monitormitte gestellt)
Legende
Bei etwa 2,5 V erzeugt die Schmitt-Triggerschaltung einen kurzen hohen Impuls, den Nullimpuls des
Positionsmesssystems. Ist der Encoder zu nah an den Maßstab montiert, könnte einer der
Nebenimpulse die Schmitt-Triggerschwelle überschreiten und somit fehlerhaft als Nullimpuls erkannt
werden. An älteren SIPLACE-Maschinen führte dies zu einen Offset bei der Bestückung.
Durch die Weiterentwicklung des Encoders (Ein-Feld-Abtastung) und eine verbesserte Software wird
dieser Fehler weitestgehend abgefangen. D. h. die Suche nach dem Nullimpuls auf dem
Inkrementalmesssystem erfolgt nur in einem definierten Bereich (50 mm). Wird in diesem Bereich ein
Impuls erkannt, so wird innerhalb von +/- 2,5 mm nach weiteren Impulsen gesucht. Bei Erkennung von
zwei oder mehreren Impulsen wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Damit wird sichergestellt, dass in
diesem Bereich wirklich nur ein Nullimpuls vorhanden ist.
Grundsätzliches zur Achsdynamik
4.4.2 Grundsätzliches zur Achsdynamik
Jede Achse startet an einer Startposition und bewegt sich mit einer vom Achscontroller vorberechneten
Beschleunigung, konstanten Geschwindigkeitsphase und Verzögerung in ihre Zielposition. Die
dynamische Bewegung der Achse an der SIPLACE-Maschine wird komplett digital gesteuert. Ein
leistungsfähiger Prozessor stellt kontinuierlich die Achsdynamik auf den aktuellen Achszustand ein. Das
bedeutet alle Einstellmöglichkeiten für Geschwindigkeit (Tacho) und Positionierqualität (P-Anteil) am
Servoverstärker sind entfernt. Die Steuersignale dieser neuen Achsansteuerung sind unterschiedlich zu
den bisher gewohnten Signalverläufen.
1 Der analoge Nullimpuls muss 0,3 V größer
als die Triggerschwelle für den digitalen
Nullimpuls sein.
3 Nebenimpulse (Störsignale) sollen den
Grenzwert 0,3 V kleiner als
Triggerschwelle nicht überschreiten
2 Schmitt-Trigger-Schwelle