Reaktions- und Positions-Ausgleichs-Regelungstechnologie
- Kunststoff
- 8.5.2024
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Inhalt
Nachdem die Vorteile der KeDrive D3 Druckregelungstechnologien erläutert wurden, werden im Folgenden weitere innovative Technologien vorgestellt, die für voll-elektrische und hybride Maschinen von Nutzen sind.
In der Praxis ist es häufig der Fall, dass nicht nur ein einzelner Antrieb eine bestimmte Bewegung steuert, sondern je nach erforderlicher Leistung oder Drehmoment mehrere Antriebsmodule im Einsatz sind.
Ein einfaches Beispiel: Stellen Sie sich eine elektrische Spritzgießmaschine mit zwei Einzelachsen-Servoantrieben und zwei Motoren vor. Wussten Sie, dass das Betreiben dieser Motoren mit derselben Spannung nicht unbedingt bedeutet, dass diese sich exakt gleich bewegen, und dadurch möglicherweise kostspielige Maschinenschäden verursachen können? Der erhebliche Druck auf einer Seite kann Maschinenkomponenten wie Formen, Auswerfer und die Einspritzeinheit mechanisch beschädigen oder es kann zurückgesendet werden und nicht nur den Motor selbst, sondern auch die Elektronik der Maschine schädigen.
Daher ist eine schnelle Kommunikation und Synchronisation zwischen diesen Geräten entscheidend, um Schäden an Maschinenkomponenten und unerwünschte Ausfallzeiten der Maschine zu vermeiden.
Schnelle, „3in1“-Reaktionssteuerungstechnologie für möglich kürzeste Totzeiten
Schnelle Kommunikation und Reaktion zwischen den Geräten sind der Schlüssel zu einer erfolgreichen und schnellen Positions-Ausgleichs-Regelung sowie zur Steuerung anderer Prozesse.
KEBA-Steuerungen ermöglichen die kürzest möglichen Totzeiteiten in der Kommunikation. Das bedeutet, dass die Zeit, die benötigt wird, bis eine Änderung des Eingangs eine Änderung des Ausgangs verursacht, dank der schnellen Steuerungsfunktion minimiert wird. Normalerweise würde ein Industrie PC drei Steuerungszyklen benötigen, um Daten zu lesen, Ausgänge zu berechnen und diese als Antwort zu senden. KEBA-Steuerungen mit der Fast Reaction Control-Funktion können alle diese Schritte in einen einzigen Steuerzyklus durchführen. Zu Beginn des Zyklus liest die Steuerung die Eingangssignale, berechnet dann sofort die Ausgangswerte und schreibt die Ausgangssignale am Ende des Zyklus. Diese Funktion ist für EtherCAT und IO-Board-Ios verfügbar und beeinflusst die Druckregelung im Controller, um die Kommunikation zwischen den Antrieben zu verbessern.
Reduzierte Totzeit verbessert die Prozessqualität, spart CPU-Leistung und garantiert dank minimalen Jitter die besten Ergebnisse.
Antriebstypunabhängige Synchronisation jeder Bewegung
Wie in unserem Artikel über den Druckregelkreis erklärt, kann sowohl die Druckregelung als auch eine Positionskompensationsregelung auf der Steuerung durchgeführt werden. Dies war viele Jahre lang der Goldstandard in der Steuerung des IMM-Prozesses (immer noch die State-of-the-Art-Lösung für Hydraulikmaschinen). Im Vergleich dazu haben neue Konzepte, bei denen die Druck- und Positionsregelung in den Servoantrieb integriert sind, kürzere Totzeiten (durch schnelle Steuerfunktionen), ein schnelleres Druckregelverhalten und den Vorteil, Fehlerreaktionen direkt am Antrieb vorzunehmen. Diese Merkmale scheinen der Grund zu sein, warum viele OEMs den Wechsel vollziehen.
Vor diesem Hintergrund könnte man sich fragen, ob KEBA's Druck- und Positions Ausgleichs-Regler auch mit Antrieben von Drittanbietern funktionieren, und die Antwort lautet: ja! Allerdings bietet die Kombination aus KEBA-Steuerung, Servoantrieben und sogar Motoren unbegrenzte Vorteile durch eine einheitliche Hardware- und Softwarequelle, was zu den bestmöglichen Leistungsindikatoren führt.
Durch den Einsatz der Druckregelung und der Positions-Ausgleichs-Regelung am Antrieb kann unsere KePlast Positions-Ausgleichs-Regelungstechnologie alle von den Kunden benötigten Bewegungen je nach Anwendung synchronisieren. Eine Unterscheidung, welche Bewegungen geregelt werden sollen (z. B. Auswerfer-, Form- oder Einspritzbewegungen), erfolgt in der Konzeptphase, da sie jeweils unterschiedliche Anforderungen haben. Beispielsweise benötigen Einspritzbewegungen meistens zwei Einzel-Achsregler aufgrund der hohen Anforderung an die Druckregelung. Formbewegungen hingegen könnten mit einem Zweifach Achsregler realisiert werden, da hier keine extrem hohen Drehmomente erwartet werden.
Sowohl KEBA Fast Reaction Control als auch der KePlast Position Balance Control funktionieren effektiv mit jedem Servoantrieb – mit 1, 2 oder 3 Achsen, was auch bedeutet, dass sie mit allen KeDrive D3-Servosteuerungen kompatibel sind.
Übersicht der Vorteile
- Die Druckregelung erfolgt direkt am Antrieb mit 125 µs, was als Benchmark-Wert für die Zykluslänge gilt.
- Der Antrieb kann bei einem Fehler direkt reagieren, um Schäden zu vermeiden und Ausfallzeiten zu minimieren.
- Das Einstellen der maximalen Bremsleistung ist einfach und hat keine negativen Auswirkungen auf die Maschine.
- Die Antriebe und Motoren werden zu 100% bis zum Momentenlimit ausgenutzt.
- Positionsausgleichsregelung auch wenn ein Fehler ausgelöst wird.
- Durch die Fast Reaction Control werden die Totzeiten, die durch die Querkommunikation entstehen, ebenfalls minimiert, da der gesamte Steuerzyklus nur einen Zyklustakt statt drei benötigt.
Neues Feature im Einsatz: „Schnelle Querkommunikation am EtherCAT“
Wie bereits erklärt, gibt es Bewegungen, die mit mehreren Achsen aufgrund des benötigten Moments und der Geschwindigkeit ausgeführt werden müssen. Damit sich beide Achsen gleich verhalten und keine mechanischen Verspannungen entstehen, nutzen wir die Möglichkeit, Daten via EtherCAT direkt von einem Achsregler auf einen anderen Achsregler zu kopieren.
Mit dem neuen Feature und korrekter EtherCAT-Kommunikation legt ein Achsregler als EtherCAT-Slave Daten in einen separaten EtherCAT-Frame ab, und ein zweiter Achsregler entnimmt die Daten aus diesem Frame. Als Anwendungsbeispiel dient hier in KePlast die Position-Ausgleichsregelung. Mithilfe einer geänderter Regelungsstruktur ist es nur mehr nötig, Position und Geschwindigkeit von der Master-Achse zur Slave-Achse zu übertragen – dies ist mit der schnellen Querkommunikation am EtherCAT in 125µs möglich – um eine präzise Synchronisierung zu gewährleisten.
