CSC-151-U-P-2030-DE

CSC-151-U-P-2030-DE
Technische Dokumentation
CSC-151-U
CSC-151-P
Gleichlaufregelbaugruppe für die Gleichlaufregelung von zwei Zylindern im Bypass,
alternativ mit Leistungsendstufe
INHALT
1
2
3
4
5
Allgemeine Informationen ............................................................................................................................................. 4
1.1
Bestellnummer...................................................................................................................................................... 4
1.2
Lieferumfang......................................................................................................................................................... 4
1.3
Zubehör ................................................................................................................................................................ 4
1.4
Verwendete Symbole ........................................................................................................................................... 5
1.5
Handhabung der Dokumentation .......................................................................................................................... 5
1.6
Impressum ............................................................................................................................................................ 5
1.7
Sicherheitshinweise .............................................................................................................................................. 6
Eigenschaften ............................................................................................................................................................... 7
2.1
Kompatibilität ........................................................................................................................................................ 8
2.2
Gerätebeschreibung ............................................................................................................................................. 9
Anwendung und Einsatz ............................................................................................................................................. 10
3.1
Einbauvorschrift .................................................................................................................................................. 10
3.2
Typische Systemstruktur .................................................................................................................................... 11
3.3
Funktionsweise ................................................................................................................................................... 11
3.4
Inbetriebnahme................................................................................................................................................... 12
Technische Beschreibung .......................................................................................................................................... 13
4.1
Eingangs- und Ausgangssignale ........................................................................................................................ 13
4.2
LED Definitionen................................................................................................................................................. 14
4.3
Blockschaltbild .................................................................................................................................................... 15
4.4
Typische Verdrahtung ........................................................................................................................................ 16
4.5
Anschlussbeispiele ............................................................................................................................................. 16
4.6
Technische Daten............................................................................................................................................... 17
Parameter ................................................................................................................................................................... 18
5.1
Parameterübersicht ............................................................................................................................................ 18
5.2
Basisparameter .................................................................................................................................................. 19
5.2.1
LG (Sprachumschaltung) ........................................................................................................................... 19
5.2.2
MODE (Parameteransicht)......................................................................................................................... 19
5.2.3
SENS (Fehlerüberwachung) ...................................................................................................................... 19
5.2.4
INPOS (Regelabweichungsfenster) ........................................................................................................... 20
5.3
Eingangssignalanpassung .................................................................................................................................. 20
5.3.1
SYS_RANGE (Arbeitshub) ........................................................................................................................ 20
5.3.2
SIGNAL (Typ des Eingangssignals) .......................................................................................................... 20
5.3.3
N_RANGE:X (Nennlänge des Sensors)..................................................................................................... 21
5.3.4
OFFSET:X (Sensoroffset) .......................................................................................................................... 21
5.3.5
Verwendung der Kommandos SYS_RANGE, N_RANGE:X und OFFSET:X ............................................. 21
5.4
Regler Parametrierung ....................................................................................................................................... 22
5.4.1
D (Bremsweg) ............................................................................................................................................ 22
5.4.2
PT1 (Zeitverhalten des Reglers) ................................................................................................................ 22
5.4.3
CTRL (Charakteristik der Bremsfunktion) .................................................................................................. 23
5.5
Ausgangssignalanpassung ................................................................................................................................. 24
5.5.1
MIN (Kompensation der Überdeckung)...................................................................................................... 24
5.5.2
MAX (Ausgangsskalierung) ....................................................................................................................... 24
5.5.3
TRIGGER (Ansprechschwelle für den MIN Parameter) ............................................................................. 24
5.5.4
OFFSET (Nullpunktkorrektur des Ausgangssignals) ................................................................................. 25
5.5.5
SIGNAL:U (Typ und Polarität des Ausgangssignals) ................................................................................. 25
5.6
Sonderkommandos ............................................................................................................................................ 26
5.6.1
AINMODE (Modus der Eingangsskalierung).............................................................................................. 26
5.6.2
AIN (Skalierung der analogen Eingänge)................................................................................................... 27
5.7
PROZESSDATEN (Monitoring) .......................................................................................................................... 28
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6
Anhang ....................................................................................................................................................................... 29
6.1
Überwachte Fehlerquellen .................................................................................................................................. 29
6.2
Fehlersuche ........................................................................................................................................................ 29
6.3
Strukturbeschreibung der Kommandos .............................................................................................................. 31
7
ZUSATZINFORMATION: Leistungsendstufe .............................................................................................................. 32
7.1
Allgemeine Funktion ........................................................................................................................................... 32
7.2
Gerätebeschreibung ........................................................................................................................................... 33
7.3
Ein- und Ausgänge ............................................................................................................................................. 34
7.4
Blockschaltbild .................................................................................................................................................... 34
7.5
Typische Verdrahtung ......................................................................................................................................... 35
7.6
Technische Daten ............................................................................................................................................... 35
7.7
Parameterübersicht ............................................................................................................................................ 36
7.8
Parameter der Leistungsendstufe ....................................................................................................................... 36
7.8.1
CURRENT (Magnet Nennstrom) ................................................................................................................ 36
7.8.2
DFREQ (Ditherfrequenz)............................................................................................................................ 37
7.8.3
DAMPL (Ditheramplitude) .......................................................................................................................... 37
7.8.4
PWM (PWM Frequenz) .............................................................................................................................. 37
7.8.5
ACC (Automatische Einstellung des Magnetstromreglers) ........................................................................ 38
7.8.6
PPWM (P Verstärkung des Stromreglers).................................................................................................. 38
7.8.7
IPWM (I Verstärkung des Stromreglers) .................................................................................................... 38
7.9
Geänderte und zusätzliche Parameter zur U-Version......................................................................................... 39
7.9.1
SIGNAL:U (Ausgangspolarität) .................................................................................................................. 39
8
Notizen / Änderungen ................................................................................................................................................. 40
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1 Allgemeine Informationen
1.1 Bestellnummer
CSC-151-U1-20302
CSC-151-P
- mit analogem ±10 V Differenzausgang oder 4… 20 mA Ausgang und analogen
Sensorschnittstellen
- mit integrierter Leistungsendstufe bis 2,6 A (siehe Zusatzinformation)
1.2 Lieferumfang
Zum Lieferumfang gehört das Modul inkl. der zum Gehäuse gehörenden Klemmblöcke.
Profibusstecker, Schnittstellenkabel und weitere ggf. benötigte Teile sind separat zu bestellen.
Diese Dokumentation steht als PDF Datei auch im Internet unter www.w-e-st.de zur Verfügung.
1.3 Zubehör
WPC-300
- Bedienprogramm (auf unserer Homepage unter Produkte/Software)
1
Gegenüber älteren Versionen, bei denen bei der Bestellung: A für Spannung und I für Strom angegeben werden musste,
ist in der Variante U der Ausgang programmierbar (U steht für universell).
2
Die Versionsnummer setzt sich aus der Hardwareversion (die ersten zwei Stellen) und der Softwareversion (die letzten
beiden Stellen) zusammen. Infolge der Weiterentwicklung der Produkte können diese Nummern variieren. Sie sind zur
Bestellung nicht grundsätzlich notwendig. Es wird automatisch immer die neueste Version geliefert.
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1.4 Verwendete Symbole
Allgemeiner Hinweis
Sicherheitsrelevanter Hinweis
1.5 Handhabung der Dokumentation
Diese Dokumentation ist derart strukturiert, dass bis zum Kapitel 6 die Standardbaugruppe beschrieben wird.
Erweiterungen, die die Leistungsendstufe oder die SSI Schnittstelle betreffen, werden in den Kapiteln:
„ZUSATZINFORMATION …“ beschrieben.
1.6 Impressum
W.E.St. Elektronik GmbH
Gewerbering 31
41372 Niederkrüchten
Tel.:
Fax.:
+49 (0)2163 577355-0
+49 (0)2163 577355 -11
Homepage:
EMAIL:
www.w-e-st.de oder www.west-electronics.com
info@w-e-st.de
Datum:
30.12.2015
Die hier beschriebenen Daten und Eigenschaften dienen nur der Produktbeschreibung. Der Anwender ist angehalten, diese Daten zu beurteilen und auf die Eignung für den Einsatzfall zu prüfen. Eine allgemeine Eignung kann aus diesem Dokument nicht abgeleitet werden. Technische Änderungen durch Weiterentwicklung
des in dieser Anleitung beschriebenen Produktes behalten wir uns vor. Die technischen Angaben und Abmessungen sind unverbindlich. Es können daraus keinerlei Ansprüche abgeleitet werden.
Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
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1.7 Sicherheitshinweise
Bitte lesen Sie diese Dokumentation und Sicherheitshinweise sorgfältig. Dieses Dokument hilft Ihnen, den Einsatzbereich des Produktes zu definieren und die Inbetriebnahme durchzuführen. Zusätzliche Unterlagen
(WPC-300 für die Inbetriebnahme Software) und Kenntnisse über die Anwendung sollten berücksichtigt werden bzw. vorhanden sein.
Allgemeine Regeln und Gesetze (je nach Land: z. B. Unfallverhütung und Umweltschutz) sind zu berücksichtigen.
Diese Module sind für hydraulische Anwendungen im offenen oder geschlossenen Regelkreis
konzipiert. Durch Gerätefehler (im Modul oder an den hydraulischen Komponenten), Anwendungsfehler und elektrische Störungen kann es zu unkontrollierten Bewegungen kommen. Arbeiten am Antrieb bzw. an der Elektronik dürfen nur im ausgeschalteten und drucklosen Zustand durchgeführt werden.
Dieses Handbuch beschreibt ausschließlich die Funktionen und die elektrischen Anschlüsse
dieser elektronischen Baugruppe. Zur Inbetriebnahme sind alle technischen Dokumente, die
das System betreffen, zu berücksichtigen.
Anschluss und Inbetriebnahme dürfen nur durch ausgebildete Fachkräfte erfolgen. Die Betriebsanleitung ist sorgfältig durchzulesen. Die Einbauvorschrift und die Hinweise zur Inbetriebnahme sind zu beachten. Bei Nichtbeachtung der Anleitung, bei fehlerhafter Montage
und/oder unsachgemäßer Handhabung erlöschen die Garantie- und Haftungsansprüche.
ACHTUNG!
Alle elektronischen Module werden in hoher Qualität gefertigt. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass es durch den Ausfall von Bauteilen zu Fehlfunktionen kommen kann.
Das Gleiche gilt, trotz umfangreicher Tests, auch für die Software. Werden diese Geräte in
sicherheitsrelevanten Anwendungen eingesetzt, so ist durch geeignete Maßnahmen außerhalb des Gerätes für die notwendige Sicherheit zu sorgen. Das Gleiche gilt für Störungen, die
die Sicherheit beeinträchtigen. Für eventuell entstehende Schäden kann nicht gehaftet werden.
Weitere Hinweise
 Der Betrieb des Moduls ist nur bei Einhaltung der nationalen EMV Vorschriften erlaubt. Die
Einhaltung der Vorschriften liegt in der Verantwortung des Anwenders.
 Das Gerät ist nur für den Einsatz im gewerblichen Bereich vorgesehen.
 Bei Nichtgebrauch ist das Modul vor Witterungseinflüssen, Verschmutzungen und mechanischen Beschädigungen zu schützen.
 Das Modul darf nicht in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt werden.
 Die Lüftungsschlitze dürfen für eine ausreichende Kühlung nicht verdeckt werden.
 Die Entsorgung hat nach den nationalen gesetzlichen Bestimmungen zu erfolgen.
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2 Eigenschaften
Dieses Elektronikmodul wurde zur Regelung von hydraulischen Gleichlaufsystemen entwickelt. Die typische
Gleichlaufgenauigkeit beträgt ca. 0.1 % bis 1 % der Sensorlänge (abhängig vom hydraulischen System).
Bei diesem Steuerungskonzept werden keine absoluten Positionen gefahren, sondern das System regelt den
Gleichlauf von zwei Achsen über ein im Bypass angeordnetes Stetigwegeventil. Der ´grob´ vorgegebene
Gleichlauf wird z. B. über ein Stromteilerventil oder ein Zahnradstromteiler erreicht. Das Bypassventil regelt
nur noch den Fehler aus.
Über den AUTO-SETUP Eingang kann der Offsetfehler zwischen den beiden Sensoren automatisch abgeglichen werden. Der Eingang POLARITÄT ermöglicht das Umschalten des Ausgangssignals. Je nach hydraulischem Konzept ändert sich die Polarität abhängig von der Fahrrichtung.
Ein solches System ist extrem stabil und absolut unproblematisch zu handhaben.
Stetigventile mit integrierter oder externer Elektronik können mit dem Differenzausgang angesteuert werden.
Intern wird das System auf diverse Fehler überwacht. Gleichlauf-, Sensor- oder Sollwertfehler werden über die
beiden digitalen Ausgangssignale (Ready und Status) angezeigt.
Die Parametrierung (RS232C oder USB Schnittstelle) wird durch unser WPC-300 Programm unterstützt.
Diverse Funktionen zur Inbetriebnahme und Fehlersuche sind ebenfalls integriert.
Typische Anwendungen: Gleichlaufsteuerungen mit Bypassventil.
Merkmale

Analoge Wegmesssysteme

Einfache und intuitive Skalierung der Sensoren

Einfaches und preiswertes System mit nur einem Stetigwegeventil

Prinzip der Bypassregelung (parallel zum Stromteiler)

Ein Notgleichlauf wird durch den Stromteiler sichergestellt

Erweiterbar auf bis zu 4 Achsen mit 3 Regelmodulen

Optimaler Einsatz mit überdeckten Proportionalventilen und mit Nullschnitt Regelventilen

Fehler Diagnostik und erweiterte Funktionsüberprüfung

Vereinfachte Parametrierung mit WPC-300 Software

Optional:
o Integrierte Leistungsendstufe (P-Version)
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2.1 Kompatibilität
Infolge der Weiterentwicklung der Produkte kommt es zu folgenden kleineren Unterschieden bei der Parametrierung und der Funktionalität:
Funktionalität:
1. Abwärtskompatibel zu den älteren Modulen.
2. Anschlusskompatibel.
3. Baudrate: Die Standardbaudrate wurde von 9600 Baud auf 57600 Baud erhöht. Dies ist im WPC-300
unter OPTIONS/SETTINGS/INTERFACE anzupassen.
FIXBAUDRATE = 57600 und/oder AUTO BAUDRATE DETECTION = 57600
4. Regelungstechnische und funktionale Erweiterungen:
a. Programmierbarer analoger Ausgang: dadurch vereinfachte Lagerhaltung, da nur noch eine
Version (U statt A und I) notwendig ist.
Parametrierung:
1. Standardisierung von Parameternamen.
2. Einfachere und intuitivere Signalanpassung von Sensoren und analogen Eingängen.
3. Kompatibilitätsmodus für die Eingangssignalskalierung (AINMODE), falls notwendig.
4. Ausgangssignalanpassung über das Kommando SIGNAL:U zur Strom-/ Spannungsumschaltung und
zur Anpassung der Polarität (das POL Kommando entfällt).
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2.2 Gerätebeschreibung
Standardmodul, Modul inkl. Leistungsendstufe siehe Punkt 7.2.
99,0000 mm
23,0000 mm
9 10 11 12
13 14 15 16
114,0000 mm
Made in Germany
Date:
Add.:
ID:
V:
W.E.ST. Elektronik
D-41372 Niederkrüchten
Homepage: http://www.w-e-st.de
Typenschild und Anschlussbelegung
Type plate and terminal pin assignment
LEDs
1
2
3
4
5
6
7
8
W.E.ST.
Ready
A
B
Klemmblöcke (steckbar)
Terminals (removable)
USB
Interface
9 10 11 12
13 14 15 16
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3 Anwendung und Einsatz
3.1 Einbauvorschrift

Dieses Modul ist für den Einbau in einem geschirmten EMV-Gehäuse (Schaltschrank) vorgesehen.
Alle nach außen führenden Leitungen sind abzuschirmen, wobei eine lückenlose Schirmung vorausgesetzt wird. Beim Einsatz unserer Steuer- und Regelmodule wird vorausgesetzt, dass keine starken
elektromagnetischen Störquellen in der Nähe des Moduls installiert werden.

Typischer Einbauplatz: 24 V Steuersignalbereich (nähe SPS)
Durch die Anordnung der Geräte im Schaltschrank ist eine Trennung zwischen dem Leistungsteil und
dem Signalteil sicherzustellen.
Die Erfahrung zeigt, dass der Einbauraum nahe der SPS (24 V-Bereich) am besten geeignet ist. Alle
digitalen und analogen Ein-und Ausgänge sind im Gerät mit Filter und Überspannungsschutz versehen.

Das Modul ist entsprechend den Unterlagen und unter EMV-Gesichtspunkten zu montieren und zu
verdrahten. Werden andere Verbraucher am selben Netzteil betrieben, so ist eine sternförmige Masseführung zu empfehlen. Folgende Punkte sind bei der Verdrahtung zu beachten:
 Die Signalleitungen sind getrennt von leistungsführenden Leitungen zu verlegen.
 Analoge Signalleitungen müssen abgeschirmt werden.
 Alle anderen Leitungen sind im Fall starker Störquellen (Frequenzumrichter, Leistungsschütze) und Kabellängen > 3 m abzuschirmen. Bei hochfrequenter Einstrahlung können
auch preiswerte Klappferrite verwendet werden.
 Die Abschirmung ist mit PE (PE Klemme) möglichst nahe dem Modul zu verbinden. Die
lokalen Anforderungen an die Abschirmung sind in jedem Fall zu berücksichtigen. Die Abschirmung ist an beiden Seiten mit PE zu verbinden. Bei Potentialunterschieden ist ein Potentialausgleich vorzusehen.
 Bei größeren Leitungslängen (> 10 m) sind die jeweiligen Querschnitte und Abschirmungsmaßnahmen durch Fachpersonal zu bewerten (z. B. auf mögliche Störungen und Störquellen sowie bezüglich des Spannungsabfalls). Bei Leitungslängen über 40 m ist besondere
Vorsicht geboten und ggf. Rücksprache mit dem Hersteller zu halten.

Eine niederohmige Verbindung zwischen PE und der Tragschiene ist vorzusehen. Transiente Störspannungen werden von dem Modul direkt zur Tragschiene und somit zur lokalen Erdung geleitet.

Die Spannungsversorgung sollte als geregeltes Netzteil (typisch: PELV System nach IEC364-4-4,
sichere Kleinspannung) ausgeführt werden. Der niedrige Innenwiderstand geregelter Netzteile ermöglicht eine bessere Störspannungsableitung, wodurch sich die Signalqualität, insbesondere von hochauflösenden Sensoren, verbessert. Geschaltete Induktivitäten (Relais und Ventilspulen) an der gleichen Spannungsversorgung sind immer mit einem entsprechenden Überspannungsschutz direkt an
der Spule zu beschalten.
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3.2 Typische Systemstruktur
Dieses minimale System besteht aus folgenden Komponenten:
(*1)
(*2)
(*3)
(*4)
(*5)
Proportionalventil zum Ausgleichen der Abweichung
Hydraulikzylinder
Analoger Sensor, integriert oder extern
Regelbaugruppe CSC-151
Schnittstelle zur SPS mit analogen und digitalen Signalen
*3
*3
*2
*2
*1
*4
CSC-151
*5
3.3 Funktionsweise
Beide Zylinder werden mit dem Schaltventil ein– und ausgefahren. Der Volumenstrom wird mit Hilfe des
Stromteilers in zwei Volumenströme aufgeteilt. Ein Zwangsgleichlauf (spezifische Fehler von 2...10 % sind typisch) ist so sichergestellt. Parallel arbeitet ein Stetigventil, das den spezifischen Teilungsfehler kompensiert.
Je kleiner der Teilungsfehler ist, umso kleiner kann auch das Stetigventil sein. Abhängig vom langsameren
oder schnelleren Fahren des zweiten Zylinders, wird ein Volumenstrom zu dem Volumenstrom des Stromteilers addiert oder subtrahiert.
Der Gleichlauf wird über das Modul und die beiden Sensoren geregelt und überwacht.
ENABLE: Dieses digitale Eingangssignal initialisiert die Anwendung und die Fehlermeldungen werden gelöscht. Der Regler und das READY Signal werden aktiviert. Das Ausgangssignal zum Stellglied wird freigegeben. Wird ENABLE deaktiviert, wird der Ausgang abgeschaltetMit den START Signal wird der Regler aktiviert. Die Sensoren werden ausgewertet und das Ausgangssignal
abhängig von der Abweichung und Parametrierung generiert.
Bei Wartungsarbeiten bzw. Einbau / Ersatz der Sensoren kann ein automatischer Offsetabgleich mit dem Eingang AUTO-SETUP durchgeführt werden. Hierzu müssen die beiden Zylinder in die obere oder untere Endlage gefahren werden. Die Steuerung misst den Fehler und generiert automatisch einen Korrekturwert.
Mit dem POLARITÄT Eingang kann das Ausgangssignal gedreht werden.
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3.4 Inbetriebnahme
Schritt
Tätigkeit
Installation
Installieren Sie das Gerät entsprechend dem Blockschaltbild. Achten Sie dabei
auf die korrekte Verdrahtung und eine gute Abschirmung der Signale. Das Gerät
muss in einem geschützten Gehäuse (Schaltschrank oder Ähnliches) installiert
werden.
Erstes Einschalten
Sorgen Sie dafür, dass es am Antrieb zu keinen ungewollten Bewegungen kommen kann (z. B. Abschalten der Hydraulik). Schließen Sie ein Strommessgerät an
und überprüfen Sie die Stromaufnahme des Gerätes. Ist sie höher als angegeben,
so liegen Verdrahtungsfehler vor. Schalten Sie das Gerät unmittelbar ab und
überprüfen Sie die Verdrahtung.
Aufbau der
Kommunikation
Ist die Stromaufnahme korrekt, so sollte der PC (das Notebook) über die serielle
Schnittstelle angeschlossen werden. Den Aufbau der Kommunikation entnehmen
Sie den Unterlagen des WPC-300 Programms.
Die weitere Inbetriebnahme und Diagnose werden durch diese Bediensoftware
unterstützt.
Vorparametrierung
Parametrieren Sie jetzt (anhand der Systemauslegung und der Schaltpläne) folgende Parameter:
Den ARBEITSHUB, die SENSOREINSTELLUNGEN, die für das Stellglied spezifischen Einstellungen (MIN für die Überdeckungskompensation und MAX für die
maximale Geschwindigkeit), und das gewünschte Ausgangssignal (SIGNAL:U).
Diese Vorparametrierung ist notwendig, um das Risiko einer unkontrollierten Bewegung zu minimieren.
Starten Sie mit einer für die Anwendung unkritischen Geschwindigkeit.
Stellsignal
Kontrollieren Sie das Stellsignal mit einem Spannungsmessgerät. Das Stellsignal
(PIN 15 nach PIN16) liegt im Bereich von ± 10 V. Im jetzigen Zustand sollte es
0 V haben. Respektive bei Stromsignalen (PIN 15 nach PIN 12) von 4… 20mA
sollten ca. 0 mA fließen.
Hydraulik einschalten
Jetzt kann die Hydraulik eingeschaltet werden. Da das Modul noch kein Signal
generiert, sollte der Antrieb stehen oder leicht driften (mit langsamer Geschwindigkeit die Position verlassen).
ENABLE aktivieren
ACHTUNG! Antriebe können jetzt ihre Position verlassen und mit voller Geschwindigkeit in eine Endlage fahren. Ergreifen Sie Sicherheitsmaßnahmen, um
Personen- und Sachschäden zu verhindern.
START aktivieren
Mit dem Startsignal ist das Autosetup Signal gesperrt, so dass es zu keinen versehentlichen Offseteinstellungen kommen kann.
Normalerweise wird der Starteingang mit dem Enable-Eingang parallel geschaltet.
Einstellung optimieren
Optimieren Sie jetzt die Regelparameter entsprechend Ihrer Anwendung bzw. Ihren Anforderungen3.
3
Achtung! Gegenüber den Vorläuferversionen wird bei diesem Regler nicht mehr die Verstärkung eingestellt, sondern der
Positionsfehler bei dem das Proportionalventil ganz geöffnet ist. Je kleiner dieser Wert wird, umso genauer fährt das System und umso höher ist die Verstärkung.
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4 Technische Beschreibung
4.1 Eingangs- und Ausgangssignale
Anschluss
Versorgung
PIN 3
Spannungsversorgung (siehe technische Daten)
PIN 4
0 V (GND) Anschluss
Anschluss
Analoge Signale
PIN 13
Analoger Istwert (X1), Signalbereich 0… 10 V oder 4… 20 mA, skalierbar
PIN 14
Analoger Istwert (X2), Signalbereich 0… 10 V oder 4… 20 mA, skalierbar
PIN 11
0 V (GND) für die analogen Eingänge
PIN 12
0 V (GND) für die analogen Ausgänge
PIN 15 / 16
(PIN 15 / 12)
Stellgröße, Ausgang zum Ventil. Signal liegt im Bereich von +/- 10V oder 4… 20mA.
Signalart und Polarität wählbar mit dem Parameter SIGNAL:U.
Anschluss
Digitale Ein- und Ausgänge
PIN 8
Enable Eingang:
Freigabesignal für die Anwendung.
PIN 7
START (RUN) Eingang:
ON:
Der Gleichlaufregler ist aktiv.
OFF:
Autosetup kann aktiviert werden.
PIN 6
AUTO-SETUP Eingang:
Der Offsetfehler zwischen den beiden Sensoren wird automatisch gemessen und als Korrekturwert gespeichert. Der Eingang muss länger als eine Sekunde aktiviert werden.
PIN 5
POLARITÄTS Eingang:
Die Polarität des Regelkreises kann über diesen Eingang umgeschaltet werden.
PIN 1
READY Ausgang:
ON: Modul ist freigegeben, es liegt kein erkennbarer Fehler vor.
OFF: Enable (PIN 8) ist deaktiviert oder ein Fehler (Stromeingangs- oder interner Fehler)
wurde erkannt (abhängig vom SENS-Kommando).
PIN 2
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STATUS Ausgang:
ON: Die Achse ist innerhalb des INPOS Fensters.
OFF: Die Achse ist außerhalb des INPOS Fensters.
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4.2 LED Definitionen
LEDs
Beschreibung der LED-Funktion
GRÜN
Identisch mit dem READY Ausgang.
AUS:
Keine Stromversorgung oder ENABLE ist nicht aktiviert
AN:
System ist betriebsbereit
Blinkend:
Fehler erkannt.
(Abhängig vom SENS-Kommando)
Gelb A
Identisch mit dem STATUS Ausgang.
AUS:
Die Achse steht außerhalb des INPOS Fensters.
AN:
GRÜN +
GELB A+B
1.
2.
GELB A +
GELB B
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Die Achse steht innerhalb des INPOS Fensters.
Lauflicht (über alle LEDs): Der Bootloader ist aktiv! Keine normalen Funktionen sind
möglich.
Alle 6 s blinken alle LEDs dreimal kurz auf: Ein interner Datenfehler wurde entdeckt
und automatisch behoben! Das Modul funktioniert weiterhin ordnungsgemäß. Um die
Fehlermeldung zu quittieren, muss die Stromversorgung zum Modul einmal kurz abgeschaltet werden.
Die beiden gelben LEDs blinken abwechselnd im 1 s Takt: Die nichtflüchtig gespeicherten Parameterdaten sind inkonsistent! Um diesen Fehler zu quittieren, müssen die Daten
mittels des SAVE Befehls / Buttons im WPC gesichert werden.
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24 V input
24 V input
24 V input
7
6
5
Run
Auto-Setup
Polarity
0V
24 V input
0V
8
Input Selektor
Input Selektor
Commands:
SIGNAL:X1
AIN:X1
Enable
14
11
13
11
0..10V
4..20mA
0V
0..10V
4..20mA
Commando:
SIGNAL:X2
AIN:X2
Position 2
0V
Position 1
-
e
Commands:
- LG (Language)
- MODE (Expert or Standard)
- EOUT (Error Mode)
- INPOS (InPos output)
- STROKE (Sensor length)
x2
x1
e0
Commands:
- D:A and D:B
Control Function
Commands:
- SENS
Control program
OFFSET
c
CSC-151-U
USB B
RS232 C
9600-57600 Baud
1 Stopbit
no parity
Commands:
- MIN:A and :B
- MAX:A and :B
- TRIGGER
- POL
Output Adaptation
u
DC
0V
PE via DIN-RAIL
24 V output
24 V output
Output: B
Output: A
DC
Internal Power
2
1
12
16
15
4
3
Status
Ready
Current output: 4... 20 mA
PIN 15 = +, PIN 12 = GND
Differential
Input
24 V
PELV
0V
4.3 Blockschaltbild
30.12.2015
4.4 Typische Verdrahtung
24V
0V
zur SPS
Spannungsversorgung
InPos
Ready
von der SPS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PE Klemme
PE Klemme
Enable
Run
Auto-Setup
Polarity
13
14
15
16
Schirm
Schirm
0V
Zum Leistungsverstärker /
Proportionalventil
+/- 10V (Differenzeingang nutzen)
4... 12... 20mA - PIN 15 gegen PIN 12
Position 1
(0..10V, 4..20mA)
Position 2
(0..10V, 4..20mA)
4.5 Anschlussbeispiele
Ventile (6 + PE Stecker) mit integrierter Elektronik
z. B. 24 V
Sensor mit 4... 20 mA (Zweileitertechnik)
A : 24 V Versorgung
+In PIN 13 or 14
PIN 12
B : 0 V Versorgung
C : GND oder Enable
PIN 12 (GND)
PIN 15
D : + Differenzeingang
PIN 16
E : - Differenzeingang
F : Diagnosesignal
PE -
z. B. 24 V
+In PIN 13 or 14
PIN 12 (GND)
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4.6 Technische Daten
Versorgungsspannung (Ub)
Strombedarf
Externe Absicherung
Digitale Eingänge
Eingangswiderstand
[V]
[V]
[kOhm]
12… 30 (inkl. Rippel)
< 100
1 mittel träge
OFF : < 2
ON : > 10
25
[V]
[V]
[mA]
OFF: < 2
ON: max. Ub
50
[V]
[mA]
[%]
0… 10; min. 25 kOhm
4… 20; 240 Ohm
0,003 incl. Oversampling
Signalauflösung
Strom
Signalauflösung
[V]
[mA]
[%]
[mA]
[%]
2 x 0… 10; Differenzausgang
10 (max. Last)
0,006
4… 20; 390 Ohm maximale Last
0,006
Regler Abtastzeit
[ms]
1
Digitale Ausgänge
Maximaler Ausgangsstrom
Analoge Eingänge:
Signalauflösung
Analoge Ausgänge
Spannung
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[VDC]
[mA]
[A]
Serielle Schnittstelle
USB in RS 232C Emulation
(9600… 57600 Baud, 1 Stoppbit,
no parity, Echo Mode)
Gehäuse
Snap-On Modul nach EN 50022
Polyamid PA 6.6
Brennbarkeitsklasse V0 (UL94)
Gewicht
[kg]
0,170
Schutzklasse
Temperaturbereich
Lagertemperatur
Luftfeuchtigkeit
[°C]
[°C]
[%]
IP20
-20… 60
-20… 70
< 95 (nicht kondensierend)
Anschlüsse
USB-B
4 x 4pol. Anschlussblöcke
PE: über die DIN Tragschiene
EMV
EN 61000-6-2: 8/2005
EN 61000-6-4: 6/2007 ; A1:2011
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5 Parameter
5.1 Parameterübersicht
Gruppe
Kommando
Werkseinstellung
Einheit
Beschreibung
Basisparameter
LG
EN
-
Sprachumschaltung
MODE
STD
-
Parameteransicht
SENS
AUTO
-
Fehlerüberwachung
INPOS
200
µm
Größe des Regelabweichungsfensters
100
-
Arbeitshub der Achsen
U0-10
-
Typ des Eingangssignals
100
mm
Nennlänge des Sensors
OFFSET:X1
0
µm
Offset des Sensors
SIGNAL:X2
U0-10
-
Typ des Eingangssignals
100
mm
Nennlänge des Sensors
0
µm
Offset des Sensors
D:A
25
mm
Bremswege
D:B
25
mm
PT1
1
ms
Zeitkonstante (dämpfendes Verhalten) des Reglers
-
Regelcharakteristik
Eingansgsignalanpassung
SYS_RANGE
Sensorskalierung
SIGNAL:X1
N_RANGE:X1
N_RANGE:X2
OFFSET:X2
Regler Parametrierung
CTRL
SQRT1
Ausgangssignalanpassung
MIN:A
MIN:B
0
0
0,01 %
0,01 %
Überdeckungskompensation
MAX:A
10000
0,01 %
Ausgangssignalskalierung
MAX:B
10000
0,01 %
200
0,01 %
Ansprechschwelle der Überdeckungskompensation
0
0,01 %
Nullpunktkorrektur
U+-10
-
Typ und Polarität des Ausgangssignals
EASY
-
Modus der Eingangsskalierung
A:
B:
1000
1000
-
Freie Skalierung des analogen Sollwerteingangs. Ersetzt
SIGNAL wenn AINMODE auf MATH parametriert wird.
C:
X:
0
V
TRIGGER
OFFSET
SIGNAL:U
Sonderkommandos
AINMODE
AIN:X1
AIN:X2
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0,01 %
-
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5.2 Basisparameter
5.2.1 LG (Sprachumschaltung)
Kommando
LG
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= DE|EN
-
STD
Es kann für die Hilfstexte die englische oder deutsche Sprache gewählt werden.
ACHTUNG: Nach Änderung der Spracheinstellung muss der BUTTON [ID] in der Menüleiste
(WPC-300) gedrückt werden (Identifikation des Moduls).
5.2.2 MODE (Parameteransicht)
Kommando
MODE
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= STD|EXP
-
STD
Über dieses Kommando wird der Bedienermodus umgeschaltet. Im „Standard“ Modus (STD) sind verschiedene Kommandos ausgeblendet. Die Kommandos im „Expert“ Modus (EXP) haben einen erweiterten Einfluss
auf das Systemverhalten und setzen entsprechende Kenntnisse voraus. Sie sollten entsprechend vorsichtig
verändert werden.
5.2.3 SENS (Fehlerüberwachung)
Kommando
SENS
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= ON|OFF|AUTO
-
STD
Über dieses Kommando werden Überwachungsfunktionen (4… 20 mA Eingang, Magnetstromüberwachungen
und interne Modulüberwachungen) aktiviert bzw. deaktiviert.
ON:
Alle Funktionen werden überwacht. Die erkannten Fehler können durch Deaktivieren des
ENABLE Eingangs gelöscht werden.
OFF:
Keine Überwachungsfunktion ist aktiv.
AUTO:
AUTO RESET Modus, alle Funktionen werden überwacht. Nachdem der Fehlerzustand nicht
mehr anliegt, geht das Modul automatisch in den normalen Betriebszustand über.
Normalerweise ist die Überwachungsfunktion immer aktiv, da sonst keine Fehler über den Ausgang
READY signalisiert werden. Zur Fehlersuche kann sie aber deaktiviert werden.
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5.2.4 INPOS (Regelabweichungsfenster)
Kommando
INPOS
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 2… 200000
µm
STD
Dieser Parameter wird in µm eingegeben.
Das INPOS Kommando definiert einen Überwachungsbereich, für den die STATUS Meldung generiert wird.
Die Funktion überwacht die Regelabweichung zwischen den beiden Istwerten. Befindet sich die Regelabweichung innerhalb des INPOS-Fensters, so wird dies über den Status-Ausgang bzw. die STATUS-LED (GELB
A) signalisiert. Der Regelvorgang wird von dieser Meldung nicht beeinflusst, die Regelung bleibt aktiv.
5.3 Eingangssignalanpassung
5.3.1 SYS_RANGE (Arbeitshub)
Kommando
Parameter
Einheit
Gruppe
SYS_RANGE x
x= 10… 10000
mm
STD
Über dieses Kommando wird der Arbeitshub, der 100 % des Eingangssignals entspricht, vorgegeben. Fehlerhafte Vorgaben führen zu einer fehlerhaften Systemeinstellung und die abhängigen Parameter wie Geschwindigkeit und Verstärkung können nicht korrekt berechnet werden.
5.3.2 SIGNAL (Typ des Eingangssignals)
Kommando
SIGNAL:W
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= OFF|U0-10|I4-20|
U10-0|I20-4
V|mA
EASY
Über dieses Kommando wird der Typ des Eingangssignals (Strom oder Spannung) definiert. Gleichzeitig kann
die Signalrichtung umgekehrt werden. Dieses Kommando steht für den analogen Sollwerteingang (W) zur Verfügung. Im Modus OFF ist der analoge Eingang deaktiviert.
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5.3.3 N_RANGE:X (Nennlänge des Sensors)
Kommando
Parameter
Einheit
Gruppe
N_RANGE:X x
x= 10… 10000
mm
EASY
Über dieses Kommando wird die nominale Länge des Sensors definiert. Fehlerhafte Vorgaben führen zu einer
fehlerhaften Systemeinstellung und die abhängigen Parameter wie Geschwindigkeit und Verstärkung können
nicht korrekt berechnet werden. Der N_RANGE sollte immer gleich oder größer als SYS_RANGE sein.
5.3.4 OFFSET:X (Sensoroffset)
Kommando
S:i
x
Parameter
Einheit
i= 0… 15
x= -10000… 10000
0,01 %
Gruppe
EASY
Über dieses Kommando wird der Nullpunkt des Sensors eingestellt.
Der OFFSET:X ist intern auf SYS_RANGE begrenzt.
5.3.5 Verwendung der Kommandos SYS_RANGE, N_RANGE:X und OFFSET:X
Über diese Kommandos wird der Sensor für die Anwendung skaliert. Im unteren Beispiel hat der Sensor eine
Länge von 120 mm und der Zylinder einen Hub von 100 mm. Durch die Montage kommt es zu einem Offset
(Nullpunkt des Sensors zum Nullpunkt des Zylinders) von 5 mm. Diese Daten müssen nur noch in dieser Form
eingegeben werden, und mit einem Eingangssignal von 0… 10 V kann der Hub von 0… 100 mm (am Sensor
von 5… 105 mm) abgedeckt werden.
Korrekte Skalierung:
SYS_RANGE = 100 (mm); N_RANGE:X = 120 (mm); OFFSET:X
= -5000 (µm)
100,00 mm
120,00 mm
5,00 mm
Abbildung 1 (Eingangsskalierung des Positionssensors)
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5.4 Regler Parametrierung
5.4.1 D (Bremsweg)
Kommando
D:i
x
Parameter
Einheit
i= A|B
x= 1… 10000
mm
Gruppe
STD
Dieser Parameter wird in mm vorgegeben4.
Der Verzögerungsweg wird für jede Bewegungsrichtung (A oder B) eingestellt. Die Regelverstärkung wird abhängig vom Bremsweg intern berechnet. Je kürzer der Bremsweg, desto höher die Verstärkung. Im Fall von
Instabilitäten sollte ein längerer Bremsweg vorgegeben werden.
G Intern 
SYS _ RANGE
Di
Die Berechnung der Regelverstärkung
ACHTUNG: Sollte der maximale Hub (SYS_RANGE Kommando) geändert werden, so ist auch
der Bremsweg anzupassen. Andernfalls kann es zu Instabilitäten und unkontrollierten Bewegungen kommen.
5.4.2 PT1 (Zeitverhalten des Reglers)
Kommando
PT1
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 0… 300
ms
EXP
Über diesen Parameter kann das Zeitverhalten des Reglers beeinflusst werden. Der hydraulische Antrieb ist
relativ schwingungsanfällig, besonders wenn sehr schnelle Ventile verwendet werden. Der PT1 Filter ermöglicht ein besser gedämpftes Regelverhalten und es ist eine höhere Verstärkung einstellbar.
Voraussetzungen für den Einsatz sind: Die Eigenfrequenz des Ventils sollte gleich oder größer der Eigenfrequenz des Antriebs sein.
4
ACHTUNG! Bei älteren Modulen wurde dieser Parameter in % vom maximalen Hub vorgegeben. Da bei diesem Modul
die Datenvorgabe auf mm umgestellt wurde, ist das Verhältnis zwischen dem Hub (SYS_RANGE Kommando) und diesen
Parametern zu berücksichtigen.
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5.4.3 CTRL (Charakteristik der Bremsfunktion)
Kommando
CTRL
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= LIN|SQRT1|SQRT2
-
STD
Mit diesem Parameter wird die Bremscharakteristik eingestellt. Im Fall von positiv überdeckten Proportionalventilen sollte die SQRT Funktion verwendet werden. Die nichtlineare Durchflussfunktion dieser Ventile wird
durch die SQRT5 Funktion linearisiert.
Im Fall von Nullschnittventilen (Regelventile und Servoventile) sollte – anwendungsabhängig – die LIN oder
SQRT1 Funktion verwendet werden. Die progressive Charakteristik der SQRT1 Funktion weist die bessere
Positioniergenauigkeit auf, kann aber im Einzelfall auch zu längeren Positionierzeiten führen.
LIN:
SQRT1:
SQRT2:
Lineare Bremscharakteristik (Verstärkung beträgt Faktor 1).
Wurzelfunktion für die Bremskurvenberechnung. Die Verstärkung wird um den Faktor 3 (in der Zielposition) erhöht. Dies ist die Standardeinstellung.
Wurzelfunktion für die Bremskurvenberechnung. Die Verstärkung wird um den Faktor 5 (in der Zielposition) erhöht. Diese Einstellung sollte nur bei deutlich progressiver Durchflussfunktion des Ventils verwendet werden.
Deceleration time
D:A or D:B
Velocity
Velocity
Braking stroke
D:A or D:B
CTRL = SQRT
CTRL = SQRT
CTRL = LIN
CTRL = LIN
Stroke
Time
Abbildung 2 (Gegenüberstellung des Bremsverhaltens über den Hub oder über die Zeit)
5
Die SQRT Funktion generiert eine konstante Verzögerung und erreicht somit schneller die Zielposition. Dies wird erreicht, in dem die Verstärkung während des Bremsvorgangs erhöht wird.
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5.5 Ausgangssignalanpassung
5.5.1 MIN (Kompensation der Überdeckung)
5.5.2 MAX (Ausgangsskalierung)
5.5.3 TRIGGER (Ansprechschwelle für den MIN Parameter)
Kommando
MIN:i
MAX:i
TRIGGER
x
x
x
Parameter
Einheit
Gruppe
i=
x=
x=
x=
0,01 %
0,01 %
0,01 %
STD
A|B
0… 6000
3000… 10000
0… 4000
Über diese Kommandos wird das Ausgangssignal an das Ventil angepasst. Bei den Positioniersteuerungen
wird eine geknickte Volumenstromkennlinie anstelle des typischen Überdeckungssprungs verwendet. Der Vorteil ist ein besseres und stabileres Positionierverhalten. Gleichzeitig können mit dieser Kompensation auch
geknickte Volumenstromkennlinien6 des Ventils angepasst werden.
ACHTUNG: Sollten am Ventil bzw. am Ventilverstärker ebenfalls Einstellmöglichkeiten für die
Totzonenkompensation vorhanden sein, so ist sicherzustellen, dass die Einstellung entweder
am Leistungsverstärker oder im Modul durchgeführt wird.
Wird der MIN Wert zu hoch eingestellt, wirkt sich dies auf die minimale Geschwindigkeit aus,
die dann nicht mehr einstellbar ist. Im extremen Fall führt dies zu einem Oszillieren um die
geregelte Position.
Ausgang
MAX:A
geknickte Volumenstromkennlinie
normale Überdeckungskompensation
MIN:A
Eingang
MIN:B
TRIGGER Werte
MAX:B
6
Verschiedene Hersteller haben Ventile mit definierter geknickter Kennlinie: z. B. einen Knick bei 40 oder bei 60 % (korrespondierend mit 10 % Eingangssignal) des Nennvolumenstroms. In diesem Fall ist der TRIGGER Wert auf 1000 und der
MIN Wert auf 4000 (6000) einzustellen.
Bei Einsatz von Nullschnittventilen bzw. leicht unterdeckten Ventilen ist die Volumenstromverstärkung im Nullbereich (innerhalb der Unterdeckung) doppelt so hoch wie im normalen Arbeitsbereich. Dies kann zu Schwingungen bzw. einem nervösen Verhalten führen. Um dies zu kompensieren, ist der TRIGGER Wert auf ca. 200 und der MIN Wert auf 100 einzustellen. Dadurch wird die Verstärkung im Nullpunkt halbiert und es kann oft eine insgesamt höhere Verstärkung eingestellt
werden.
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5.5.4 OFFSET (Nullpunktkorrektur des Ausgangssignals)
Kommando
OFFSET
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= -4000… 4000
0,01 %
STD
Dieser Parameter wird in 0,01 % Einheiten eingegeben.
Der Offsetwert wird am Ausgang zum Stellsignal addiert. Mit diesem Parameter können Nullpunktverschiebungen des Stellgliedes (Ventil) kompensiert werden.
5.5.5 SIGNAL:U (Typ und Polarität des Ausgangssignals)
Kommando
SIGNAL:U
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= U+-10|I4-12-20|
U-+10|I20-12-4
-
STD
Über dieses Kommando wird der Typ des Ausgangssignals (Strom / Spannung und die Polarität 7) definiert.
Differenzausgang ± 100 % entspricht ± 10 V (0… 10 V an PIN 15 und PIN 16).
Stromausgang: ± 100 % entspricht 4… 20 mA (PIN 15 zu PIN 12). 12 mA ist die neutrale Stellung
(U = 0 %, das Ventil sollte in Mittelstellung sein).
STROMAUSGANG: Ein Ausgangsstrom von << 4 mA signalisiert, dass ein Fehler vorliegt bzw.
das Modul keine Freigabe hat. Es ist darauf zu achten, dass das Ventil bei < 4 mA abschaltet (falls
dies nicht der Fall ist, sollte das EOUT Kommando verwendet werden, um ein definiertes Ausgangssignal zu generieren).
7
Das bisherige POL Kommando entfällt, da das SIGNAL Kommando universeller für alle Module einsetzbar ist.
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5.6 Sonderkommandos
5.6.1 AINMODE (Modus der Eingangsskalierung)
Kommando
AINMODE
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= EASY|MATH
-
TERMINAL
Der AINMODE schaltet den Modus der Parametrierung der analogen Eingänge um. Im EASY Zustand (ist
DEFAULT) wird die einfachere anwendungsorientierte Skalierung der analogen Signaleingänge (SIGNAL:W)
unterstützt.
Im MATH Modus ist die freie Skalierbarkeit über eine lineare Gleichung (AIN:W) möglich. Dieser Modus kann
z. B. bei bekannten Eingangsskalierungen (Kompatibilitätsmodus) verwendet werden.
ACHTUNG: Die Umschaltung kann nur manuell im Terminal durchgeführt werden. Nach dem Zurückschalten in den EASY Mode sollten als erstes DEFAULT Daten geladen werden.
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5.6.2 AIN (Skalierung der analogen Eingänge)
Kommando
Parameter
Einheit
AIN:i
a
b
c
x
i=
a=
b=
c=
x=
0,01 %
-
X1|X2
-10000… 10000
-10000… 10000
-10000… 10000
V|C
Gruppe
MATH
Über dieses Kommando kann der analoge Eingang individuell skaliert werden. Zur Skalierung wird die lineare
Gleichung verwendet.
Output = A/B ∙ (Input – C)
Der „C“ Wert ist der Offset (z. B. um die 4 mA bei einem 4… 20 mA Eingangssignal zu kompensieren). Dieser
Wert wird in Prozent angeben. Die Variablen A und B definieren den Verstärkungsfaktor, mit dem der Signalbereich auf 100 % skaliert wird (z. B. 1,25 bei 4… 20 mA Eingangssignal, per Werkseinstellung parametriert
durch A=1250 und B=1000). Diese beiden Werte sind einheitenlos. Mit X wird von Spannungs- auf Stromsignal umgeschaltet und der interne Messwiderstand aktiviert.
Der Verstärkungsfaktor errechnet sich, indem man den nutzbaren Bereich (A) ins Verhältnis zum real genutzten Bereich (B) setzt. Nutzbar sind 0… 20 mA, was für (A) einen Wert von 20 ergibt. Genutzt werden
4… 20 mA, was für (B) einen Wert von 16 (20-4) ergibt. Nicht genutzt werden 0… 4 mA, was beim Bereich
von 20 mA einem Offset von 20 % und somit einem Wert von 2000 für (C) entspricht. Zuletzt (X) umschalten
auf C.
Das Kommando sähe also wie folgt aus: AIN:I 20 16 2000 C bzw. AIN:I 1250 1000 2000 C.
Typische Einstellungen:
Kommando
Eingang
AIN:I
1000
1000
AIN:I
AIN:I
10
1000
8
800
AIN:I
AIN:I
10
1000
AIN:I
AIN:I
10
2000
0 V
0… 10 V
Bereich: 0… 100 %
1000 V ODER
1000 V
1… 9 V
Bereich: 0… 100 %; 1 V = 1000 entspricht dem Offset
und die Verstärkung ist:
10 / 8 (10 V dividiert durch 8 V (9 V -1 V))
4
400
500 V ODER
500 V
0,5… 4,5 V
Bereich: 0… 100 %; 0,5 V = 500 entspricht dem Offset
und die Verstärkung ist:
10 / 4 (10 V dividiert durch 4 V (4,5 V -0,5 V))
5
1000
500 V ODER
500 V
0… 5 V
AIN:I
20
16 2000 C ODER
AIN:I
AIN:I
2000
1250
1600 2000 C ODER
1000 2000 C
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Beschreibung
4… 20 mA
Bereich: 0… 100 %, kein Offset.
Verstärkung ist 2 (10 V durch 5 V).
Stromeingang. Verfügbares Signal: 0… 20 mA. Arbeitsbereich von 0… 100 %.
Tatsächlich nutzbar sind nur 4… 20 mA (16 mA). Offset von 4mA sind 20% von 20mA, entspricht 2000 für
den Offset.
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5.7 PROZESSDATEN (Monitoring)
Kommando
Parameter
Einheit
X1
X2
E
C
U
IA
IB
Istwert Achse 1
Istwert Achse 2
Regelfehler
Ausgangssignal Regler
Stellsignal
Magnetstrom A
Magnetstrom B
mm
mm
mm
%
%
mA (nur P Version)
mA (nur P Version)
Die Prozessdaten sind die variablen Größen, die im Monitor oder im Oszilloskop kontinuierlich beobachtet
werden können.
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6 Anhang
6.1 Überwachte Fehlerquellen
Folgende mögliche Fehlerquellen werden bei SENS = ON/AUTO fortlaufend überwacht:
Quelle
Fehler
Verhalten
Istwert PIN 13, 4...20 mA
Nicht im gültigen Bereich bzw.
Kabelbruch
Der Ausgang wird deaktiviert.
Istwert PIN 14, 4...20 mA
Nicht im gültigen Bereich bzw.
Kabelbruch
Der Ausgang wird deaktiviert.
P-VERSION
Magnete an PIN 17 - 20
Kabelbruch bzw. falsche Verdrahtung
Die Endstufe wird deaktiviert.
EEPROM
(beim Einschalten)
Datenfehler
Der Ausgang wird deaktiviert.
Der Ausgang kann nur aktiviert
werden, indem die Parameter
neu gespeichert werden!
Achtung: Einstellung des EOUT Kommandos beachten. Änderungen beeinflussen das Verhalten.
6.2 Fehlersuche
Ausgegangen wird von einem betriebsfähigen Zustand und vorhandener Kommunikation zwischen Modul und
dem WPC-300. Weiterhin ist die Parametrierung zur Ventilansteuerung anhand der Ventildatenblätter eingestellt.
Zur Fehleranalyse kann der RC Modus im Monitor verwendet werden.
ACHTUNG: Wenn mit dem RC (Remote Control) Modus gearbeitet wird, sind alle Sicherheitsaspekte gründlich zu prüfen. In diesem Modus wird das Modul direkt gesteuert und die Maschinensteuerung kann keinen Einfluss auf das Modul ausüben.
FEHLER
URSACHE / LÖSUNG
ENABLE ist aktiv, das
Modul zeigt keine Reaktion, die READY LED ist
aus.
Vermutlich ist die Spannungsversorgung nicht vorhanden oder das ENABLE Signal
(PIN 8) liegt nicht an.
Wenn keine Spannungsversorgung vorhanden ist, findet auch keine Kommunikation
über unser Bedienprogramm statt. Ist die Verbindung mit WPC-300 aufgebaut, so ist
auch eine Spannungsversorgung vorhanden.
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FEHLER
URSACHE / LÖSUNG
ENABLE und START
sind aktiv, die READY
LED blinkt.
Mit der blinkenden READY LED wird signalisiert, dass vom Modul ein Fehler erkannt
wurde. Fehler können sein:

Kabelbruch oder fehlendes Signal an den Eingängen, wenn
4… 20 mA Signale parametriert sind.

Kabelbruch oder falsche Verdrahtung zu den Magneten (nur in der P Version).

Interner Datenfehler: Kommando/Button SAVE ausführen, um den Datenfehler
zu löschen. System hat wieder die DEFAULT Daten geladen.
Mit dem WPC-300 Bedienprogramm kann der Fehler über den Monitor direkt lokalisiert werden.
ENABLE und START
sind aktiv, die READY
LED leuchtet, das System fährt in eine Endlage.
Die Polarität des Regelkreises ist falsch. Durch das POL Kommando oder durch Vertauschen der beiden Anschlüsse PIN 15 und PIN 16 kann die Polarität geändert werden.
ENABLE und START
sind aktiv, die READY
LED leuchtet, die
STATUS LED leuchtet
nicht, der Gleichlauffehler wird nicht ausgeglichen.
Der Gleichlaufregler arbeitet im Bypass zu einem Stromteiler. Eine Gleichlaufregelung ist nur während der Bewegung möglich. Das bedeutet, dass bei einem korrekt
arbeitenden System der Gleichlauffehler während der Fahrt kontinuierlich verringert.
Infolge einer fehlerhaften Parametrierung oder einer fehlerhaften Systemauslegung
kann es zu größeren Positionsfehlern kommen.
ENABLE und START
sind aktiv, die READY
LED leuchtet, System
schwingt in der Position.

Ist der Zylinderhub korrekt vorgegeben?

Sind die Bremswege korrekt (zum Starten des Systems sollten die Bremswege
auf ca. 20… 25 % des Zylinderhubes eingestellt werden8)? Je kleiner der Bremsweg eingestellt wird, umso genauer sollte das System fahren 9.

Handelt es sich um ein Nullschnitt Regelventil oder um ein Standard Proportionalventil?
Im Fall des Proportionalventils ist die möglicherweise vorhandene Ventilüberdeckung mit den MIN Parametern zu kompensieren. Die typischen Werte sind dem
Datenblatt der Ventile zu entnehmen.

Zu kleiner Bremsweg oder zu großes Korrekturventil. Als Erstes sollte der Bremsweg vergrößert werden.
MIN Parameter wurde zu hoch eingestellt.

8
Das Stabilitätskriterium der hydraulischen Achse ist dabei zu berücksichtigen.
ACHTUNG! Bei zu großen Korrekturventilen kann es zu relativ großen Fehlern kommen. Bei der hydraulischen Auslegung ist darauf zu achten, dass das Korrekturventil ca. den doppelten Volumenstrom des Volumenstromfehlers vom
Stromteiler liefern kann. Liefert das Ventil einen deutlich höheren Volumenstrom so wird die Genauigkeit reduziert.
9
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6.3 Strukturbeschreibung der Kommandos
Die Kommandos für unsere Module sind wie folgt aufgebaut:
[nnnn:i x] oder
[nnnn x]
Bedeutung:
nnnn - steht für einen beliebigen Kommandonamen
nnnn: - steht für einen beliebigen Kommandonamen, der über einen Index erweitert werden kann.
Indizierte Kommandos sind durch das Zeichen „:“ erkennbar.
i oder I - ist ein Platzhalter für den Index. Ein Index kann z. B. „A“ oder „B“ für die Richtung sein.
x
- ist der Parameterwert. Nur bei speziellen Sonderkommandos sind mehrere Parameter möglich.
Beispiele:
MIN:A 2000
nnnn = “MIN”, i = “A” und x = “2000”
OFFSET 50
nnnn = „OFFSET“ und x = „50“
C:IC 2000
nnnn = “C”, i = “IC” und x = “2000”
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7 ZUSATZINFORMATION: Leistungsendstufe
7.1 Allgemeine Funktion
Die Leistungsendstufen wurden für die Ansteuerung von Proportionalventilen ohne Kolbenpositionsrückführung entwickelt. Die Endstufe wird durch den Mikrocontroller auf dem Basismodul über pulsweiten modulierte
Signale angesteuert, und der Strom wird kontinuierlich geregelt. Die Zykluszeit für den Magnetstromregler beträgt 0,125 ms.
Über interne Parameter kann die Endstufe an die dynamischen Anforderungen optimal angepasst werden.
Ventiltechnik:
Proportionalventile der Hersteller REXROTH, BOSCH, DENISON, EATON, PARKER, FLUID
TEAM, ATOS und andere.
Merkmale
 Zwei Leistungsendstufen für 0,5 bis 2,6 A
 Hardware Kurzschlussschutz, 3 µs Ansprechzeit
 Einstellbare PWM-Frequenz, Ditherfrequenz und Ditheramplitude
 Hohe Stromsignalauflösung
 Keine zusätzlichen Totzeiten bei der Signalübertragung zwischen der Regelfunktion und dem Leistungsverstärker
 Separate Leistungsversorgung für sicherheitsrelevante Anwendungen
 Integriert in die Standardsteuerung, keine zusätzliche Verdrahtung erforderlich
 Optimales Preis- / Leistungsverhältnis
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7.2 Gerätebeschreibung
99,0000 mm
45,0000 mm
13 14 15 16
25 26 27 28
13 14 15 16
29 30 31 32
114,0000 mm
Made in Germany
Date:
Add.:
ID:
V:
W.E.ST. Elektronik
D-41372 Niederkrüchten
Homepage: http://www.w-e-st.de
Typenschild und Anschlussbelegung
Type plate and terminal pin assignment
LEDs
1
2
3
4
17 18 19 20
5
6
7
8
21 22 23 24
W.E.ST.
Ready
A
B
Klemmblöcke (steckbar)
Terminals (removable)
USB
Interface
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9 10 11 12
25 26 27 28
13 14 15 16
29 30 31 32
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7.3 Ein- und Ausgänge
Anschluss
Beschreibung der Signale
PIN 22 +
PIN 24 -
Spannungsversorgung: 10… 30 VDC: Durch die separaten Spannungsversorgungseingänge kann bei sicherheitsrelevanten Anwendungen die Endstufe spannungsfrei geschaltet werden.
PIN 17+19
Magnetstromausgang A
PIN 18+20
Magnetstromausgang B
Anschluss
Geänderte Signale zum Standard (U - Version)
PIN 15
Nicht anwendbar
PIN 16
Nicht anwendbar
7.4 Blockschaltbild
10..30V
0V
24 V
22
0V
24
***-***P
Versorgungsspannung
ia
17
Magnet A
19
Interne MCU
Schnittstelle
Leistungsstufen
ib
18
Magnet B
17
19
20
18
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Z. B.: HAWE Ventile
20
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7.5 Typische Verdrahtung
24V
0V
Spannungsversorgung
Ventilmagnet A
1
2
3
4
17
18
19
20
Ventilmagnet B
7
8
21
22
23
24
9
10
11
12
25
26
27
28
15
16
29
30
31
32
PE Klemme
6
PE Klemme
5
0V
13
14
ACHTUNG: Aus Gründen der elektromagnetischen Emission sollten die Magnetleitungen
abgeschirmt werden.
ACHTUNG: Stecker mit Freilaufdioden sowie mit Leuchtanzeigen sind bei stromgeregelten
Endstufen nicht einsetzbar. Sie stören die Stromregelung und können zu einer Zerstörung
der Ausgangsstufe führen.
7.6 Technische Daten
Versorgungsspannung
Leistungsbedarf max.
Absicherung
PWM Leistungsausgänge
[VDC]
[W]
[A]
[A]
10... 30
60 (je nach Magnettype)
3 (mittelträge)
PWM Frequenz
[Hz]
0,5 bis 2,6 (per Software parametrierbar);
Kabelbruch und Kurzschluss überwacht
61… 2604
Abtastzeit Magnetstromregelung
[ms]
0,125
Temperaturbereich
[°C]
Gehäuse
Gewicht
Anschlüsse
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-20... 60
Snap-On Module EN 50022
Polyamid PA 6.6
Brennbarkeitsklasse V0 (UL94)
[kg]
0,250 (inkl. dem Basismodul)
3 x 4 pol. Anschlussblöcke
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7.7 Parameterübersicht
Kommando
Werkseinstellung
Einheit
Beschreibung
1000
mA
Nennstrom des Magneten
DFREQ
121
Hz
Ditherfrequenz
DAMPL
500
0,01 %
Ditheramplitude
Hz
PWM Frequenz
CURRENT
PWM
2604
ACC
ON
-
Automatische Einstellung des Magnetstromreglers
PPWM
IPWM
7
40
-
Manuelle PI-Einstellung der Magnetstromregelung
+
-
Ausgangspolarität
SIGNAL:U
Die Standardparametrierung wurde an einer Vielzahl von Proportionalventilen unterschiedlicher Hersteller eingesetzt. Solange keine speziellen Anforderungen an die Anwendung gestellt werden, hat sich diese Parametrierung in der Praxis bewährt.
7.8 Parameter der Leistungsendstufe
7.8.1 CURRENT (Magnet Nennstrom)
Kommando
CURRENT
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 500… 2600
mA
STD
Über diesen Parameter wird der Nennstrom des Magneten eingestellt. Dither und auch MIN/MAX beziehen
sich immer auf den hier parametrierten Wert.
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7.8.2 DFREQ (Ditherfrequenz)
7.8.3 DAMPL (Ditheramplitude)
Kommando
DFREQ
DAMPL
x
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 60… 400
x= 0… 3000
Hz
0,01 %
STD
Über dieses Kommando kann der Dither 10 frei definiert werden. Je nach Ventil können unterschiedliche
Amplituden oder Frequenzen erforderlich sein. Die Ditheramplitude ist in % (Spitze-Spitze Wert) des nominalen Ausgangsstroms definiert11. (siehe Kommando CURRENT).
Die Dither Frequenz wird in Hz eingegeben. Infolge interner Berechnungen kann die Frequenz nur in definierten Stufen übernommen werden (sie wird automatisch auf die nächst höhere Stufe gesetzt) 12.
ACHTUNG: Die Parameter PPWM und IPWM beeinflussen die Wirkung der Dithereinstellung. Nach
der Dither Optimierung sollten diese Parameter nicht mehr verändert werden.
ACHTUNG: Wenn die PWM Frequenz kleiner 500 Hz ist, dann sollte die Ditheramplitude auf null
gesetzt werden.
7.8.4 PWM (PWM Frequenz)
Kommando
PWM
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 61… 2604
Hz
EXP
Die Frequenz kann in vorgegebenen Stufen definiert werden (61 Hz, 72 Hz, 85 Hz, 100 Hz, 120 Hz, 150 Hz,
200 Hz, 269 Hz, 372 Hz, 488 Hz, 624 Hz, 781 Hz, 976 Hz, 1201 Hz, 1420 Hz, 1562 Hz, 1736 Hz, 1953 Hz,
2232 Hz, 2604 Hz). Die optimale Frequenz ist ventilabhängig.
ACHTUNG: Bei niedrigen PWM Frequenzen sollten die Parameter PPWM und IPWM angepasst
werden, da die längeren Totzeiten die Stabilität des Regelkreises verringern.
10
Bei dem Dither handelt es sich um ein Brummsignal, das dem Stromsollwert überlagert wird. Der Dither wird durch
Frequenz und Amplitude definiert. Die Ditherfrequenz sollte nicht mit der PWM Frequenz verwechselt werden. In den Dokumentationen mancher Ventile wird fälschlicherweise von einem Dither gesprochen obwohl die PWM Frequenz gemeint
ist. Zu erkennen ist dies durch die fehlende Angabe der Ditheramplitude.
11 Die Ditheramplitude ist ein Sollwert. Je nach Dynamik des Magneten und der eingestellten Ditherfrequenz kann es zu
Abweichungen zwischen der vorgegebenen und der realen Amplitude kommen. Ist die Hysterese arbeitspunktabhängig zu
hoch, so sollte als Erstes die Ditherfrequenz verringert werden.
12 Je niedriger die Ditherfrequenz wird, umso kleiner werden auch die Stufen. Hierdurch ist die Praxistauglichkeit sichergestellt.
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7.8.5 ACC (Automatische Einstellung des Magnetstromreglers)
Kommando
ACC
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= ON|OFF
-
EXP
Arbeitsmodus der Magnetstromregelung.
ON:
OFF:
AUTOMATIC Modus: PPWM und IPWM Werte werden anhand der PWM Frequenz berechnet.
Manuelle Einstellung: PPWM und IPWM können manuell eingestellt werden.
7.8.6 PPWM (P Verstärkung des Stromreglers)
7.8.7 IPWM (I Verstärkung des Stromreglers)
Kommando
PPWM
IPWM
x
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= 0… 30
x= 1… 100
-
EXP
Mit diesen Kommandos wird der PI Stromregler für die Magnete parametriert.
Ohne entsprechende Messmöglichkeiten und Erfahrungen sollten diese Parameter nicht
verändert werden.
Achtung, steht der Parameter ACC auf ON, so werden diese Einstellungen automatisch durchgeführt.
Ist die PWM-Frequenz < 250 Hz, so muss die Stromregeldynamik verringert werden.
Typische Werte sind: PPWM = 1… 3 und IPWM = 40… 80.
Ist die PWM-Frequenz > 1000 Hz, so sollten die Standardwerte von PPWM = 7 und IPWM = 40 gewählt werden.
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7.9 Geänderte und zusätzliche Parameter zur U-Version
7.9.1 SIGNAL:U (Ausgangspolarität)
Kommando
SIGNAL:U
x
Parameter
Einheit
Gruppe
x= +|-
-
STD
Über dieses Kommando wird die Polarität des Ausgangssignals definiert umgeschaltet.
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8 Notizen / Änderungen
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