Ein von Heidenhain entwickelter Drehgeber mit integrierter Interpolation und bi- direktionaler serieller Schnittstelle bietet erweiterte Funktionalitäten, die geradezu maßgeschneidert sind für die Anforderungen in der Aufzugsmotorenregelung. Mit der Übertragungsmöglichkeit eines absoluten, hochaufgelösten und digitalen Positionswerts in kurzen Zykluszeiten sowie einer optimierten Anschlusstechnik können Antriebskonzepte neu definiert und optimiert werden.
Der Autor: Andreas Riess, Marketing Automatisierungstechnik bei der Dr. Johannes Heidenhain GmbH, Traunreut
Getriebelose Antriebssysteme beherrschen die Aufzugstechnik. Ob bei Neuanlagen oder Modernisierungsprojekten, die Kaufentscheidung wird überwiegend zugunsten der Direktantriebe getroffen. Argumente wie kompakte Bauweise, hohe Leistungsdichte, wartungsfreier Aufbau sowie hohe Energieeffizienz spielen eine grundlegende Rolle. In bestimmten Marktsegmenten zählen aber auch Faktoren wie Komfort und Beförderungsqualität zu den herausragenden Entscheidungsparametern. Zur optimalen Erfüllung dieser Leistungsmerkmale eines Aufzuges ist ein effizientes Antriebspaket, bestehend aus Regelgerät und Motor, unabdingbar.
Elementarer Bestandteil dieses Paketes ist ein entsprechendes Messgerät (Feedbacksystem) zur Bereitstellung von Positionswerten, mittels derer im Regelgerät die Ermittlung der Ist-Drehzahl des Motors erfolgt, sowie die phasenrichtige Ansteuerung der Motorwicklung bei Permanentmagnet-Motoren. Kommutierungs- oder Absolut-Drehgeber von Heidenhain können hierbei eine Schlüsselrolle einnehmen.
Insbesondere bei Verwendung des absoluten Drehgebers ECN 425 ist dies der Fall. Die für eine anspruchsvolle und reaktive Antriebsregelung notwendige Auflösung bietet er mit beachtlichen 25 Bit/Umdrehung mit gleichzeitig eindrucksvollen Genauigkeitswerten. Erzeugt werden diese 33 554 432 unterscheidbaren Positionen je Umdrehung mittels optimierter Abtastung einer Teilung mit 2048 Strichen und anschließender 14-Bit-Interpolation der Abtastsignale in einem speziell dafür entwickelten ASIC. Damit steht dem Antriebsregler genügend Positionsinformation zur Verfügung – und bei einer Taktrate von 8 MHz auch schnell genug, um eine dynamische Motorregelung zu ermöglichen.
Mit nur einer Drehgeberausführung eine Vielzahl unterschiedlicher Motorausführungen kombinieren
Mittels einer über die bidirektionale serielle Schnittstelle EnDat 2.2 beliebigen Positionswert-Zuweisung (z.B.: Nullen) des Drehgebers ist es möglich, die phasenrichtige und damit drehmomentoptimale Zuordnung zwischen Regelgerät und einem Motor-Magnetfeld auf einfache und rationelle Weise herzustellen. Eine Anpassung an unterschiedliche Anzahl von Polpaaren der Motoren kann aufgrund der hohen Auflösung des Drehgebers mühelos erreicht werden. Somit lässt sich mit nur einer Drehgeberausführung eine Vielzahl von unterschiedlichen Motorausführungen kombinieren. Weitere Vorteile bietet das bidirektionale Interface als Kommunikationsglied zwischen Motor und Regelgerät. Zum Einen wird die Übertragung von Drehgeber-Parametern und vordefinierten motorspezifischen Kennwerten ermöglicht, die während der Bootphase des Regelgerätes aus dem EEPROM-Bereich der Drehgeber-Elektronik in das Regelgerät geladen werden können. Dies spart Inbetriebnahmezeiten, und Eingabefehler bei manueller Parametrierung des Antriebssystems werden verhindert.
Zum Anderen werden Monitoring-Funktionen für eine hohe Verfügbarkeit der Aufzugsanlage durch die Schnittstelle unterstützt. Die Drehgeber-Elektronik ermöglicht die Auswertung eines drehgeberinternen Temperatursensors. Der Temperaturwert kann über das EnDat-2.2-Interface an die Folge-Elektronik zur Weiterverarbeitung übertragen werden. Ergänzend dazu können ebenfalls in der Drehgeber-Elektronik gebildete Diagnosewerte zur Beurteilung der Funktionsreserven des Drehgebers in Form von Bewertungszahlen über das Interface übertragen werden. Bei sich kritisch verändernden Werten können präventiv Maßnahmen ergriffen werden, um einen ungeplanten Wartungsstillstand der Aufzugsanlage zu vermeiden.
Zusammen mit Routinen zur Gewährleistung einer hohen Datenübertagungssicherheit, basierend auf einem Cyclic Redundancy Check (CRC) und abgestimmten Warn- und Alarmquellen, bietet der ECN 425 ein hohes Maß an Selbstüberwachung und Diagnose. Eine hohe Drehzahlauslegung bis 15 000 min-1 und der max. Arbeitstemperaturbereich bis +100 °C unterstreichen seine Eignung für anspruchsvolle Regelungsaufgaben.
Robust gegenüber Störeinflüssen
Auch hinsichtlich der Empfindlichkeit in Bezug auf elektromagnetische Störeinflüsse überzeugt das neue Drehgeberkonzept mit rein serieller Datenübertragung. Gegenüber Störeinflüssen der im Gegentakt (RS 485) übertragenen Bit-Information erweist sich das System als äußerst robust. Aufgrund der bereits im Drehgeber interpolierten Abtastsignale reicht ein einfach geschirmtes Anschlusskabel mit nur sechs bis acht Adern. Der weite Versorgungsspannungsbereich mit +3,6 bis +14 V des ECN 425 macht Sensor-Leitungen, die eine Nachführung der Versorgungsspannung bei Spannungsabfällen über größere Kabellängen ermöglichen, überflüssig.
Die mechanische Anbindung des Drehgebers kann an die jeweilige Aufzugsmotoren-Anwendung angepasst werden. Es kann zwischen zwei grundsätzlichen mechanischen Anbauten bei einheitlicher Konus-Welle gewählt werden. Entweder eine sehr steife und damit regelungsdynamisch optimierte Anbindung mittels Spreizringkupplung oder eine hinsichtlich Anbautoleranzen und Rundlauf der Motorwelle tolerantere Auslegung mittels Stator-Kupplung für Planflächen. Das Gerät wird mit Anschlusskabel geliefert und weist eine Schutzart nach EN 60529 von IP 64 auf. I
Info & Kontakt
Heidenhain Tel.: 08669 31-0 info@heidenhain.de www.heidenhain.de
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