Verwendung der Geber-Positionsrekonstruktion im Gerät statt der Maschinen-Positionsrekonstruktion in der Steuerung

Frage:

Geber-Positionsrekonstruktion im Gerät in Ergänzung zur Maschinen-Positionsrekonstruktion in der Steuerung:
Welche Vorteile ergeben sich dadurch und was ist im Fall des Gerätetausches zu beachten?

Antwort:

In Verbindung mit absoluten Positionsgebern (Resolver, Singleturn- und Multiturn-SinCos-Absolutwertgeber) können optional Funktionen zur Positions-Rekonstruktion genutzt werden.

Diese Funktionen ermöglichen es, nach dem Wiedereinschalten des Gerätes/ der Maschine die korrekte Istposition wiederherzustellen, zu "rekonstruieren"; und zwar unter Berücksichtigung des entstandenen Positionsversatzes durch etwaig erfolgte Bewegungen des Gebers im ausgeschalteten Zustand. Für die Funktion müssen im Gerät und/oder der Steuerung bestimmte Positionsdaten beim Ausschalten netzausfallsicher gespeichert werden (Retain-Daten).

Es sind zwei Rekonstruktions-Funktionen zu unterscheiden:

Geber-Positionsrekonstruktion im Gerät (Firmware des i950 + i750)
Die Funktion ist im Default aktiviert und deaktivierbar über 0x2DE0:028 Bit
Maschinen-Positionsrekonstruktion in der MotionAxis.
Die Funktion ist aktivierbar über Subindex :081

Gemeinsame Vorteile dieser Funktionen:

Erweiterung des nutzbaren Positions-Bereiches der Anwendung, über den absoluten Darstellbereich des verwendeten Absolutwertgebers hinaus, der zumeist auf ein bis 4096 Geber-Umdrehungen beschränkt ist.
Der Absolutwertgeber kann mit einem beliebigen Geberwert und in beliebiger mechanischer Stellung an die Maschine montiert werden.
Bei der Inbetriebnahme muss der Darstellbereich des Gebers nicht erst aufwändig an den mechanischen Fahrbereich angepasst werden, um einen Überlauf zu vermeiden.

Vorteil und Anwendung der Geber-Positionsrekonstruktion im Gerät (Firmware):

In Topologien mit 3rd-party Motion-Controller wird der überlagerten Motion-Software die rekonstruierte Position bereitgestellt.
i950 extended safety: Die Funktion ‚Mini-Referenzierung' ist auch mit Singleturn- Absolutwertgebern oder Resolvern nutzbar.

Erläuterung der Funktion der Geber-Positionsrekonstruktion anhand von zwei Beispielen

Beispiel 1 (Singleturn-Absolutwertgeber):

Ablauf:

Singleturn-Absolutwertgeber bei aktiver Geberauswertung (Steuerkarte versorgt) um
3,3 Umdrehungen verdreht, also drei Mal über seinen Darstellbereich hinaus.
Anschließend Gerät ausgeschaltet und im ausgeschalteten Zustand um weitere 0,2 Umdrehungen weiterbewegt.
Gerät wieder eingeschaltet. Die Istposition wird rekonstruiert.

Ergebnis:

Die Geber-Positionsrekonstruktion bewirkt, dass die Istposition korrekt mit 3,5 Umdrehungen initialisiert wird.
Der Wert entspricht der letzten Istposition beim Ausschalten plus dem im ausgeschalteten Zustand aufgetretenen zusätzlichen Versatz.
Ohne Geber-Positionsrekonstruktion wäre die Istposition nur mit 0,5 Umdrehungen initialisiert worden, also dem (Modulo)-Wert innerhalb des absoluten Darstellbereiches des Gebers (roter Verlauf). Jegliche zurückgelegte Distanzen außerhalb des Geber-Darstellbereiches gehen verloren.

Beispiel 2 (Multiturn-Absolutwertgeber):

Ablauf:

Einschalten des Servoumrichters direkt nach der Montage des Motors mit Multiturn-Absolutwertgeber, z.B. ein AM128:
Istposition = 1,0 Umdrehung.
Anschließend Geber um zwei Umdrehungen in negative Richtung (CCW) auf die Referenzposition bewegen.
Der Geber wird also in CCW-Richtung über seinen absoluten Darstellbereich hinaus gedreht.
Netzschalten des Servoumrichters und Neu-Initialisieren der Istposition.

Ergebnis:

Mit und ohne Geber-Positionsrekonstruktion ist die initialisierte Istposition (Aktuelle Position 0x6064) unterschiedlich:

	Geber-Positionsrekonstruktion (0x2DE0:028 Bit0)
	Aktiv Bit0 = FALSE (Default)	Inaktiv Bit0 = TRUE
Istposition (0x6064) VOR dem Netzschalten	minus 1 Umdr.	minus 1 Umdr.
Istposition (0x6064) NACH dem Netzschalten	minus 1 Umdr.	plus 4095 Umdr.

Damit die Geber-Positionsrekonstruktion möglich ist, muss beim Ausschalten des Servoumrichters der letzte gültige Positionswert im Gerät netzausfallsicher gespeichert (persistiert) werden.
Das bedeutet somit, dass die Rekonstruktion nur passen kann, wenn sie auf demselben Servoumrichter erfolgt, auf dem auch persistiert wurde. Dies ist wichtig zu wissen, für den Gerätetausch-Fall.

Anwendung des Features ‚Geberpositionsrekonstruktion in der Base Firmware'

Großer Vorteil der Geberpositions-Rekonstruktion ist, dass bei der Gebermontage keine Ausgangs-Position berücksichtigt werden muss, was nötig wäre, wenn nur dadurch ein Überlauf im Darstellbereich des Gebers im Betrieb und auch beim unerwarteten Austrudeln verhindert werden kann.

In Verwendung der Servoumrichter i750 + i950 mit Lenze MotionControl, egal ob in der Achse selbst oder einem Lenze Controller, erfolgt das Referenzieren und die Maschinenpositions-Rekonstruktion in der Applikation (Motion).
Die Auswahl der Geberpositionsrekonstruktion (0x2DE0:28 Bit0) kann in all diesen Fällen beliebig sein; es gibt somit keinen Grund den Default (0x2DE0:28 Bit0 = FALSE) zu verändern.

Bei Verwendung der i750 / i950 base und i950 TA CiA402 Advanced mit 3rd-party Motion Controller UND Positions-Gebern mit Absolut-Information entscheidet der Projektierer der Applikations-Software je nach Anwendungs-Anforderung, ob eine Geberpositionsrekonstruktion in der Base Firmware aktiviert bleiben soll.

Bei welcher Anwendungs-Anforderung muss die Geberpositionsrekonstruktion deaktiviert werden (0x2DE0:28 Bit0 = TRUE)?

Wenn ein erneutes Referenzieren nach Tausch des i950/i750 nicht möglich oder gewünscht ist.
UND die Ist-Position 0x6064:0 nicht mehr der realen Geberposition ohne verrechneten Offset entspricht.
Die Ist-Position (0x6064) entspricht nicht mehr der realen Geberposition, wenn

entweder die Funktion ‚Ist-Position Startwert setzen‘ (0x2983 + 0x2984) genutzt wird.
Dabei wird die Position aus 0x2983 mit 0x2830:0 Bit5 = FALSE/TRUE in 0x6064:0 übernommen. Bei der i950 TA CiA402 Advanced erfolgt die Positionsübernahme zusätzlich auch mit 0x6040:0 Bit15 = FALSE/TRUE.
oder das achsbasierte Homing mit einem der Modi aus Homing method 0x6098 genutzt wird (nur bei i950 TA CiA402 Advanced).

Wichtig:

Verzichtet man auf die Geberpositionsrekonstruktion (Bit0 = TRUE), dann muss sichergestellt sein, dass der Geber-Darstellungsbereich nicht verlassen wird. Dies kann in Einzelfällen bedeuten, dass ein Geber vor der Montage in der Maschinenkinematik auf eine Ausgangs-Position ausgerichtet werden muss.

In allen anderen Fällen kann die Geberpositionsrekonstruktion aktiviert bleiben.
Damit werden dann Retaindaten im Grundgerät i750/i950 abgelegt.
In diesem Fall muss sichergestellt sein, dass bei einem späteren Austausch des Servoumrichters neu referenziert wird. Dies ist z.B. in der übergeordneten Steuerung durch ein Auslesen und Vergleichen der Serialnummer des Servoumrichters überwachbar. Wenn diese individuelle Serialnummer sich gegenüber dem Wert, der bei der Referenzierung gespeichert wurde, geändert hat, dann muss erneut referenziert werden.

Index	Bezeichnung	Info
0x2DE0:28	Service settings: Compatibility	Bit0 = TRUE deaktiviert die Geberpositionsrekonstruktion Dies wird verwendet, wenn mit Tausch des Servoumrichters nicht neu referenziert werden kann/soll. Erfordert aber auch das initiale Ausrichten des Gebers, damit die Position in seinem Darstellbereich nicht überläuft!
0x2983:0	Ist-Position Startwert	Positionswert der mit dem die Ist-Position 0x6064:0 gesetzt bzw. verrechnet werden soll; abhänging vom Modus in 0x2984:0
0x2984:0	Modus Setzen der Ist-Position	0: Absolut : Dieser Wert wird beim Setzen der Ist-Position in 0x6064:0 übernommen 1: Relativ : Der Wert in 0x2983:0 wirkt beim Setzen der Ist-Position additiv auf 0x6064:0
0x2830:0	Inverter-Steuerwort	Bit 5 = FALSE/TRUE : Der Wert aus 0x2983:0 wird in die Ist-Position 0x6064:0 übernommen bzw. mit dieser verrechnet.
0x6040:0	CiA-Steuerwort	Bit 5 = FALSE/TRUE : Der Wert aus 0x2983:0 wird in die Ist-Position 0x6064:0 übernommen bzw. mit dieser verrechnet.

Tipps:

Überprüfung, ob 0x6064:0 der realen Geberposition ohne verrechneten Offset entspricht.

Beim Resolver
Der online angezeigten Wert in Ist-Position Läuferwinkel 0x2DDE:0 multipliziert mit 32 muss dem Wert aus Ist-Position 0x6064:0 entsprechen (mit wenigen Inkrementen Toleranz + bei Default 0x608F:1 = 16Bit).

Beim Hiperface Absolutwertgeber
Der online angezeigten Wert in Einst. Motorgeber (HIPERFACE): Ist-Position (Rohdaten) 0x2C41:6 multipliziert mit k muss dem Wert aus Ist-Position 0x6064:0 entsprechen (mit wenigen Inkrementen Toleranz + bei Default 0x608F:1 = 16Bit).

Encoder Typ	Auflösung 0x2C41:6	k
AM1024	15 Bit	2
AM512	14 Bit	4
AM128	12 Bit	16

Löschen von unpassenden Rekonstruktions-Informationen

Um sicher zu sein, dass bei nicht fabrikneuen Servoumrichtern keine unpassenden Rekonstruktions-Informationen im Grundgerät gespeichert sind, können diese mittels Ausführens des Achsbefehls ‚Reset position to native value' (0x2822: 40 oder 41) gelöscht werden. Hiermit wird die Rohposition des angeschlossenen Absolutwertgebers in 0x6064 übernommen und gespeicherte Offsets werden zu null gesetzt.

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