von Urs Kafader, Maxon Motor POS ist eine Familie modular aufgebauter, digitaler Positioniersteuerungen nach CANopen Standard für DC- und EC-Motoren mit Inkrementalencoder im Leistungsbereich von 1 bis 700 Watt. Sie bieten den Betrieb im Positions-, Geschwindigkeits- und Stromregel-Modus und können per Softwarekommandos für den Betrieb mit DC-Motoren und EC-Motoren konfiguriert werden. Eine Vielzahl von Betriebsmodi ermöglicht den flexiblen Einsatz in verschiedensten Antriebssystemen der Automatisierungstechnik und Mechatronik. EPOS komplett überarbeitet Die EPOS2 50/5 ist die Weiterentwicklung der erfolgreichen EPOS-Familie, völlig überarbeitet und mit erweiterter Funktionalität, aber trotzdem kompatibel mit dem bestehenden Programm. Mit bis zu 50VDC Versorgungsspannung und 5 A Dauerstrom – oder 250 W Dauerleistung – schließt diese neue Positioniersteuerung die Lücke im Leistungsbereich zwischen 120 und 700W. Eingebaute Drosseln ermöglichen den problemlosen Betrieb, selbst mit niederimpedanten Motoren. Bei bürstenlosen EC-Motoren wird eine sinusförmige Stromkommutierung und Space Vektor PWM verwendet. Daraus folgen: hoher Motorwirkungsgrad, kleines Momentenrippel und geringes Motorgeräusch. Der verwendete 32-bit Digital-Signal-Prozessor erlaubt eine hohe Rechenleistung. Zusammen mit dem zusätzlichen Speicher ergeben sich Motion Control Funktionalitäten vom Besten. Komplexe mathematische Algorithmen werden effizienter ausgeführt und ermöglichen noch bessere regeltechnische Eigenschaften. Kommunikation läuft über Standardprotokolle Die Motion Controller der EPOS-Familie entsprechen dem CANopen Standard CiA DS-301 und DSP-402. Die Kommunikation zwischen allen CAN Busteilnehmern, insbesondere mit dem übergeordneten Master, sowie sämtliche Motion-Control-Funktionen der Antriebe sind mit diesen Standardprofilen definiert; zum Beispiel alle möglichen Positioniermodi, Referenzierungsarten und die Achssynchronisation. Damit lassen sie sich einfache in bestehende CANopen Systeme integrieren. Außerdem sind sie kompatibel zu Produkten anderer Antriebshersteller und können mit weiteren CANopen Modulen vernetzt werden. CANopen wird bekanntlich von allen maßgeblichen SPS-Herstellern unterstützt. Dieser Datenbus hat sich durch seine enorme Verbreitung im Automobilbereich auch eine sehr starke Position als Feldbus und Gerätebus in der Automatisierungsindustrie gesichert. Es zeichnet sich durch gute Leistungsfähigkeit für motion control Anwendungen, höchste Zuverlässigkeit, Sicherheit und niedrigste Anschaltkosten pro Busknoten aus. Alternativ sind die EPOS-Controller über die serielle USB Schnittstelle und RS232 ansteuerbar. Ein weiteres Feature dieser beiden seriellen Schnittstellen ist, dass standardmäßig ein Protokollwandler (Gateway) RS232, respektive USB zu CANopen implementiert ist. Dies ermöglicht eine Vernetzung von Antrieben auch über die seriellen Schnittstellen. Jedes EPOS Modul kann ohne Konfiguration sofort als Gateway eingesetzt werden. Dies vereinfacht zudem die Diagnose von allen Achsen in einem CAN Netzwerk. Detaillierte Informationen zu dieser überaus interessanten Funktion sind in den entsprechenden Application Notes beschrieben. Pfadgenerator berechnet Positionen eigenständig Die EPOS Motion Controller sind Punkt-zu-Punkt Positionierantriebe, was bedeutet, dass die Bewegungen immer vom Start- zu einem Zielpunkt hinführen. Zwischenpositionen werden vom Pfadgenerator der EPOS eigenständig berechnet, wobei das gewählte Bewegungsprofil und die Parameter Beschleunigung und maximale Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Typische Anwendungen mit unabhängigen Achsen sind das Verstellen von Anschlägen in komplizierten Bearbeitungsmaschinen, Sortiermaschinen oder Produktionsmaschinen. Mit einem geeigneten CAN-Master und etwas Programmieraufwand können auch synchron verkoppelte Mehrachsensysteme mit zwei bis etwa sechs Achsen pro CAN Bus aufgebaut werden. Typische Anwendungen dafür sind Wickelmaschinen, Druckmaschinen, elektronische Getriebe, Kurvenscheiben und Roboter. Bei dynamischer Synchronisation mit kurzen Zykluszeiten von wenigen Millisekunden stößt man allerdings sehr schnell an die Grenzen der Kapazität des Bussystems. Da der Abgleich verschiedener Achspositionen im Master geschieht, verlangt die Punkt-zu-Punkt-Positionierung das ständige Versenden von Positionierbefehlen und Auslesen der Positionen der verschiedenen Achsen. Hier hilft der „Interpolated Position Mode", der neu in der EPOS2 implementiert wurde. Die Bewegung wird für mehrere Achsen im Voraus in Form von Stützpunkten (Position, Geschwindigkeit, Zeit) parametriert und in die Motion Controller geladen. Zwischen den Stützpunkten interpolierten die verschiedenen Achsen selbständig und arbeiten das Bewegungsprofil zeitsynchron ab. Damit ist die EPOS2 in der Lage, eine durch Stützpunkte vorgegebene Bahn abzufahren. Mit einem geeigneten Master können sowohl koordinierte Mehrachsbewegungen als auch beliebige Profile in einem 1-Achssystem ausgeführt werden. Die EPOS-Familie ist mit diversen frei konfigurierbaren digitalen und analogen Ein- und Ausgängen versehen, die es erlauben, die in der Antriebsperipherie anfallenden Signale direkt einzulesen und eine Funktionalität zuzuweisen, wie zum Beispiel als Referenz- oder Endschalter. Die digitalen Eingänge der EPOS können so konfiguriert werden, dass beim Auftreten einer positiven oder/und negativen Flanke eines Einganges der aktuelle Positionswert gespeichert wird, sogenannte Capture-Eingänge oder Position-Marker. Ähnlich können die digitalen Ausgänge der EPOS2 als Trigger-Ausgang oder Position Compare eingestellt werden: Bei einem gewählten Positionswert wird ein digitales Signal ausgegeben. Bei der neuen EPOS2 wurde speziell auf Störsicherheit und wirksamen Schutz gegen elektromagnetische Störsignale geachtet. Die digitalen Ein- und Ausgänge sind entsprechend optoentkoppelt ausgeführt. Ebenfalls stehen zusätzlich vier schnelle differentielle Eingänge nach RS422 zur Verfügung, die viele Möglichkeiten der Signalverarbeitung zulassen. Weiter sind analoge Eingänge verfügbar, die dank den 12-bit Analog-Digital-Wandlern eine hohe Auflösung und somit eine gute Qualität der analogen Signalerfassung erreichen. Daten von Achsen zuverlässig übernehmen Zur Konfigurierung, Inbetriebnahme und für das Autotuning von Reglerparametern steht ein Windows-basiertes, intuitiv bedienbares grafisches User Interface, das EPOS-Studio, zur Verfügung. Verschiedene Wizards (elektronische Assistenten) und Funktionen helfen, den Antrieb problemlos in Betrieb zu nehmen. Sie unterstützen beispielsweise bei der Konfiguration des Antriebs sowie der Ein- und Ausgänge und bei der Sicherung und dem Klonen der Parametern von Antriebsachsen. Dank dem eingebauten „Data Recorder" lassen sich dynamische Signale einfach abbilden und analysieren. Völlig neu gestaltet wurde die Funktionalität „Regulation Tuning", die dem Anwender ein wirksames und zeitsparendes Hilfsmittel für die optimale Einstellung sowohl der Strom-, als auch der Geschwindigkeits- oder Positionsregelung in die Hand gibt. Die Bedienungsanleitungen und die Software können kostenlos von der Website des Unternehmens herunter geladen werden.