Motion Control für
Einsteiger – maxon erleichtert den Start

Motion Control für Einsteiger – maxon erleichtert den Start
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Der Inhalt des EPOS2 P Starter Kit Koffers. Grundplatte mit EPOS2 P, Motor mit Encoder, Leiterplatte mit Schaltern, LEDs und Poti, Netzgerät.
09.02.2015 | Motion Control vereinigt diverse Disziplinen, von Mechanik und Elektronik über Aktuatoren (Motoren) und Sensoren bis hin zum Softwareprogramm, welches alles regelt und überwacht. Wer sich mit dieser Thematik auseinandersetzen will, braucht eine einfache Einstiegshilfe.

Das maxon EPOS2 P Starter Kit von maxon - ursprünglich als Einstiegshilfe für Neukunden gedacht - zeigt an einem bezahlbaren und überschaubaren System die Eigenschaften des Motion Controllers praxisnah und realistisch auf. Alles, was es für professionelle Motion Control nach gängigen Industriestandards braucht, ist in kompakter Form vorhanden. Darüber hinaus ist die kleine Leistung ein Vorteil, da man gefahrlos experimentieren kann. Damit eignet sich das Starter Kit hervorragend als Testobjekt für Seminare und Kurse; der perfekte Einstieg ins Thema.


Als Orientierungshilfe dieser Entdeckungsreise dient das neue Lehrbuch „Motion Control für Einsteiger“. Zielgruppe sind Personen, die zum ersten Mal mit Positioniersteuerungen in Kontakt kommen oder auch Fachspezialisten in interdisziplinären Entwicklungsteams. Insbesondere Personen, die nicht alle Aspekte der Mechatronik in ihrem Ausbildungsrucksack mitbringen, müssen ein Grundverständnis für Antriebssysteme entwickeln. Sie lernen etwa, dass die Positioniergenauigkeit von vielen Faktoren abhängt: von der Auflösung des Positionssensors, von mechanischen Toleranzen und Spiel, von der elektrischen Leistung und den Reglereinstellungen sowie von Reibung und Lastträgheit.

Praxis vor Theorie

Praxis vor Theorie
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Farbigen Kästchen enthalten Hintergrundinformationen über Motion Control und Programmierung sowie Aspekte über das verwendete System.

Im Zentrum des Lehrbuches steht die experimentelle Herangehensweise. Statt zuerst den theoretischen Hintergrund zu erklären und diesen dann an Beispielen anzuwenden, steht hier an erster Stelle das praktische Erproben an einem maxon EPOS2 P Positioniersystem. Die relevanten Motion Control Prinzipien werden erklärt, wenn sie im Ablauf der übungen und praktischen Anleitungen auftreten. Dazu dienen farbig hinterlegte Einschübe.


Das Lehrbuch identifiziert und definiert die Rolle, das Verhalten und die Interaktion der verschiedenen Elemente eines Antriebssystems. Dazu braucht man den jeweiligen internen Aufbau und die grundlegenden Arbeitsprinzipien nur beschränkt zu kennen. Meist reicht eine Black-Box-Betrachtung. Welche Ausgaben werden für vorgegebene Eingangsgrössen erzeugt und welche Parameter beeinflussen die Ausgabe? Wie eine Vorsteuerung im Regler implementiert sein muss, braucht nicht erklärt zu werden; wichtig ist das zugrunde liegende Konzept, und wie sich die Parameter während des Tunings verändern.


Ein weiteres Thema von „Motion Control für Einsteiger“ ist die in der maxon EPOS2 P Positioniersteuerung enthaltene SPS. Der Fokus der Programmierung liegt aber auf den Motion Control Aspekten. Deshalb ist dieser Teil auch als Einführung zur Programmierung von Motion Control zu verstehen, und nicht als vollständiger SPS Programmier-Lehrgang.

Motion Control: Vorbereitung

Motion Control: Vorbereitung
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EPOS2 ist eine modular aufgebaute Positioniersteuerung. Sie eignet sich für DC und EC-Motoren mit Encoder im Leistungsbereich von 1 bis 700 Watt.

Das Lehrbuch konzentriert sich in den beiden ersten Teilen auf den Motion Controller, der über das EPOS Studio als Mastersystem angesteuert wird. Nach einer Einführung bereitet das Kapitel 2 das Motion Control System auf die darauf folgenden übungen vor. Die Eigenschaften von Motor und Encoder müssen definiert und der Regelkreis eingestellt werden.


Die weiteren Kapitel erforschen die verschiedenen Betriebsmodi des Reglers mit praxisnahen Schritt-um-Schritt übungen: Positionieren, Referenzfahrt, Drehzahl- und Stromregelung. Anschliessend wird die Funktionsweise der zugehörigen Ein- und Ausgänge untersucht. Den Abschluss bilden einige spezielle Betriebsmodi, die nicht auf die Online-Kommandierung zurückgreifen.

 


Einfache Programmierung


Das SPS-Programm als übergeordnetes System wird im dritten Teil, nach einem kurzen Intermezzo über die Grundzüge von CANopen, behandelt. Denn die EPOS2 P ist ein CANopen Gerät. Oder genauer: es sind zwei CANopen Geräte, ein IEC-61131-programmierbares Gerät und ein Motion Controller. Das Intermezzo macht mit dem wichtigen Konzept CANopen Device vertraut. Dieses Verständnis hilft bei der Programmierung.


Das Ziel des dritten Teils von „Motion Control für Einsteiger“ ist dann das Schreiben eines einfachen SPS-Programms zur Prozesskontrolle eines Antriebs. Dazu wird der Leser zuerst in das Programmierwerkzeug und den SPS-Programmierstandard IEC 61131-3 eingeführt. Schritt für Schritt wird ein erstes kleines SPS-Programm erarbeitet, im weiteren Verlauf ausgebaut und mit eigenen Funktionsbausteinen erweitert - und natürlich immer wieder am Starter Kit ausgetestet.

 


Zusammenfassung


„Motion Control für Einsteiger mit maxon EPOS2 P“ ist ein praktischer Leitfaden in die Welt der geregelten Antriebe. Die grundlegenden Konzepte können am realen System direkt erfahren werden. Obwohl die übungen auf das konkrete System abgestimmt sind, dürfte der Transfer auf andere Systeme leichtfallen, da die grundlegenden Konzepte systemneutral erläutert werden.

Das Lehrbuch kann auf www.maxonmotor.ch bestellt werden; sinnvollerweise zusammen mit dem EPOS2 P Starter Kit. Das Buch steht auch elektronisch als Download zur Verfügung.


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