Doppel-Achs-Regler
Durch die rasant steigende Leistungsfähigkeit von µP und FPGA, bei günstiger Preisentwicklung, lag es auf der Hand, mit einer Prozessorplatine mehrere Leistungs-Endstufen anzusteuern. Die Ära der 2-Achs- und 3-Achs-Regler begann.
1. Generation Doppel-Achs-Regler
Die Vorteile eines 2-Achs-Reglers sind:
- geringerer Achs-Preis, da sich die Hardwarekosten der Prozessorplatine auf 2 Achsen umlegen lassen,
- beide Endstufen einen gemeinsamen Kühlkörper nutzen können (zusätzliche Kostenreduzierung),
- nur ein Gehäuse benötigt wird (zusätzliche Kostenreduzierung),
- der Verdrahtungsaufwand sinkt,
- und der Platzbedarf im Schaltschrank minimiert wird.
In der ersten Generation Doppel-Achs-Regler war die Aufteilung der Nenn- und Spitzenströme fest vorgegeben. Im folgenden Beispiel wird der Summen-Nennstrom von 10A auf zwei Achsen gleich verteilt, so dass Beiden, je 5A Nennstrom zugeordnet wird.
2-ACHS-REGLER
2. Generation Doppel-Achs-Regler
Man erkannte schnell, dass - egal wie man die feste Zuordnung wählt (50%-50% oder 30%-70%), immer eine Achse knapp oder die andere zu großzügig bemessen ist, weil die zwei anzutreibenden Motoren meist unterschiedlich sind.
Deshalb wurde Flexibilität geschaffen, indem man parametrierbare Doppel-Achs-Regler entwickelte, die sich je nach Bedarf splitten lassen.
Das setzt allerdings voraus, dass die eine Endstufe mindestens 50% und die Zweite mindestens 80% des Summenstroms dauerhaft liefern kann. Im Beispiel lassen sich jetzt 10 A auf 50%-50%, 40%-60%, 30%-70% oder 20%-80% splitten. Der Kühlkörper ist nach wie vor auf 10A dimensioniert.
3. Generation Doppel-Achs-Regler
Gerade bei Handling-Achsen oder in der Verpackungsmaschine bewegen sich die Achsen oft nicht gleichzeitig. Horizontale Positionier-Achsen benötigen im Stillstand nahezu keinen Strom. Fahren zwei horizontale Achsen immer abwechselnd, kann der Projekteur einen "Gleichzeitigkeits-Faktor" berechnen. Ist die Gleichzeitigkeit < 0,60 darf man zwei 8A-Motoren an den Doppel-Achs-Regler mit 10A Summenstrom anschließen.
Das setzt jedoch voraus, dass beide Endstufen mindestens 80% des Summenstroms dauerhaft liefern können. Der Kühlkörper ist nach wie vor auf 10A dimensioniert.
Eine zusätzliche I² x t Überwachung für den Summenstrom überwacht die Gesamtauslastung beider Achsen und schützt die Leistungs-Endstufen vor Überhitzung, falls die Gleichzeitigkeit in einem untypischen Betriebszustand nicht gegeben wäre.
Wer sich für dieses Thema näher interessiert, kann sich die EXCEL-Studie downloaden:
02.09.2017 Roland Fetzner