Positioniersteuerungen EPOS2 – kompakte Steuerungen mit CANopen-Schnittstelle für Kleinantriebe

Obwohl als Feldbus und mit Leitungslängen von mehreren Metern konzipiert, genießt der CAN-Bus heute auch eine hohe Akzeptanz als Kommunikationsbus innerhalb kompakter Maschinen und Apparate.

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Durch die anhaltende Miniaturisierung der Elektronik, aber auch durch die Steigerung der Leistungsdichte von elektrischen Antrieben können viele Maschinen und Apparate heute deutlich kompakter gebaut werden als noch vor einigen Jahren. Und durch den Einsatz von Feldbussen, wie dem CAN-Bus, bleibt der Verkabelungsaufwand sehr gering, selbst bei zunehmender Anzahl von Sensoren und Aktoren.

Auch bei hohem Preisdruck für Maschinen kann sich der Einsatz eines Feldbusses lohnen. Speziell der CAN-Bus ist als kostengünstiger Bus bekannt, nicht zuletzt aufgrund der Verfügbarkeit einer großen Zahl von Mikrocontrollern und Prozessoren mit integrierten CAN-Controllern. Die Verwendung des standardisierten CANopen-Protokolls nach CiA 301 und auch der gerätespezifischen Profile wie CiA 402 verringert den Entwicklungsaufwand für die Steuerungssoftware erheblich.

Zusätzlich erhöht sich die Flexibilität für die Entwickler, da einzelne Komponenten ohne größere Änderungen ausgetauscht werden können. Wird z.B. ein Schrittmotor mit zugehöriger Steuerung durch einen DC-Motor mit einer Steuerung eines anderen Herstellers ersetzt, ändert sich die Steuerungssoftware der Maschine kaum, weil bei der Verwendung von CANopen-Profilen beide Antriebssysteme auf dem CAN-Bus fast gleich erscheinen.

So wie die Größe von elektrischen Antriebssystemen und auch die Kosten sinken, so steigen die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und den Funktionsumfang kontinuierlich. Auch wird es selbst bei kleinen Geräten immer wichtiger, die einzelnen Antriebe miteinander zu synchronisieren, um so komplexere Bewegungsabläufe realisieren zu können.

Neben der Vorstellung neuer, kompakter CANopen-fähiger Positioniersteuerungen zeigt dieser Beitrag verschiedene Möglichkeiten, wie sich die Bewegungen mehrerer Antriebe mit CANopen synchronisieren lassen. Als Anwendung wird eine miniaturisierte Highend-Robotersteuerung präsentiert.

EPOS2 – Steuerungen für Kleinantriebe mit hoher Performance

Für DC- und EC-Motoren mit 1 bis 700 W Nennleistung bietet maxon motor mit EPOS2 eine Familie von universellen Positioniersteuerungen an. Speziell für den Einsatz in kompakten Maschinen wurden die Steuerungen EPOS2 24/2 mit bis zu 48 W Nennleistung und für OEMs die EPOS2-Module-36/2-Steuerung mit 72 W Nennleistung entwickelt (Bild 1, oben).

Der Funktionsumfang dieser Steuerungen ist weitgehend identisch mit demjenigen der größeren EPOS2-Antriebssteuerungen. EC-Motoren können mit bis 100.000 U/min betrieben werden, und aufgrund der maximalen Encoder-Strichzahl von 2.500.000 Impulsen sind hochauflösende Encoder einsetzbar, wobei die Encoder-Eingangsfrequenz bis 5 MHz betragen kann. Als Kommunikationsschnittstellen bieten diese EPOS2-Steuerungen neben CANopen nach CiA 402 auch USB und RS232, sowie Gateway-Funktionen von USB oder RS232 zu CAN.

Auch diese Kleinsteuerungen unterstützen eine Vielzahl von Betriebsmodi, so etwa Position, Velocity oder Current Mode. Weiter finden sich Funktionen wie der Step/Direction Mode zur schrittweise geregelten Bewegung der Motorachse, oder der Master Encoder Mode zur Anwendung des Antriebs als elektronisches Getriebe. Mit der grafischen Benutzeroberfläche EPOS Studio lassen sich diese Steuerungen rationell parametrisieren und die Regler einstellen.

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