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O+P Fluidtechnik 10/2016

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O+P Fluidtechnik 10/2016

STEUERUNGEN UND

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL ELEKTRONISCHE LEISTUNGSVER- STÄRKER BEREIT FÜR INDUSTRIE 4.0 Ulrich Walter In den vergangenen Jahrzehnten haben elektronische Leistungsverstärker die Weiterentwicklung von Hydraulik und Steuerungstechnik vorangetrieben. Eins ist aber bis heute immer gleich geblieben, die Standardansteuerung dieser Leistungsverstärker ist analog. Ist es nicht Zeit, dies zu ändern? Autor: Ulrich Walter, Geschäftsführer der W.E.St. Elektronik GmbH in Niederkrüchten Elektronische Leistungsverstärker sind ein notwendiges Übel zur Steuerung von Proportionalventilen, werden manche denken. Auf der anderen Seite sind es aber auch die Komponenten, welche die Weiterentwicklung in der Hydraulik und der Steuerungstechnik vorantreiben. Betrachtet man die Entwicklungsgeschichte dieser Produkte, so begann es in den 1970er Jahren mit voluminösen Geräten und viel Verlustleistung. Später in den 1980ern verschwanden die großen Kühlkörper, und in den 1990ern konnten sie in die Proportionalventile (mal mehr und mal weniger gut gelungen) integriert werden. Nach 2000 begann dann ganz langsam die Digitalisierung der Leistungsverstärker. VOR- UND NACHTEILE VERSCHIEDENER BAUFORMEN Die heutigen Leistungsverstärker gibt es in vielfältigen Bauformen. Mal im klassischen Europakartenformat, mal als Snap-On Modul, mal als Steckerverstärker, mal integriert in Proportionalventilen (On-Board-Elektronik), aber auch integriert in verschiedenen SPSen. 52 O+P Fluidtechnik 10/2016

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN PWM-FREQUENZEINSTELLUNG Die PWM-Frequenzeinstellung wird bei vielen Produkten und Hydraulikherstellern auch als Dithereinstellung bezeichnet. Hierdurch kommt es oft zu Fehlinterpretationen. n Der Dither ist ein überlagertes Zittersignal (Brummsignal), wodurch die Hysterese des Ventils reduziert wird. n Das Zittersignal wird durch einen Wechselstromanteil im PWM-Signal generiert. Dies kann direkt durch das PWM-Signal erfolgen oder durch ein von der PWM-Frequenz unabhängiges amplitudenmoduliertes Signal, das über die Frequenz und die Amplitude an das Ventil angepasst wird. n Endstufen mit niedrigen PWM-Frequenzen, typisch < 300 Hz, generieren das Zittersignal direkt. n Endstufen mit hohen PWM-Frequenzen, typisch > 2000 Hz, benötigen einen zusätzlichen Dither. Welcher der beiden Lösungsansätze der bessere ist, hängt im Wesentlichen vom Ventil ab. Niedrige PWM-Frequenzen haben den generellen Nachteil, dass es zu einem relativ trägen Verhalten bei der Ventilansteuerung kommt und gleichzeitig eine zusätzlich große Totzeit durch die PWM-Frequenz (100 Hz entspricht 10 ms Totzeit) vorhanden ist. POINTIERT INDUSTRIE 4.0 STELLT NEUE HERAUSFORDE- RUNGEN AUCH AN LEISTUNGSVERSTÄRKER MIT DER ETHERCAT-SCHNITTSTELLE HÄLT DIE DIGITALISIERUNG EINZUG ÜBERSCHAUBARE KOSTEN DANK NEUER MIKROPROZESSORFAMILIE Je nach Anforderungen hat jede Bauform ihre Vor- und Nachteile. Auf breiter Ebene haben sich heute die On-Board-Elektronik und die Snap-On-Modultechnik durchgesetzt. Das Europakartenformat ist durch den mechanischen Aufbau bedingt zu teuer, Steckerverstärker sind relativ einfach aufgebaut, aber auch eine preiswerte Alternative zur On-Board-Elektronik (besonders bei einmagnetigen Ventilen). Die meisten Leistungsverstärker, die in SPSen integriert sind, haben diverse technische Einschränkungen, und die Einsatzmöglichkeit muss vorab genau beurteilt werden. Die On-Board-Elektronik erleichtert den Einsatz, da eine optimierte Elektronik zusammen mit dem Ventil als eine Einheit geliefert und somit eine Austauschbarkeit im Wartungsfall ohne Fachpersonal ermöglicht wird. Die Anschaffungskosten sind jedoch meist hoch, da die Elektronik und das Elektronikgehäuse auf kritische Umgebungsbedingungen hin ausgelegt sein müssen. Dasselbe gilt für 6+PE Stecker plus das typische 7-polige Kabel. Viele dieser On-Board-Elektroniken (abhängig vom Hersteller) bieten gleichzeitig eine Möglichkeit der kundenspezifischen Parametrierung. Steht die einfache Austauschbarkeit im Wartungsfall im Vordergrund, so sollte auf diese Möglichkeit verzichtet werden, da durch eine anwendungsspezifische Parametereinstellung der technische Vorteil der OBE konterkariert wird. Die Snap-On-Technik bietet das beste Preis-Leistungs-Verhältnis, die höchste Flexibilität und den besten Funktionsumfang, der heute für den Einsatz von Proportionalventilen wichtig ist. Neben dem platzsparenden Einsatz im Schaltschrank und der einfachen Verkabelung zum Ventil mit einem oder zwei DIN Würfelsteckern, der direkten und kurzen Verbindung zur SPS sind alle neueren Snap-On-Module digital aufgebaut und bieten eine erweiterte Funktionalität, wie sie mit der älteren, analogen Elektronik nicht möglich war. Ein weiterer und mit der wichtigste Vorteil der digitalen Realisierung besteht in der Möglichkeit, die Parametersätze zu speichern sowie zu drucken und so den Datenaustausch (besonders bei Serienanwendungen) zu erleichtern. UNIVERSELL UND ROBUST Nach fast 15 Jahren Erfahrung mit digitalen Leistungsverstärkern wurde die Baugruppe PAM-199-P der W.E.St. Elektronik GmbH als eines der universellsten und robustesten Geräte auf dem Hydraulikmarkt fertiggestellt. Konsequent entwickelt, um alle O+P Fluidtechnik 10/2016 53

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