Sinamics S110 CU305 Servo - Ansteuerung Festfrequenz über Klemmen

[Holzmichl]

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Hallo zusammen,

ich hab eine Anforderung für eine Optimierung einer Prüfpresse.
Hier ist aktuell ein ganz normaler ASM verbaut mit einem älteren Sinamics G110.
Ansteuerung ist total simpel per Klemmen für 4 Festfrequenzen und Auf/Ab über eine Siemens Logo.
Aktuell sind 4 Drehzahlstufen mit 8Hz / 20 Hz / 40 Hz / 60Hz.
Das Ganze hat 1,1kW bei einphasiger Einspeisung.

Die Optimierung soll dahin gehen, dass für einen neuen Prüfzyklus eine sehr niedrige Geschwindigkeit gefahren werden soll.
Wunsch wäre eine Drehzahl mit Ansteuerung 0,4Hz im Prüfzyklus unter Last und möglichst hoher Gleichmäßigkeit.
Die absolute Kraft soll nicht geändert werden, sondern nur der Drehzahlstellbereich drastisch nach unten.

Mein erster Vorschlag wäre gewesen, den Antrieb gegen einen Sinamics 1FG1-Synchronservo-Getriebemotor mit Pnenn ca 0,3kW, DriveCliq-Geber und komplett anderer Übersetzung zu tauschen. Drehmoment wäre identisch, nur der Stellbereich extrem erweitert. Lastbetrieb ist jetzt auch nur im Bereich der 8Hz und 20Hz gefahren worden.
Dann brauche ich aber für das Ansteuern des Antriebs einen Sinamics S110 und hier weiß ich nicht, ob man den so parametrieren kann, dass der Servo-FU nur als dummer Drehzahlsteller mit Drehzahlregelung mit Geber fungieren kann. Einen CU250S-Kopf kann ich leider nicht mit Synchronservo einsetzen, sonst wärs ja einfach...

Ob ein Asynchron-Motor mit Geber das passende Ergebnis bringt bei immer noch nur ca 1Hz bin ich skeptisch...

Thermisch gibt es überhaupt kein Problem. Der Zyklus selbst ist kurz und völlig easy.

Ich hoffe mir kann hier jemand einen Tipp geben. Noch bin ich offen mit der Entscheidung.

Besten Gruß
Michl

 

[maxder2te]

Prinzipiell sollte es möglich sein, den Antrieb als reinen Drehzahlsteller einzusetzen.

Generell hast du das Problem, dass die G-Serie nach meiner Erfahrung nur Senorless Vector Control beherrschen - egal ob synchron oder asynchron. D.h. ein Geber auf den Asynchronmotor wird dich nicht weiterbringen weil das Stromregelverfahren wohl zu ungenau wird. Wechsel auf einen S110 Steuerkopf muss vorher geprüft werden, weil nicht jedes PM mit jedem Ausgabestand der CU zusammenspielt.

Was ich aber in den Jahren gelernt habe ist, dass sich asynchronmotoren im unteren Drehzahlbereich feiner regeln lassen, da sie kein Polrasten haben.

Ich würde an deiner Stelle mal mit dem vorhandenen Motor + Geber und mit einem neuen Umrichter aus der S-Serie ansetzen.

 

[Holzmichl]

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Danke für die schnelle Antwort Max.
Der CU250S-Kopf kann als G120-Umrichter schon Drehzahlregelung mit Geber und bei Bedarf sogar integriertem EPOS (nehme ich prinzipiell gern in einfachen Positionieranwendungen)
Das PM kommt neu, daher sehe ich darin kein Problem. Allerdings ist es baulich leider nicht möglich am aktuellen Motor einen Geber nachzurüsten. Also entweder integriert wie die EI8C von SEW am ASM oder einen neuen Servo, der prinzipiell ja kleiner baut.

 

[maxder2te]

Ich denke dann hast du deine Lösung ja schon.
Meine letzten Begegnungen mit dem Thema Polraster gehen schon > 15 Jahre zurück. Da spielte sich das Ganze im Bereich 0,2-1,2 U/Min ab mit vierpoligigen Motoren, also < 0,02 Hz.

Da spielt die nutzbare Auflösung des Gebers arg mit hinein. Ein EI8C mit seinen 1024 TTL Spuren vierfachausgewertet würde bei 0,4 Hz an einer vierpoligen Maschine und einem Drehzahlregeltakt von 0,5 ms pro Abtastung nur 0,4 Inkremente.
Ich empfehle dir also bei der Auflösung des Gebers nicht zu sparsam zu sein.

 

[Holzmichl]

Auf dem regulären Weg würde ich wahrscheinlich die CU250S mit HTL-Geber verwenden und wäre glücklich, da die Lastanforderung in dem niedrigen Drehzahlbereich als eher niedrig einzustufen ist und nach einem Test bei uns im Haus mit dieser Motor-Geber-FU-Kombination wunderbar auch 15 U/min am Motor gefahren werden können (= 0,50 Hz) unter Last.
(Prüfpresse hat eine max Kraft von 50kN und in dem Drehzahlbereich brauchen wir wahrscheinlich 500N, also ein hundertstel der maximalen Kraft)

Heut früh ist mir aber eine andere Idee gekommen, die ich gern probieren würde und zur Diskussion stellen:
Rein von der Theorie her müsste meine Anwendung auch mit einem Siemens VSD4000 Synchron-Reluktanzmotor darstellbar sein, der ja mangels Motorschlupf auch bei sehr niedrigen Drehzahlen gut laufen sollte ohne Drehzahlrückführung...
Wäre meine erste produktive Erfahrung mit dieser Technik. Und hier könnte ich auch wunderbar testen ohne jeglichen Zeitdruck.

Ob sich für die Frage ein eigenes Thema lohnt, weiß ich aber nicht.

 

[zako]

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Auf dem regulären Weg würde ich wahrscheinlich die CU250S mit HTL-Geber verwenden und wäre glücklich, da die Lastanforderung in dem niedrigen Drehzahlbereich als eher niedrig einzustufen ist und nach einem Test bei uns im Haus mit dieser Motor-Geber-FU-Kombination wunderbar auch 15 U/min am Motor gefahren werden können (= 0,50 Hz) unter Last.
(Prüfpresse hat eine max Kraft von 50kN und in dem Drehzahlbereich brauchen wir wahrscheinlich 500N, also ein hundertstel der maximalen Kraft)

Also Du bist nur drehzahlgeregelt (also brauchst kein einstellbares Drehmoment). Mit einem HTL / TTL dreht er auch bei einem Hz sauber. Die Aussage von Maxder2te deckt sich mit den allgemeinen Empfehlungen dass man schon pro Stromreglerabtastzeit eine neue Geberinformation bekommen sollte. Auf der anderen Seite ist das bei einigermaßen konstanter Drehzahl gar nicht so kritisch. Da gibt es Verfahren wie Impulszeitmessung etc. Der Vector kann bei passiven Lasten durchaus bis 0 Hz ohne Modellumschaltung.

Heut früh ist mir aber eine andere Idee gekommen, die ich gern probieren würde und zur Diskussion stellen:
Rein von der Theorie her müsste meine Anwendung auch mit einem Siemens VSD4000 Synchron-Reluktanzmotor darstellbar sein, der ja mangels Motorschlupf auch bei sehr niedrigen Drehzahlen gut laufen sollte ohne Drehzahlrückführung...
Wäre meine erste produktive Erfahrung mit dieser Technik. Und hier könnte ich auch wunderbar testen ohne jeglichen Zeitdruck.

Ja ist auch meine Erfahrung (solang man ca 40% unterhalb des Nennmoments ist) wird der auch ohne Motorgeber nicht wegkippen. Die Drehzahlgenauigkeit auch ohne Geber ist beim Synchronreluktanzmotor schon super (Aussagen hierzu gibt es im Anwendungsbeispiel zum geberlosen Positionieren). Mit S120 Booksize oder dem neuen G220 kann man mit Spannungspulsverfahren (ARC - advanced reluctance control) auch geberlos ähnliche Genauigkeit und Robustheit wie Betrieb mit Geber erreichen. Dieses Verfahren greift gut beim Reluktanzmotor, oder dem neuen 1FZ- Synchronmotor oder den großen 1FW4 Torque- Motoren.