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Erweiterbares Antriebskonzept

Mikrokontroller übernimmt Motormanagement und Kommunikation Profil
Erweiterbares Antriebskonzept

Aufgrund des modularen Aufbaus kann der PS-AMS steigenden Anforderungen angepasst werden
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Der PS-AMS ist ein vollelektronisches Managementsystem für elektrische Stellantriebe. Das Herzstück der Steuerung bildet ein Mikrokontroller, der sowohl das gesamte Motormanagement wie auch die Kommunikation mit der Außenwelt übernimmt. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau sichergestellt, dass die Antriebe ständig den steigenden technischen Anforderungen angepasst werden können.

Dipl.-Ing. Günter Denz

Aufgrund des All-in-One-Konzeptes und der freien Konfigurierbarkeit des Stellantriebes sind die Geräte von PS-Automation überall einsetzbar. Mit nur einem Antrieb kann somit eine simple Auf-Stop-Zu-Anwendung ebenso wie eine High-Tech-Regelung mit höchsten Anforderungen realisiert werden. Das bedeutet nicht nur ein besseres Regelverhalten, sondern gleichzeitig eine einstellbare Stellgeschwindigkeit, herunter bis zu 50% der nominellen Antriebsgeschwindigkeit.
Bisher waren elektrische Antriebe meist dafür bekannt, dass sie langsam arbeiten. Sobald geringe Stellzeiten gefordert wurden, musste auf die möglicherweise teurere Alternative eines pneumatischen Antriebskonzeptes ausgewichen werden; teuer wegen der zusätzlichen Bereitstellung der nötigen pneumatischen Hilfsenergie. Ein PS-AMS beinhaltet keinen Synchron- oder Asynchron-Motor, sondern einen einfachen DC-Motor. Durch diese Motoren, die direkt von der Antriebselektronik gesteuert und überwacht werden, ist es nun möglich, Antriebe mit hohen Stellgeschwindigkeiten zu bauen – zum Beispiel eine Stellgeschwindigkeit von bis zu 5 mm/s bei einer Stellkraft von 4,5 kN oder für einen 90°-Schwenkantrieb mit 100 Nm eine Schließzeit von 9 s.
Anwendungsbeispiel
In einer räumlich weit verzweigten Anlage soll eine kostengünstige, weitgehend autark arbeitende Temperaturregelung aufgebaut werden. Für diese Aufgabe eignet sich ein intelligenter Antrieb der Baureihe PS-AMS. Um die grundsätzliche Aufgabe der Regelung zu übernehmen, wird ein 3-Leiter-Temperatursensor (0…20 mA) direkt am Antrieb angeschlossen. Durch den integrierten Prozessregler entfallen die Kosten der Kabelführung quer durch die ganze Anlage hin zur Leitwarte. Das einzige Signal, das der Antrieb von der Leitwarte benötigt, ist eine Sollwertvorgabe für den Prozess. Alternativ kann diese Vorgabe aber auch mit Hilfe einer Festwertvorgabe am Antrieb erfolgen.
Einige vor- oder nachgelagerte Prozesse dieser Temperaturregelung sind kritisch und verlangen bei bestimmten Betriebsbedingungen (Übertemperatur des Vorlaufs, zu hohes Niveau im Kessel, Überdruck usw.) ein sofortiges Schließen des Ventils und damit eine Notabschaltung des Prozesses. Dies war bisher nur über die übergeordnete Leitwarte machbar. Durch den im Antrieb integrierten Fail-Safe-Eingang lässt sich dieses Problem jedoch vor Ort lösen. Sobald an diesem Eingang ein Signal anliegt, fährt der Antrieb in eine frei programmierbare, vorgegeben Position und damit die Anlage in den gewünschten sicheren Zustand.
Binäreingänge
Für Wartungsarbeiten können dem analogen Sollwert Maximalsignale auf den binären Eingängen übergeordnet werden. Dadurch lässt sich durch einfaches Schalter umlegen der Antrieb in eine bestimmte Position fahren (Zu- oder Auf-Richtung). Sind die Wartungsarbeiten beendet, fährt der Antrieb per Schalterdruck wieder auf den vorgegebenen Sollwert zurück.
Mit diesen Binäreingängen ist es auch möglich, eine Anlage anzufahren. Soll beispielsweise eine Trocknungswalze beim Anfahren der Anlage ganz sanft erwärmt werden, wurde dies bisher durch manuelles Verstellen an einem Antrieb gemacht. Mit dem PS-AMS wird einfach der Sollwerteingang auf 4…20 mA parametriert. Sobald das Sollwertsignal unterhalb von 4 mA sinkt, meldet der Antrieb zunächst einmal Drahtbruch. Darüber hinaus befindet sich das Gerät auch automatisch im Steller-Modus. Das heißt, der Antrieb kann mit dem binären Auf-Stopp-Zu-Signal im Hub verfahren werden, ganz wie bei einem konventionellen Antrieb. Sobald der gewünschte Betriebszustand in der Anlage erreicht wird, hier die richtige Temperatur der Walze, schaltet man den Sollwert des Antriebes ein ( u003E 4 mA) und der Regler beginnt sofort zu arbeiten.
Funktionale Daten
• Non-intrusive Einstellung des Antriebs, das heißt alle Einstellungen werden via PC, Handprogrammiergerät oder Ortsteuerung vorgenommen. Die ventilspezifischen Einstellungen werden mittels automatischer Initialisierung vom Antrieb gemessen und erfasst.• Einstellbare maximale Stellgeschwindigkeit• Einstellbare maximale Stellkraft/Stellmoment• Aufzeichnung verschiedenster Messwerte und Parameter zur Auswertung/Diagnose• Korrektur der bestehenden Ventilkennlinie durch den Antrieb• Integrierter Prozessregler mit Anschluss von 2- oder 3-Leiter-Sensor• Integrierter PI-Stellungsregler (schnell bei großen Regelabweichungen, langsam und genau bei kleinen Abweichungen)
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