Fahrprofiltabelle erstellen

Eine Fahrprofiltabelle enthält einheitenlose Positionswerte, die integraler Bestandteil des Geschwindigkeitsprofils beim Beschleunigungs- und Verzögerungsprozess eines Fahrauftrags sind. Ein Fahrprofil kann im Servoverstärker gespeichert und verwendet werden, um Beschleunigungen und Verzögerungen mit einer bestimmten Profilform durchzuführen.

Die Fahrprofiltabelle beschreibt die Form des Beschleunigungsprozesses, legt jedoch nicht fest, wie schnell im Rahmen des Fahrauftrags beschleunigt bzw. verzögert wird oder welche Zielgeschwindigkeit erreicht wird.

Beispiel für eine Fahrprofiltabelle

Unten ist eine beispielhafte Fahrprofiltabelle dargestellt:

Die Fahrprofiltabelle zeigt das Integral des Geschwindigkeitsprofils. Nachfolgend ist das Geschwindigkeitsprofil während des Beschleunigungs- und Verzögerungsprozesses dargestellt:

Die Ableitung der Fahrprofiltabelle wird anhand folgender Formel berechnet:

Wert_Geschwindigkeitsprofiln = Kundenprofil_Eintragn+1 - Kundenprofil_Eintragn

Einschränkungen Fahrprofiltabelle

Fahrprofiltabellen unterliegen folgenden Einschränkungen:

  1. Eine Fahrprofiltabelle benötigt eine sinnvolle Anzahl an Einträgen (für gewöhnlich 1.000 bis 4.000 Einträge, je nach Beschleunigungs- und Verzögerungszeit eines Fahrauftrags). Erstreckt sich ein Beschleunigungs- oder Verzögerungsprozess über mehr als die Hälfte der Positionsregelkreis-Abtastungen, die in Form von Einträgen in der Bewegungsprofiltabelle vorhanden sind, führt der Servoverstärker eine lineare Interpolation zwischen den einzelnen Einträgen der Fahrprofiltabelle durch.
  2. Die Fahrprofiltabelle muss eine gerade Anzahl Einträge enthalten. Der erste Punkt der Kundentabelle beginnt mit dem Wert 0, und der letzte Punkt muss den Wert 232-1 enthalten.
  3. Die Fahrprofiltabelle enthält Werte in aufsteigender Reihenfolge.
  4. Der folgende Eintrag in der Fahrprofiltabelle muss einen Wert von beinahe 231 enthalten.

    Beispiel 

    Angenommen, eine Bewegungsprofiltabelle enthält 1.000 Datenpunkte. In diesem Fall muss Punkt 1000/2+1 = 501 einen Wert von 231 = 2.147.483.648 beinhalten.

  5. Eine Fahrprofiltabelle muss auch während des Beschleunigungs- und Verzögerungsprozesses symmetrisch sein, wenn eine Fahrprofil-Interpolation benutzt wird.

Zur Veranschaulichung der Profilsymmetrie ist unten die Ableitung der Fahrprofiltabelle (Geschwindigkeitsprofil) dargestellt. Beachten Sie die Symmetrie entsprechend dem Geschwindigkeitsprofil.

Die linke Hälfte der Kurve beschreibt den Verlauf der Beschleunigung des Fahrauftrages. Die rechte Hälfte der Kurve beschreibt den Verlauf der Verzögerung des Fahrauftrages. Eine symmetrische Fahrprofiltabelle bedeutet, dass Bereich 1, Bereich 2, Bereich 3 und Bereich 4 dieselbe Größe haben.

Verschiedene Methoden zur Handhabung von Fahraufträgen in Tabellen

Allgemeine Erläuterungen zur Fahrprofiltabelle

Der Algorithmus zur Handhabung des Fahrauftrags aus der Fahrprofiltabelle ist für beide Methoden – standardmäßiger Kundentabellen-Fahrauftrag und interpolierter Tabellen-Fahrauftrag – derselbe. Das Schaubild unten zeigt einen grundlegenden Tabellenprofil-Algorithmus. Die Abbildung zeigt einen standardmäßigen Kundentabellen-Fahrauftrag.

Der Servoverstärker berechnet die Beschleunigungs- und Verzögerungszeit anhand der gegebenen Parameter des Fahrauftrags (siehe (see MT Parameters and Commands ) unter Annahme einer trapezförmigen Beschleunigungseinstellung (MT.ACC und MT.DEC). Die Formeln lauten:

Benutzen von IL.KACCFF mit Profiltabellen

IL.KACCFF kann mit Profiltabellen oder 1:1 interpolierten Fahraufträgen benutzt werden, solange das folgende Kriterium eingehalten wird:

(Acctime + Dectime) < (Anzahl_Tabellenpunkte/4000)

Wenn dieses Kriterium nicht erfüllt ist, erscheint eine Stromspitze bei 4kHz.

Profiltabellen-interpolierter Fahrauftrag

Die folgende Abbildung zeigt den Profiltabellen-interpolierten Fahrauftrag:

Die Profiltabellen-Interpolation eines alleinstehenden Fahrauftrages (der Fahrauftrag startet nicht automatisch einen Folgeauftrag) kann in drei Phase aufgeteilt werden:

  1. Phase I: Der Servoverstärker durchläuft innerhalb einer vorkalkulierten Beschleunigungszeit die erste Hälfte der Fahrprofiltabelle und erreicht schließlich die geforderte Zielgeschwindigkeit gemäß Fahrauftrag.
  2. Phase II: Der Servoverstärker fügt eine Phase konstanter Geschwindigkeit und ein prüft laufend, ob ein Bremspunkt überschritten wurde. Der Bremspunkt ist logischerweise die Zielposition minus die Verzögerungsdistanz.
  3. Phase III: Der Servoverstärker durchläuft die zweite Hälfte der Fahrprofiltabelle und erreicht schließlich die geforderte Zielposition, wenn die Geschwindigkeit auf Null sinkt. Der Schritt in die zweite Hälfte der Fahrprofiltabelle ist ein kritischer Punkt, der eine symmetrische Tabelle und den Wert 231 für den Eintrag number_of_table_points / 2 + 1 erfordert, wie im Abschnitt Einschränkungen Fahrprofiltabelle für eine Kundentabelle erläutert.

1:1 Interpolierter Fahrauftrag

Der 1:1 interpolierte Fahrauftrag ist sehr ähnlich zu handhaben wie der Profiltabellen-interpolierte Fahrauftrag mit nur wenigen geringfügigen Unterschieden.

  1. Der 1:1 Kundentabellen-Fahrauftrag verlässt nach einem Beschleunigungsprozess nicht die Tabelle und fügt ein konstantes Profil ein (Phase II im obigen Abschnitt). Die 1:1 Verarbeitung durchläuft innerhalb einer vorkalkulierten Zeit die gesamte Tabelle in einem Schritt und deckt dabei die erforderliche Distanz ab.
  2. In dieser Betriebsart ist kein fliegender Wechsel zwischen Fahraufträgen möglich, wenn der erste Fahrauftrag nicht abgeschlossen wurde.
  3. Das 1:1 Profil verwendet keine unterschiedlichen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte. Der AKD berechnet die Summe aus Beschleunigungs- und Verzögerungszeit und verwendet diese Gesamtzeit (total¬= MT.V/DRV.ACC+MT.V/MT.DEC) für den Fahrauftrag, wie in der folgenden Abbildung veranschaulicht. Sollte die Summe aus Beschleunigungs- und Verzögerungszeit für das Zurücklegen einer bestimmten Distanz zu kurz sein (dies würde eine zu hohe Spitzengeschwindigkeit zur Folge haben), wird die Gesamtzeit automatisch auf den erforderlichen Wert verlängert, um eine Überschreitung der maximal zulässigen Geschwindigkeit zu vermeiden (das Minimum von MT.V oder VL.LIMITP und VL.LIMITN).

Beachten Sie, dass Zielgeschwindigkeit des Fahrauftrags nur im Falle einer symmetrischen Tabelle erreicht wird. Bei einer asymmetrischenTabelle ist die Geschwindigkeit unterschiedlich.

Konfiguration eines Fahrprofil-Fahrauftrags

Es wird empfohlen, Fahraufträge mit der WorkBench Software einzurichten. Die Auswahl des S-Kurven-Profils und des 1:1 Profils erfolgt über ein Dropdown-Menü.

Sie können einen Fahrauftrag auch auf Befehlszeilenebene mit Hilfe der MT Befehle einrichten. In diesem Abschnitt sind 2 Kommandos von Bedeutung:

  • Trapez-, 1:1- und Profiltabellen-Fahraufträge werden mit den Bits 10 und 11 des Kommandos MT.CNTL angewählt.
  • MT.TNUM wählt aus, welche der 8 Tabellen (0 bis 7) für das Profil genutzt werden soll. Bei Wahl eines trapezförmigen Fahrauftrags wird der Parameter MT.TNUM ignoriert.

Reaktion des Servoverstärkers bei nicht durchführbaren Fahraufträgen

Für alle Fahraufträge, die eine Fahrprofiltabelle als Form für das Geschwindigkeitsprofil verwenden, müssen die Eigenschaften des Fahrauftrags vorkalkuliert werden, und es muss vorab geprüft werden, ob ein Fahrauftrag problemlos abgewickelt werden kann oder ob für einige der Fahrauftrags-Parameter eine automatische Neuberechnung durch den AKD erforderlich ist.

Ein nicht durchführbarer Fahrauftrag tritt auf, wenn der Anwender keine ausreichende Bewegung spezifiziert hat, um auf die Zielgeschwindigkeit gemäß Fahrauftrag zu beschleunigen und auf eine Geschwindigkeit von Null abzubremsen, ohne den Verfahrweg zu überschreiten.

1:1 Interpolation Einschränkungen

Ein 1:1 interpolierte Fahrauftrag kann nicht gestartet werden, während ein anderer Fahrauftrag aktiv ist. Ein 1:1 interpolierte Fahrauftrag muss bei Geschwindigkeit 0 gestartet werden.

Bei Aktivierung eines 1:1 interpolierten Fahrauftrags berechnet der AKD vorab die erwartete Spitzengeschwindigkeit und prüft, ob diese den Mindestwert von MT.V, VL.LIMITP und VL.LIMITN überschreitet.

Die erwartete Spitzengeschwindigkeit gemäß obiger Abbildung lässt sich mit Hilfe der folgenden Formel berechnen:

Der Verfahrweg ist in den Fahrauftragseinstellungen MT.P & MT.CNTL festgelegt. Sollte VPeakExpected den Mindestwert der Einstellung für MT.V, VL.LIMITP oder VL.LIMITN überschreiten, berechnet der AKD den „ttotal“-Wert in der Weise neu, dass VPeakExpected die Geschwindigkeitsbeschränkungen einhält.

Bei einem 1:1 Profil beschleunigt und bremst der AKD innerhalb desselben Zeitraums, daher sind unterschiedliche Einstellungen für MT.ACC und MT.DEC nicht relevant.

Profiltabellen-Interpolation Einschränkungen

Start ab einer Geschwindigkeit von Null ohne fliegenden Wechsel zu einem nachfolgenden Fahrauftrag.

Wenn nicht genügend vom Nutzer gewählter ‘Fahrweg’ zur Verfügung steht, um auf die gewählte Zielgeschwindigkeit zu beschleunigen oder abzubremsen, verringert der AKD die Zielgeschwindigkeit automatisch auf VTargetLimited und beschleunigt innerhalb der gewählten Beschleunigungszeit auf diese begrenzte Zielgeschwindigkeit und bremst danach mit der gewählten Bremszeit auf Geschwindigkeit 0 ab.

Die Form des Geschwindigkeitsprofils entspricht den Abbildungen unten, vorausgesetzt, dass MT.ACC und MT.DEC unterschiedliche Werte aufweisen.

Während eines fliegenden Wechsels

In der AKD-Firmware existieren 2 Möglichkeiten für einen fliegenden Wechsel:

  • Fliegender Wechsel in dieselbe Richtung (die Zielgeschwindigkeit des vorangehenden und des nachfolgenden Fahrauftrags tragen das gleiche algebraische Vorzeichen)
  • Fliegender Wechsel in entgegen gesetzte Richtung (die Zielgeschwindigkeit des vorangehenden und des nachfolgenden Fahrauftrags tragen unterschiedliche algebraische Vorzeichen)

Da die Form einer Kundentabelle dem AKD unbekannt ist, prüft der Servoverstärker vorab die Gültigkeit des Fahrauftrags unter Annahme einer symmetrischen Fahrprofiltabelle.

Bewegung in dieselbe Richtung

Die Abbildung unten zeigt eine Bewegung in diese Richtung, in diesem Fall in eine positive Richtung.

Ist die Distanz zur Zielposition von Fahrauftrag 2 kürzer als der Wert für „distmin“, erzeugt der AKD ein Profil, wie in der nachstehenden Abbildung gezeigt.

Bewegung in unterschiedliche Richtungen

Der fliegende Wechsel von einer positiven zu einer negativen Geschwindigkeit ist in der folgenden Abbildung veranschaulicht.

Der mit den durchgehenden Linien markierte Bereich des nachfolgenden Fahrauftrags kann vorab nicht exakt berechnet werden, da der Servoverstärker nicht die Form der Fahrprofiltabelle kennt. Das bedeutet, dass keine Identifizierung der Bewegung in positiver und negativer Richtung während eines fliegenden Wechels von v1 zu v2 möglich ist. Ein Kriterium für die Vornahme eines fliegenden Wechsels durch den Servoverstärker ist, dass die Gesamtbewegung in negativer Richtung des nachfolgenden Fahrauftrags größer ist als der hier mit gestrichelten Linien markierte Bereich. In diesem Fall ist eine ausreichende Gesamtbewegung des Fahrauftrags in negativer Richtung sichergestellt, da der Motor sich während der Beschleunigung von v1 auf v2 ebenfalls ein wenig in positiver Richtung bewegt. Die Größe von v2 ergibt sich auf „Zielgeschwindigkeit von MT1“ + „Zielgeschwindigkeit von MT2“.

Sollte der schraffierte Bereich kleiner sein als der Verfahrweg in negativer Richtung, verhält sich der Servoverstärker

wie folgt:

  1. Der Servoverstärker stoppt den ersten Fahrauftrag mit der zugewiesenen Verzögerungsrampe.
  2. Anschließend aktiviert der Servoverstärker automatisch den nachfolgenden Auftrag mit einer Startgeschwindigkeit von Null.