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Beitragstyp: FAQ Beitrags-ID: 40786053, Beitragsdatum: 27.08.2013
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SIMOTION: Welche Randbedingungen gelten für Mechanikeinstellungen bei Moduloachsen?

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  • Betrifft Produkt(e)
Randbedingungen für Mechanikeinstellungen bei Moduloachsen (Langzeitstabilität/Langzeitgenauigkeit)

SIMOTION prüft bei Moduloachsen ob die Langzeitgenauigkeit gewährleistet werden kann. Die Prüfung erfolgt beim ersten Download, bei jedem Neustart der CPU sowie bei jedem TO-Restart, wenn sich relevante Daten geändert haben. Die Langzeitgenauigkeit stellt sicher,

  • dass die von der Steuerung angezeigte und berechnete Position immer der realen (der wirklichen) Position entspricht (eindeutige Darstellung der technologischen Achsposition aus den aufgelaufenen Geberinkrementen),
  • dass die berechnete Position in der Steuerung nicht, z. B. infolge Rundungsfehler oder Umrechnungen mit endlicher Genauigkeit, von der realen Position abweicht.

Damit können Positionen auch nach beliebig vielen Moduloüberläufen noch exakt angefahren werden.

Anmerkung zu Nicht-Moduloachsen:
Nicht-Moduloachsen sind infolge eines endlichen Verfahrbereiches (auch bei nicht langzeitstabiler Umrechenbarkeit von Getriebeübersetzungen) „immer genau“.
Wird, bei einer nicht langzeitstabiler Umrechenbarkeit von Getriebeübersetzungen, die maximale interne Position (9e12 bei 1000Inkr/Einheit) erreicht, kommt es zu einem Alarm 50011 (Überschreitung Bereichsgrenze des inkrementellen Istwertes) und die Achse muss neu referenziert werden.

Die Langzeitgenauigkeit/Langzeitstabilität von Moduloachsen ist abhängig von:

  • interner Auflösung Inkremente/Position: Units/mm  
    (einstellbar bei Konfiguration > Achstyp > Einheiten konfigurieren)
  • Geberauflösung: Inkr/U
  • Geberfeinauflösung
  • Spindelsteigung: mm/U (bei linearen Moduloachsen)
  • Messgetriebe
  • Lastgetriebe

Überprüfung der Langzeitgenauigkeit ab SIMOTION V4.2
Ab V4.2 erfolgt die Überprüfung der Langzeitgenauigkeit aufgrund der Adaption der Geberdaten, ausschließlich zur Laufzeit.

Langzeitgenauigkeit bedeutet, dass die technologische Position aus den aufgelaufenen Geberinkrementen eineindeutig, d.h. ohne Rundungsfehler, bestimmbar und damit immer genau ist.

Ist keine Langzeitgenauigkeit gegeben, so wird für die Umrechnung von der Geberposition auf die mechanische Position, statt dem Zähler/Nennerquotienten der Getriebeübersetzung, ersatzweise ein LREAL-Faktor verwendet. Es erfolgt dabei als Hinweis der Achsalarm "50024 Langzeitstabilität der Istwerte ist nicht gewährleistet", der per Default mit der lokalen Reaktion "NONE" eingestellt ist.

Moduloachsen sind bei Verwendung des LREAL-Faktors zur Berücksichtigung der Getriebeübersetzung solange genau, solange der Gesamtverfahrweg der Achse ohne Moduloumrechung den maximalen Verfahrbereich der Achse (Darstellungsbereich 9e12 bei 1000Inkr/Einheit) nicht überschreitet.
Erst bei Überschreitung des Maximalwertes des Darstellungsbereiches entsteht eine Ungenauigkeit der technologischen Position, da sich der dann nicht vermeidbare Rundungsfehler in der letzten verfügbaren Stelle des LREAL-Faktors auswirkt.
Dies wird jedoch bei den üblichen Einstellungen erst nach Jahren erreicht.

Mit folgender Abschätzung kann die maximale Verfahrzeit einer endlos verfahrenden Achse ermittelt werden. Hierzu sind die Maximalposition und die gefahrene Geschwindigkeit maßgeblich:

Die Maximalposition ist 9e12 mm bei einer internen Auflösung (default) von 1000 internen Inkrementen / Positionseinheit.
Verfahrzeit = Maximalposition / Geschwindigkeit
Beispiel für eine lineare Moduloachse:
Geschwindigkeit: 20 m/min = 2e4 mm/min
Maximalposition: 9e12 mm
Verfahrzeit = 9e12 / 2e4 mm/min = 4,5e8 min = 450.000.000 min
= 7.500.00 Stunden = 312.500 Tage
= 856,16 Jahre
(Bei einer höher eingestellten internen Rechengenauigkeit ist die Verfahrzeit entsprechend geringer.)

Sollte die ermittelte Verfahrzeit nicht den Anforderungen entsprechen, so können Sie das nachfolgend dargestellten alternative Vorgehen anwenden oder gemäß dem Abschnitt „Überprüfung der Langzeitgenauigkeit < SIMOTION V4.2“ die notwendigen Einstellungen für eine Langzeitstabilität ermitteln.

Alternatives Vorgehen:
Neusetzen ( Rücksetzen ) der Positionen über Referenzieren:

  • Inkrementalgeber:
    Über erneutes Inkrementelles Referenzieren, bevor der Positionswert > 9e12 erreicht
  • Absolutwertgeber: ab SIMOTION V4.3 SP1 HF17
    Absolutwertgeberjustage mit Vorgabe der aktuellen Position über _homing() Funktion (mit homingMode:=SET_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER_BY_POSITION). Damit erfolgt das Rücksetzen der Positionswerte auf den aktuellen Erfassungsbereich bei einem zyklischen Absolutwertgeber. Das Homing / Rücksetzen kann dabei applikativ z. B. nach einem Netz EIN erfolgen, mit Vorgabe der aktuellen, bekannten Position.

Überprüfung der Langzeitgenauigkeit < SIMOTION V4.2
Die Langzeitgenauigkeit einer Moduloachse ist Voraussetzung für den Betrieb der Achse.
Kann die Langzeitgenauigkeit aufgrund der Mechanikeinstellungen nicht gewährleistet werden, wird bei der Konsistenzprüfung im Engineering System eine der beiden Fehlermeldungen ausgegeben.

  • Konfigurierte Getriebefaktoren nicht darstellbar
  • Konfigurierte Modulolänge nicht darstellbar

Auch auf dem Zielgerät erfolgt zur Laufzeit eine Prüfung der Langzeitgenauigkeit. Ist diese aufgrund der Konfiguration nicht gegeben, kommt es zum Alarm 20006 Konfigurationsfehler, Grund 3041.

Ursache hierfür ist eine ungeeignete Wahl der Werte in den Konfigurationsdaten.
Das hier verfügbare Excel-Werkzeug hilft Ihnen bei der Prüfung und Berechnung von Getriebeparametern:

 Registrierung notwendig  Calc_Gearfactors_v14_de.xls (162,0 KB) 

Securityhinweise
Um technische Infrastruktur, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches IT Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Weitergehende Informationen über Cyber Security finden Sie unter
https://www.siemens.com/cybersecurity#Ouraspiration.