Feedbacksysteme für Vektor-Umrichter und Servoregler im Vergleich

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

TURCK GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Ingenieurbüro Plüddemann

Zeitalter für Feedbacksysteme

Grenzen des Verfahrens liegen in der Signallaufzeit von Takt und seriellen Daten. Werden bestimmte Limits nicht eingehalten, ist die Zuordnung von Datenbits zu Taktbits nicht mehr eindeutig. In Grenzfällen ist hier ein Abwägen zwischen Taktfrequenz und Leitungslänge erforderlich. Dies mag auch der Grund dafür sein, dass sich das System als Lieferant für Kommutierungspositionen mit hohem Aktualitätsanspruch im Servobetrieb nicht auf breiter Linie etabliert hat.

Hiperface gibt es in vielen Varianten

Mit der Einführung der Hiperface-Schnittstelle (High Performace Interface; Sick – Stegmann) gelang dann vor rund 10 Jahren die Erfüllung aller wesentlichen Anforderungen an Positions-Feedbacksysteme durch die Kombination eines Parameterkanals (RS 485, bidirektional nutzbar) und eines Prozessdatenkanals. Zum Anschluss genügen 8 Leitungen. Initialdaten wie z.B. die absolute Mutiturn-Startposition können beim Systemstart ‚in aller Ruhe’ ausgelesen werden und bilden somit die Referenzzuordnung zu den inkrementellen und verzögerungsfrei gelieferten Sinus/Cosinus-Signalen des Prozessdatenkanals. Die Auswerteschaltung verlangt eine RS485-Schnittstelle und — zur Erzielung einer hohen Auflösung — eine Interpolationsschaltung zur Verarbeitung der Sinus/Cosinus-Signale (z.B. durch Arcustangens-Auswertung; s. Thema Resolver). Geber zu dieser Schnittstelle sind in vielen Varianten verfügbar. Vielfach wird auch die Möglichkeit zur Speicherung prozessrelevanter Parameter im EEprom des Gebers genutzt.

Mittlerweile liegt mit Hiperface DSL (Sick-Stegmann) auch eine volldigitale, je nach Anwendung sicherheitsrelevant nutzbare Schnittstellenversion mit hoher Datenaktualität vor.

EnDat 2.1- und EnDat 2.2-Schnittstelle arbeiten volldigital

Ein ähnlicher Weg wie bei Hiperface wurde durch die Fa. Heidenhain mit der Definition von EnDat 2.1 beschritten. Beide Systeme sind Im Bezug auf Funktionalität vergleichbar, wobei der bidirektionale Parameterkanal hier auf Prinzipien der synchron-seriellen Übertragung beruht.

Die Weiterentwicklung von EnDat 2.1 führte vor rund 6 Jahren zu EnDat 2.2. Mit EnDat 2.2 steht eine volldigitale Schnittstelle zu Verfügung, die die synchron-serielle Datenübertragung durch Anwendung einer (automatisierten) Signallaufzeitkompensation entscheidend beschleunigt und somit von der Kabellänge weitgehend unabhängig macht. Der Betrieb ist – wie beim Resolver – über nur sechs Leitungen möglich. Die sicherheitsrelevante Nutzung von EnDat 2.2 ist – bei entsprechender Gestaltung der Auswerteelektronik – möglich.

BiSS Schnittstelle bedient mit einem Master mehrere Slaves

Im Bezug auf die Grundfunktionalität ist BiSS mit EnDat 2.2 vergleichbar. Auch hier bildet das synchron-serielle Prinzip die Basis für die Datenübertragung. Mit 10 MHz Taktrate ist – bei Verwendung von RS 422-Treibern – eine Datenübertragung innerhalb von 10 µS möglich. Ein Master ist in der Lage, mehrere Slaves zu bedienen.

Im Bereich der Interfacetechnik ist stehen mit EnDat 2.2, BiSS und Hiperface DSL volldigitale Übertragungssysteme zu Verfügung, deren Implementierung bei gutem Support durch die jeweiligen Hersteller recht preisgünstig gelingen sollte.

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