S120 Schleifmaschine

[Günter42]

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Hallo Zusammen,
ich habe eine Schleifmaschine bei der ein Retro-Fit durchgehführt wurde. Die CPU Ist eine Siemens 1504D TF mit zwei S120. Ich positioniere die Achsen mit dem TO PositioningAxis. Die X-Achse wird von einer Hydraulik von links nach rechts gefahren. Die Positionierung der Y-Achse funktioniert Problemlos. Bei der Z-Achse habe ich aber das Problem, dass ich die Regelung der Position nicht richtig eingestellt bekomme. In der Z-Achse läuft die Spindel der Schleifmaschine (Öl gelagert) und bei jedem mal Umschalten der Hydraulik gibt es einen leichten Ruck. Die Z-Achse schafft es also nie genau im Tausendstel Bereich zu Positionieren und die Position zu halten. Die Ist-Position ist immer 0,001-0,003 von der Soll-Position entfernt. An welchen Parametern kann ich noch drehen um das Problem zu lösen?
Vielen Dank schonmal!

 

[zako]

Hast Du die Regler schon optimiert?
Schon One Button Tuning probiert?
Im ersten Schritt würde ich es ohne Trägheitsbestimmung machen.

 

[Günter42]

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Wenn ich das One Button Tuning ausführen möchte stürzt Tia Portal immer ab...
Die Regler habe ich im TO optimiert. Habe die Werte eingestellt mit denen es am besten läuft.
Vorsteuerung bei 100.0% und Verstärkung (Kv-Faktor) bei 15.5 1/s

 

[Ph3niX]

Wenn ich das One Button Tuning ausführen möchte stürzt Tia Portal immer ab...
Die Regler habe ich im TO optimiert. Habe die Werte eingestellt mit denen es am besten läuft.
Vorsteuerung bei 100.0% und Verstärkung (Kv-Faktor) bei 15.5 1/s

Neustes Update für dein TIA Portal auch installiert? Welche Version verwendest du?

 

[Günter42]

Benutzte TIA V17 und Update 7

 

[Aweeller]

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Die Ist-Position ist immer 0,001-0,003 von der Soll-Position entfernt.

Vielleicht lieg ich hier falsch, aber ist das bei einer hängenden Achse nicht normal?
Ohne Ist-Abweichung vom Sollwert auch keine Regelung.
Der "normale" Lageregler ist ein P-Regler, da bleibt doch immer eine kleine Abweichung.
Ist die Auflösung des Motorgebers hoch genug?
Eventuell versuchst du mal Gewichtskompensation über Drehmomentoffset.
Oder Du versuchst mit einer 10-fach höheren Lagesoll- Lageistauflösung zu arbeiten also 0.0001 mmm

 

[Günter42]

Vorab: Dies sind meine ersten Erfahrungen in der Antriebstechnik.
Es ist korrekt, dass der Antrieb regelt, aber mein Problem besteht darin, dass ich relativ positioniere und in Schritten von 0,01 oder sogar 0,005 mm fahre. Die Achse schafft es dann nicht, exakt auf den vorgegebenen Wert zu fahren. Dadurch summiert sich im Tausendstelbereich eine Abweichung, die sich logischerweise mit jedem Schritt vergrößert.

Als Geber werden Glasmaßstäbe mit einer Auflösung von 0,5 µm verwendet.

Ich habe einen Trace aufgezeichnet, der zeigt, dass der Antrieb die Soll-Position überfährt und dann zurückregelt, dabei aber unter der Soll-Position bleibt. Beispiel: Ich möchte 0,1 mm fahren, in 0,01 mm-Schritten. Im ersten Schritt fährt der Antrieb auf 0,011 mm, regelt dann auf 0,009 mm zurück, und fährt von dort relativ um weitere 0,01 mm. Dadurch summiert sich der Fehler schrittweise auf.

 

[MFreiberger]

Wäre eine absolute Position vielleicht genauer?

 

[Günter42]

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Damit könnte ich das summieren der Fehler verhindern, aber in den Zwischenschritten hätte ich trotzdem noch die Abweichung..
Ich denke der Antrieb kann das auch in einer Relativbewegung umsetzten, aber mir fehlt die Kompetenz es umzusetzen

 

[Aweeller]

muss gestehen, dass ich jetzt weiter keine Ahnung von Schleifmaschinen habe.
Die Z-Achse wird doch aber von einem Servomotor angetrieben?
Wenn ja, und auch wenn nicht, solltest du die Systemauflösung auf 0.0001 mm ändern.
Nur dann ist die Lageregelung und der Sollwertinterpolator in der Lage, vernünftig mit deinen Sollwerten umzugehen.
Eventuell einfach die Getriebedaten so ändern, dass 1 Inkrement (LU) der Achse 0.0001mm sind

 

[samus]

Wenn du relativ verfährst sollte dies doch immer auf den Sollwert und nicht den Istwert gerechnet werden.
D.h. Fährst du 5x mit 0.005mm relativ, so wird die Sollposition um 5x0.005mm erhöht. Es wird dazu nicht die Istposition hinzugezogen. Dann würde sich der Fehler auch nicht aufrechnen.

 

[Günter42]

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muss gestehen, dass ich jetzt weiter keine Ahnung von Schleifmaschinen habe.
Die Z-Achse wird doch aber von einem Servomotor angetrieben?
Wenn ja, und auch wenn nicht, solltest du die Systemauflösung auf 0.0001 mm ändern.
Nur dann ist die Lageregelung und der Sollwertinterpolator in der Lage, vernünftig mit deinen Sollwerten umzugehen.
Eventuell einfach die Getriebedaten so ändern, dass 1 Inkrement (LU) der Achse 0.0001mm sind

Ich werde es mal mit der Systemauflösung von 0.0001 mm testen.

Wenn du relativ verfährst sollte dies doch immer auf den Sollwert und nicht den Istwert gerechnet werden.
D.h. Fährst du 5x mit 0.005mm relativ, so wird die Sollposition um 5x0.005mm erhöht. Es wird dazu nicht die Istposition hinzugezogen. Dann würde sich der Fehler auch nicht aufrechnen.

Ja, die Endposition stimmt immer. Das heißt, wenn ich 10 Mal um 0,005 mm verfahre, dann erreiche ich am Ende auch genau 0,05 mm. Aber in den Zwischenschritten stimmt der Verfahrweg nicht.
Ich habe einen Sollwert, von dem ich bei jedem Schritt den tatsächlichen Verfahrenen Wert abziehe, um zu wissen, wie viel ich bereits abgeschliffen habe. Beispiel: Der Sollwert beträgt 0,100 mm und die Schrittweite 0,005 mm. Nach 3 Schritten sollte die Anzeige eigentlich 0,085 mm zeigen, aber stattdessen zeigt sie 0,087mm. Je nachdem wie viele Schritte ich dann Verfahre, wird am Ende ein Schritt mehr benötigt um auf 0.0 zu kommen..

 

[Günter42]

GIbt es die Möglichkeit den Antrieb auch ohne die Regelung über das TO Pos zu verfahren?
Also eine Relative Bewegung bei der in Langsamer Geschwindigkeit due Soll Position angefahren wird - ohne Regelung -

 

[evelkneevel]

Nur den Positionsregler im TO zu optimieren wird nicht reichen.
Führ einmal das One Button Tuning im S120 aus bzw. mach dort mal eine komplette Antriebsoptimierung.
Hat die Achse noch ein Getriebe verbaut? Ich würde behaupten ohne eine relativ große Getriebe Übersetzung in die Richtung 1:100 oder mehr wird das nix, muss ja nicht schnell sein, nur genau
Wie sieht überhaupt deine Mechanik aus?
Welchen Siemens Antrieb nutzt du?
Im TO kannst du ja auch noch mit "Positionswerte mit höhrer Auflösung verwenden" (kenn ich mich aber nicht mit aus).
Die Momentenvorsteuerung aktiviert, wird ja irgendwie eine hängende Achse sein?!
Mit einer Haltebremse arbeiten?

 

[Günter42]

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Das One Button Tuning habe ich ausgeführt.
Der Antrieb ist über einen Zahnriemen mit einer Spindel verbunden. Die Übersetzung ist 1:35 und die Spindelsteigung ist 5,5 mm.
Ja, ist eine hängende Achse. Das Gewicht an der Achse beträgt ca. 250 kg.
Der Antrieb ist ein 1FK7042-xAF71-xQBx.
Ich habe die "Positionswerte mit höherer Auflösung verwenden" zum testen verwendet und dann passt der Weg den er verfährt nicht mehr zu der ActualPosition.
Was meinst du mit der Momentenvorsteuerung?
Haltebremse bringt mir nicht viel, da ich meinen Soll-Wert nicht sauber erreiche.

 

[evelkneevel]

So sieht das mit der Momentenvorsteuerung aus...das ist eine vertikal Presse, aber ohne Getriebe

Aus der Hilfe:
Die Momentenvorsteuerung als Bestandteil der Lageregelung ermöglicht eine schnellere und präzisere Bewegung der Achse bei weicheren Reglereinstellungen.
Die Momentenvorsteuerung ermöglicht eine Reduzierung des Schleppfehlers in Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen.
Beachten Sie, dass sich die Momentenwerte der Momentenvorsteuerung des Technologieobjekts und vorgegebene Momentenwerte von einer Anweisung "MC_TorqueAdditive" addieren. Der resultierende Wert wird in "<TO>.StatusTorqueData.TotalTorqueAdditive" angezeigt.
Für einen Linearmotor gibt die Momentenvorsteuerung Kraftwerte aus.
Wenn Sie Momentenvorsteuerung nutzen, sollten Sie Ruckbegrenzung für alle Bewegungsaufträge konfigurieren.






dann nimm mal wieder die erhöhte Auflösung wieder raus

Ich bin immer noch der Meinung, dass deine Getriebeübersetzung zu klein ist. Weniger auf Kraftseite, als auf Genauigkeitsseite.
bei 5,5 mm/rot
I= 1:35
also macht dein Motor 35 Umdrehungen, um 5,5mm Hub zu fahren. Korrekt?
also brauchst du für 1mm Hub 6,36 Umdrehungen am Motor. Korrekt?
also brauchst du für 0,001mm Hub auch nur 0,006 Umdrehungen am Motor, also nur knappe 2°. Korrekt?
der Motor hat ja auch nur 3Nm....
Habt Ihr die Kombination denn schon mal erfolgreich gebaut?
Wer hat den Antrieb ausgelegt?
Welchen Weg musst/willst du in welcher Zeit fahren?
Welchen Geber hast du denn im TO unter Geber ausgewählt? Den Geber direkt vom Antrieb oder deinen Glasrohr dinges?
Welche Werte hat denn dein One Button Tuning ergeben? Ich komm auch beim nem 7042er Antrieb auf ein Kp von 0,5 und Tn 15,12ms, deine Werte sollten anders sein, aber nicht um Welten.

Laut Datenblatt sollte der Antrieb auch eine Haltebremse haben.
Nach deinem Trace, erreichst du deinen Sollwert auch sauber und hälst den für ca. 1 sek, danach fängt der das schwingen an, die Haltebremse könnte da helfen. Vorausgesetzt die hat genug Kraft um die Masse + Kraft zu halten, was ich mit deiner Getriebeübersetzung immer noch bezweifle. Lass mich da aber auch gerne eines besseren belehren

Mehr fällt mir gerade auch nicht ein.

 

[evelkneevel]

und mach mal bitte einen Trace im S120, nicht in der CPU, mit dem Drehzahlsollwert, Drehzahlistwert und Position

 

[evelkneevel]

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gibts hier eigentlich neue Erkenntnisse?
Würde mich interessieren.

 

[Günter42]

Leider nein.
Ich hatte die „Profis“ von Siemens vor Ort, aber auch die konnten mir nicht weiterhelfen. Vermutlich liegt das Problem an der Mechanik, die ja schon seit 1987 in Betrieb ist. Über die Jahre ist vermutlich Verschleiß in den Führungen der Z-Achse entstanden. Wie es nun weitergeht, bleibt abzuwarten...

 

[DeltaMikeAir]

Ich hatte die „Profis“ von Siemens vor Ort, aber auch die konnten mir nicht weiterhelfen. Vermutlich liegt das Problem an der Mechanik, die ja schon seit 1987 in Betrieb ist.

ich habe eine Schleifmaschine bei der ein Retro-Fit durchgehführt wurde.

Wie war es denn vor dem Retrofit?