Übung 6.3

Regelung einer von einem Gleichstrommotor angetriebenen Achse

Die Räder eines mobilen Roboters werden von drehzahlveränderbaren Gleichstrommotoren angetrieben. Im Unterschied zu Servoantrieben (vgl. Beispiel 6.3) müssen Drehzahl- und Lageregelung in der SPS ausgeführt werden. Es soll ein Funktionsbaustein zur Steuerung und Regelung eines Rades entwickelt und mit Hilfe des Simulationsbausteins TYP_SIM_DC  aus Übung 6.2 erprobt werden.

  1. a) Entwickeln Sie den Funktionsbaustein TYP_Axis_DC für eine Bewegungsachse, der  
  • das Sensorsignal des Drehgebers einliest,
  • die Lage- und Drehzahlregelung durchführt,
  • die Bewegungsrichtung ansteuert,
  • die Achsinterpolation in die Soll-Stellung realisiert.
  1. b) Instanziieren den Funktionsbaustein TYP_Axis_DC und erproben Sie die Regelung mit Hilfe des Simulationsbausteins TYP_SIM_DC  aus Übung 6.2!
  2. c) Starten Sie die Soft-SPS Codesys Control WinV3 im Symbolbereich Ihrer Windows-Taskleiste mit Start PLC!
  3. d) Loggen Sie sich ein und starten Sie die Trace Aufzeichnung Sampling Trace durch Download mit der rechten Maustaste!
  4. e) Geben Sie einen manuellen Stellwert für den Drehzahlregler vor und ermitteln Sie aus der Sprungantwort die Verstärkung KM und die Verögerungszeit TM des Motors sowie die Verstärkung KG des Getriebes!
  5. f) Ermitteln Sie die Reglerparameter, starten Sie die Traceuafzeichnung, geben Sie einen Sollwert von 90° vor und starten Sie die Lagereregelung mit Go!

Lösung:

a-c) Die im Projek U6_3_Radantriebe.projectdargestellte Lösung setzt die geforderten Eigenschaften aus folgenden Bausteinen zusammen:

  • TYP_IDF2 aus Beispiel 4.3,
  • TYP_CIN aus Übung 6.1,
  • TYP_PID wie in Beispiel 6.3,
  • TYP_IPO aus Beispiel 6.4,
  • SIM_Axis aus Übung 6.2

d) Die Sprungantwort zeigt folgenden Verlauf:

e) Folgende Motorparameter können abgelesen werden: KM=20/1000, TM=1,8s bei einer Zykluszeit von T0=50ms. Für das Getriebe ergibt sich KG=40/10/20=0.2 und TV=1s  

f) Als Drehzahl-Reglerparameter eigenen sich: KP=1/KM=50, TN=0.5*TM => TN/T0=18. Für den Lageregler sollte KP<1/(4*KG*TV)=1/0.8=1.25 sein, so dass KP=1 gewählt wird.

Damit ergibt sich folgendes Führungsverhalten für qSoll=90°

Speicherprogrammierbare Steuerungen für die Fabrik- und Prozessautomation

4. Auflage erschienen im Hanser Verlag, 2015

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