Die Synchronisation von Schrittmotoren und Servomotoren ist entscheidend für die präzise Bewegungssteuerung. Motorsynchronisation bezeichnet die koordinierte Ansteuerung mehrerer Motoren, um eine gleichmäßige und genaue Bewegung sicherzustellen. Diese Fähigkeit ist in Automatisierungsanwendungen wie Robotik und CNC-Werkzeugmaschinen von großer Bedeutung.
Nachfolgend werden mehrere gängige Methoden zur Synchronisation von Motoren vorgestellt.
1. Pulssynchronisation
Die Pulssynchronisation steuert die koordinierte Bewegung mehrerer Motoren durch das Senden synchronisierter Impulssignale. Diese Methode wird sowohl bei Schrittmotoren als auch bei Servomotoren häufig eingesetzt.
Synchronisationsmechanismus
Der Controller sendet gleichzeitig Impulssignale an mehrere Motoren und stellt sicher, dass die von jedem Motor empfangene Impulsfrequenz identisch ist, wodurch eine synchrone Bewegung erreicht wird.
Bei der Anwendung auf Schrittmotoren gibt es zwei gängige Verdrahtungskonfigurationen:
- Ein Treiber steuert zwei Motoren an. Beispielsweise kann der DM456AI-Treiber zwei Motoren gleichzeitig ansteuern und dabei die Synchronisation aufrechterhalten.
- Ein Controller speist zwei identische Schrittmotortreiber, die jeweils mit einem identischen Motor verbunden sind. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist der höhere Platzbedarf bei der Installation.
Merkmale
- Einfach umzusetzen; geeignet für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und kleinem Maßstab. Die Pulssynchronisation ist für Synchronisationsbreiten bis zu 1,5 m effektiv.
- Die Positionsabweichung tendiert dazu, relativ groß zu sein, weshalb diese Methode besser für flexible Portal-Anwendungen geeignet ist, die eine gewisse Abweichung tolerieren können.
2. Frequenzteiler-Ausgangssynchronisation
Einige Servomotoren bieten eine Frequenzteiler-Ausgangsfunktion, die zur Synchronisation genutzt werden kann. Diese Methode ist besonders nützlich, wenn der Controller keine zwei unabhängigen Impulsausgänge bereitstellen kann.
Beispielsweise führt die Verbindung des CN1-Encoder-Frequenzteiler-Ausgangs (A+, A−, B+, B−) eines A6-Servoantriebs mit dem Impulseingang eines anderen A6-Servoantriebs dazu, dass beide Einheiten synchron laufen.
Merkmale
- Das Grundprinzip ist dasselbe wie bei der Pulssynchronisation: einfach umzusetzen und geeignet für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und kleinem Maßstab.
- Die Positionsabweichung tendiert dazu, relativ groß zu sein, weshalb diese Methode besser für flexible Portal-Anwendungen geeignet ist, die eine gewisse Abweichung tolerieren können.
3. CANopen und andere Feldbusprotokolle
Der CAN-Bus (Controller Area Network) ist ein weit verbreitetes Kommunikationsprotokoll, das sich besonders für Echtzeitsteuerungs- und Überwachungsanwendungen eignet. Die Synchronisation von Servomotoren über einen CAN-basierten Feldbus ist sowohl effizient als auch zuverlässig.
Systemaufbau
- Controller-Auswahl: Wählen Sie einen Servoantrieb, der die CAN-Bus-Kommunikation unterstützt, um sicherzustellen, dass er Synchronisationsbefehle und Rückmeldedaten verarbeiten kann.
- Netzwerktopologie: Entwerfen Sie eine geeignete Netzwerktopologie – wie eine Linien- (Bus-) oder Sterntopologie –, um eine stabile Signalübertragung sicherzustellen.
Synchronisationsstrategien
- Basissynchronisation: Der Master-Controller sendet einen Synchronisationsbefehl, und jeder Servomotor beginnt gleichzeitig mit der Bewegung, sobald er den Befehl empfängt. Dieser Ansatz eignet sich für einfache Synchronisationsanforderungen.
- Präzisionssynchronisation: Unter Verwendung von Echtzeit-Rückmeldedaten passt der Master-Controller kontinuierlich den Betriebszustand jedes Motors an, um Lastschwankungen und dynamische Bedingungen zu kompensieren und eine hochpräzise synchrone Steuerung sicherzustellen.
4. Hochwertige Servopakete mit integrierter Portal-Synchronisation
Einige hochwertige Servomotor-Pakete enthalten eine integrierte Portal-Synchronisationsfunktion. Bitte beachten Sie, dass STEPPERONLINE derzeit keine Produkte mit dieser Funktion anbietet.