Sieb & Meyer Hochdrehende Motoren dynamisch antreiben

Torsten Blankenburg, Sieb & Meyer: »Unser Ziel ist es, hochdrehende Motoren dynamisch und mit möglichst wenig Verlustleistung anzutreiben.«

Unter der Bezeichnung SD4x entwickelt Sieb & Meyer eine neue Generation von Frequenzumrichtern für High-Speed-Anwendungen. Den Anfang macht die Version SD4S, die für kleine Hochgeschwindigkeitsspindeln und -motoren mit Leistungen von wenigen 100 W konzipiert ist.

Die neuen Frequenzumrichter unterstützen Schnittstellen und Protokolle wie Profinet, TNC oder BiSS. Ihr zentrales Merkmal ist die deutlich verbesserte Prozessorleistung: Der eingebaute 32-Bit-ARM-Cortex-M7-Prozessor von NXP ist bis zu fünfmal schneller als die Prozessoren der SD2x-Frequenzumrichter und erlaubt somit eine höhere Auflösung und genauere Berechnungen. Zudem ist Sieb & Meyer von einer Festkomma- auf eine Fließkomma-Arithmetik umgestiegen, was eine flexiblere Gestaltung erlaubt. „Insgesamt lassen sich mit dem neuen Prozessor-System komplexere Aufgaben schneller abarbeiten“, sagt Torsten Blankenburg, Vorstand Technik von Sieb & Meyer. Integriert ist obendrein ein neuer FPGA aus der „Spartan-7“-Produktlinie von Xilinx: Er ermöglicht es, komplexere Regelaufgaben abzuarbeiten. Auch speicherseitig hat Sieb & Meyer gegenüber den Mitgliedern der SD2x-Familie deutlich aufgestockt – „mit dem um das 500-fache größeren Speicher wird es auf absehbare Zeit keine Engpässe geben“, so Blankenburg. „Für den Kunden bedeutet das eine signifikante Steigerung der Performance: Höhere Schaltfrequenzen und eine verbesserte Regelgüte bei nochmals gesteigerten Drehzahlen bewirken Verbesserungen im Gesamtprozess.“

Die SD4x-Geräte können dank eines integrierten Lagereglers auch eigenständige hochgenaue Positionierungen durchführen; Drehzahl- und Stromregler bleiben gegenüber der SD2x-Reihe konstant. „Unser Ziel ist es, hochdrehende Motoren dynamisch und mit möglichst wenig Verlustleistung anzutreiben“, erläutert Blankenburg. „Deshalb unterstützen wir nun auch PWM-Schaltfrequenzen von 24 und 32 kHz.“ Für eine noch feinere Modulierung des sinusförmigen Signals ist eine Kommutierungswinkel-Steuerung nun auch für 32, 48 und 64 kHz integriert. „Dadurch ergibt sich ein fast optimaler Sinus, es treten so gut wie keine harmonischen Ströme mehr auf“, merkt Blankenburg an.

Auch die Bedienbarkeit verbessert sich: Die neue Version „drivemaster4“ von Sieb & Meyers Parametrier-Software bietet eine viergeteilte Benutzeroberfläche. Eine Watchlist ermöglicht es, Parameter mehrerer Geräte gleichsam zu abonnieren – „gerade bei Mehrachs-Anwendungen ist dies nützlich“, wie Blankenburg ausführt. Über einen Daten-Logger können Nutzer außerdem Kennlinien über längere Zeitabschnitte betrachten und auswerten.

Konzipiert ist der SD4S für kleine Hochgeschwindigkeitsspindeln und -motoren im Leistungsbereich von wenigen 100 W. Anwendungsbeispiele sind Dentalfräsmaschinen oder Maschinen für die Feinstbearbeitung, wie sie etwa in der Uhrenindustrie nötig sind. Weil bei Kleinspindeln die nötige Isolationsfestigkeit in den Motoren oft nicht gegeben ist, ermöglicht der SD4S nun eine galvanische Trennung des Thermokontaktes. Als „absolutes Novum“ betrachtet Blankenburg die Baubreite von nur 40 mm.

Die Parametrierung erfolgt über eine standardmäßige Ethernet-Schnittstelle, welche die in der Industrie störanfällige USB-Schnittstelle ersetzt. Zudem verfügt der SD4S über parametrierbare digitale Messsystem-Schnittstellen wie BiSS-C, EnDat2.2 und TTL. Ein Webserver ermöglicht es Technikern, ohne zusätzliche Parametrier-Software Geräteinformationen abzurufen. Über die Echtzeituhr lässt sich ein Vorfall zeitlich abgleichen: So können die Anwender beispielsweise herausfinden, ob ein Gewitter einen Ausfall verursacht hat.

SPS 2019: Halle 4, Stand 230