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Motor Power Kommunikation

IP.com Disclosure Number: IPCOM000125475D
Published in the IP.com Journal: Volume 5 Issue 6B (2005-07-10)
Included in the Prior Art Database: 2005-Jul-10
Document File: 6 page(s) / 631K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Fuer die Regelung eines Servomotors sind im groessten Teil aller Anwendungen die Lagegeber fuer die Rueckfuehrung direkt am Motor angebaut bzw. in den Motor integriert. Ein Problem hierbei ist die Uebertragung der Signale bzw. Informationen vom Motorgeber zum Umrichter bzw. Regelverstaerker. Mit dieser Verkabelung sind entsprechende Kosten fuer Material und Installation verbunden sowie Handhabungsprobleme resultierend aus der Sicherstellung einer korrekten Verkabelung bzw. Problemen, die aus einer nicht korrekt ausgefuehrten Verkabelung resultieren. Typischerweise besteht ein Servoantriebssystem aus dem Antrieb (Umrichter bzw. Leistungsteil) und dem mit diesem verbundenen Servomotor (siehe Abb. 1). Die Uebertragung der Geberinformation zwischen dem im Motor integrierten Positionsgeber erfolgt entweder analog (1Vss-Sinus-/Cosinusschnittstelle), digital inkrementell (TTL-Schnittstelle) oder digital seriell (Endat, Drive-CliQ-Schnittstelle). Hierbei werden typischerweise immer zwei getrennte Kabel (eines fuer die Motorphasen (Leistung zum Motor) und eines fuer die Gebersignale) verwendet.

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S

Motor Power Kommunikation

Idee: Dr. Andreas Uhl, DE-Erlangen

Fuer die Regelung eines Servomotors sind im groessten Teil aller Anwendungen die Lagegeber fuer die Rueckfuehrung direkt am Motor angebaut bzw. in den Motor integriert. Ein Problem hierbei ist die Uebertragung der Signale bzw. Informationen vom Motorgeber zum Umrichter bzw. Regelverstaerker. Mit dieser Verkabelung sind entsprechende Kosten fuer Material und Installation verbunden sowie Handhabungsprobleme resultierend aus der Sicherstellung einer korrekten Verkabelung bzw. Problemen, die aus einer nicht korrekt ausgefuehrten Verkabelung resultieren.

Typischerweise besteht ein Servoantriebssystem aus dem Antrieb (Umrichter bzw. Leistungsteil) und dem mit diesem verbundenen Servomotor (siehe Abb. 1). Die Uebertragung der Geberinformation zwischen dem im Motor integrierten Positionsgeber erfolgt entweder analog (1Vss-Sinus- /Cosinusschnittstelle), digital inkrementell (TTL-Schnittstelle) oder digital seriell (Endat, Drive-CliQ- Schnittstelle). Hierbei werden typischerweise immer zwei getrennte Kabel (eines fuer die Motorphasen (Leistung zum Motor) und eines fuer die Gebersignale) verwendet.

Fuer eine Verbesserung hinsichtlich der Handhabung und der Kosten wird die Verwendung eines einzigen Kabels fuer den Anschluss des Motors (einschliesslich Geber) an den Umrichter bzw. Antriebsverstaerker (siehe Abb. 2) vorgeschlagen. Die Uebertragung der Geberinformation erfolgt hierbei zweckmaessigerweise digital seriell. Die Motorleitung zwischen dem Umrichter und dem Motor beinhaltet grundsaetzlich die drei Motorphasen, den Erdungsleiter und einen Gesamtschirm fuer das Motorkabel, welcher leistungsteilseitig und motorseitig grossflaechig mit dem jeweiligen Gehaeuse verbunden ist. Zusaetzlich kann das Motorkabel noch zusaetzliche Signaladern beinhalten, welche gegebenenfalls einen eigenen Schirm besitzen und innerhalb des Gesamtschirmes des Kabels parallel zu den Motorleitungen liegen. Solche Kabel werden bereits jetzt verwendet (z.B. zur Bremsenansteuerung und zum Anschluss eines Temperaturfuehlers (siehe Abb. 3)).

Potentielle Uebertragungsstrecken:

Bezueglich der moeglichen Uebertragungsstrecken fuer die Geberkommunikation ueber das Motorkabel bestehen die folgenden prinzipiellen Moeglichkeiten:

* Nutzung der Motorphasenleitungen ueber Aufmodulation (Powerline-Verfahren, siehe Abb. 4a).

* Nutzung zusaetzlicher Signalleitungen (z.B. Bremsenansteuerung, Temperaturfuehler oder Stromversorgung fuer Signalelektronik auf dem Motor, siehe Abb. 4b, 4c). Hierbei werden Kabel verwendet, wie sie bereits bisher als Motorleitungen verwendet werden und erprobt sind (siehe Abb. 3).

* Design eines speziellen Motorkabels, welches neben den Motorphasenleitungen einen speziellen Leitungsteil fuer die Kommunikation enthaelt, der gegebenenfalls gegen die Motorphasen speziell geschirmt ist.

Kombination Uebertragungsstrecke mit Spannungsversorgung:

Werden fuer die Realisierung der Uebertragungsstrecke zu...