Warum ein Schrittmotor ein Programm benötigt
Grafische Programmierung statt SPS – Schrittmotoren Steuerung und Stepper Control bei MICROSTEP
Ein Schrittmotor ist ein synchron arbeitender Positionierantrieb. Der Rotor folgt einem rotierenden Magnetfeld, das durch die sequenzielle Bestromung der Motorwicklungen entsteht. Ohne diese definierte Ansteuerung bewegt sich der Motor nicht kontrolliert. Genau deshalb benötigt jeder Schrittmotor eine Schrittmotoren Steuerung. Erst diese Steuerung erzeugt die Wicklungsströme, berechnet die Bewegung und übernimmt die komplette Ablaufsteuerung.
Der Schrittmotor selbst besitzt keine Bewegungslogik. Er kennt keine Zielposition, keine Geschwindigkeit und keine Anwendung. Er folgt ausschließlich den elektrischen Zuständen der Wicklungen. Diese Zustände werden von der Stepper control berechnet. Damit ist die Steuerung das eigentliche intelligente Element des gesamten Antriebssystems.
Wir bei MICROSTEP verfolgen deshalb einen Systemansatz. Unsere SmartStep Schrittmotoren Steuerungen kombinieren Ablaufsteuerung, Bewegungsberechnung und Leistungselektronik in einer kompakten Einheit. In Verbindung mit unserer grafischen PSC2 Software entsteht ein vollständig programmierbares Schrittmotorsystem.
Warum ein Schrittmotor ohne Steuerung nicht funktioniert
Ein Schrittmotor benötigt eine exakt definierte Ansteuerung. Die Wicklungen werden nacheinander bestromt. Dadurch entsteht ein rotierendes Magnetfeld. Der Rotor folgt diesem Feld. Jeder Wechsel der Bestromung entspricht einer definierten mechanischen Bewegung.
Diese Ansteuerung ist deutlich komplexer als das einfache Anlegen einer Spannung. Die Steuerung muss gleichzeitig mehrere Funktionen übernehmen. Sie erzeugt die Schrittfolge, berechnet Beschleunigungsrampen und regelt den Strom. Zusätzlich muss sie die Bewegung stabilisieren und Schrittverluste vermeiden.
Die Schrittmotoren Steuerung übernimmt dabei die vollständige Bewegungsberechnung. Sie berechnet kontinuierlich den Positionsverlauf, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung. Gleichzeitig erzeugt die Stepper control die Stromregelung der Motorphasen. Erst daraus entsteht ein ruhiger und präziser Lauf.
Ohne diese Steuerung würde ein Schrittmotor unruhig laufen, Schritte verlieren oder unter Last stehen bleiben. Genau deshalb benötigt ein Schrittmotor immer ein Programm, das die Bewegung definiert.
Das Programm eines Schrittmotors ist eine Bewegungslogik
Wenn wir von einem Programm für einen Schrittmotor sprechen, meinen wir keine klassische Firmware. Gemeint ist eine Bewegungslogik. Diese beschreibt, wie sich der Motor im System verhalten soll. Die Steuerung setzt diese Logik in reale Bewegung um.
Eine solche Bewegungslogik definiert beispielsweise Referenzfahrten, Positionierbewegungen, Wartezeiten und Zustandswechsel. Zusätzlich können Eingänge ausgewertet und Ausgänge gesetzt werden. Dadurch entsteht eine deterministische Bewegung. Deterministisch bedeutet, dass der Ablauf reproduzierbar und zeitlich definiert ausgeführt wird.
Unsere SmartStep Schrittmotoren Steuerung führt diese Abläufe eigenständig aus. Die Bewegungslogik wird in der Steuerung gespeichert. Der Schrittmotor folgt anschließend der von der Steuerung erzeugten Ansteuerung.
Grafische Schrittmotor Programmierung mit unserer PSC2 Software
Wir haben unsere PSC2 Software bewusst als grafische Programmieroberfläche entwickelt. Der Bewegungsablauf wird visuell erstellt. Der Entwickler definiert Zustände, Bewegungen und Bedingungen. Die grafische Darstellung entspricht direkt der realen Maschinenfunktion.
Der Ablauf wird anschließend in unsere SmartStep Steuerung übertragen. Die Steuerung speichert das Programm und führt es eigenständig aus. Der PC wird nur für die Programmierung benötigt. Der Betrieb erfolgt vollständig in der Steuerung.
Die grafische Programmierung ersetzt in vielen Anwendungen eine klassische SPS. Die Ablaufsteuerung liegt direkt in der Schrittmotoren Steuerung. Dadurch entsteht ein kompaktes und autarkes Bewegungssystem.
Grafische Programmierung statt SPS
In klassischen Systemen wird ein Schrittmotor über eine SPS gesteuert. Die SPS erzeugt Bewegungsbefehle. Ein Treiber setzt diese Befehle in Motorströme um. Die Bewegungslogik liegt vollständig außerhalb des Motors.
Unser Ansatz ist anders. Wir integrieren die Ablaufsteuerung direkt in die SmartStep Schrittmotoren Steuerung. Die grafische Programmierung ersetzt dabei einen großen Teil der SPS Logik. Bewegungsabläufe werden direkt in der Steuerung gespeichert.
Dadurch ergeben sich mehrere Vorteile. Die Verdrahtung reduziert sich. Die Reaktionszeiten werden kürzer. Die Bewegung wird deterministisch. Gleichzeitig sinkt der Entwicklungsaufwand. In vielen Anwendungen kann auf eine separate SPS vollständig verzichtet werden.
Für Entwickler bedeutet das eine deutlich vereinfachte Architektur. Für den Einkauf reduziert sich die Anzahl der Komponenten. Für den Anwender entsteht ein kompaktes und robustes System.
Unterschied zwischen Treiber und SmartStep Schrittmotoren Steuerung
Ein klassischer Schrittmotortreiber übernimmt nur die Leistungselektronik. Die Bewegungslogik liegt extern. Eine separate Steuerung oder SPS ist erforderlich. Der Treiber setzt lediglich Schritt und Richtung um.
Unsere SmartStep Stepper control integriert dagegen die komplette Bewegungslogik. Die Steuerung übernimmt die Ablaufsteuerung, die Bewegungsberechnung und die Stromregelung. Der Schrittmotor wird zu einer intelligenten Achse.
Der Unterschied liegt in der Architektur. Beim klassischen Treiber verteilt sich die Intelligenz auf mehrere Komponenten. Bei unserer SmartStep Lösung liegt die Intelligenz direkt im Antrieb. Das reduziert Schnittstellen und erhöht die Stabilität.
Echtzeit Stepper control in unserer SmartStep Architektur
Unsere SmartStep Steuerung berechnet die Bewegung in Echtzeit. Sie erzeugt kontinuierlich den Positionsverlauf. Gleichzeitig werden Beschleunigungsrampen berechnet. Dadurch bleibt der Schrittmotor synchron.
Zusätzlich regelt die Steuerung den Motorstrom. Der Mikroschrittbetrieb sorgt für einen ruhigen Lauf. Die Drehmomentwelligkeit wird reduziert. Gleichzeitig bleibt die Positioniergenauigkeit erhalten.
Diese Funktionen sind vollständig in unserer Schrittmotoren Steuerung integriert. Der Schrittmotor selbst bleibt ein passiver Aktor. Die Intelligenz liegt in der Stepper control.
Wie unsere Steuerung den Schrittmotor bewegt
Die grafische Programmierung erzeugt eine Ablaufstruktur. Unsere Steuerung übernimmt diese Struktur. Die Bewegungsberechnung erfolgt in Echtzeit. Daraus werden Schrittfrequenzen und Stromverläufe erzeugt.
Diese Stromverläufe werden auf die Motorwicklungen übertragen. Die Wicklungen erzeugen das rotierende Magnetfeld. Der Rotor folgt diesem Magnetfeld. Die mechanische Bewegung entsteht.
Der Ablauf ist eindeutig. Wir programmieren die Steuerung. Die Steuerung steuert den Motor. Der Motor erzeugt die Bewegung.
Vorteile für Entwickler
Unsere grafische Schrittmotor Programmierung reduziert den Entwicklungsaufwand erheblich. Bewegungsabläufe werden direkt definiert. Eine eigene Firmware ist nicht notwendig. Die Steuerung übernimmt die Umsetzung.
Die deterministische Ablaufsteuerung verbessert zusätzlich die Stabilität. Schrittverluste werden vermieden. Bewegungen bleiben reproduzierbar. Änderungen können schnell umgesetzt werden. Die grafische Darstellung erleichtert außerdem die Dokumentation.
Vorteile für den Einkauf
Unsere integrierte Schrittmotoren Steuerung reduziert die Anzahl der Komponenten. Separate Treiber, Steuerungen und Schnittstellen entfallen. Dadurch sinkt der Integrationsaufwand. Gleichzeitig reduziert sich die Verdrahtung.
Die kompakte Bauweise vereinfacht die Konstruktion. Weniger Komponenten bedeuten weniger Lieferanten. Das reduziert Projektrisiken. Gleichzeitig verkürzt sich die Inbetriebnahme.
Fazit
Ein Schrittmotor benötigt immer ein Programm, weil seine Bewegung durch eine definierte Wicklungsansteuerung erzeugt wird. Diese Ansteuerung wird von einer Schrittmotoren Steuerung berechnet. Die Stepper control erzeugt daraus die Stromregelung für den Motor.
Wir bei MICROSTEP programmieren diese Bewegungsabläufe grafisch mit unserer PSC2 Software. Die Programme werden in unsere SmartStep Steuerung übertragen. Die Steuerung führt die Bewegungen eigenständig aus.
Dadurch entsteht ein intelligentes Schrittmotorsystem. Die grafische Programmierung ersetzt in vielen Anwendungen eine SPS. Der Schrittmotor wird zu einer autonomen, präzisen und einfach integrierbaren Antriebslösung.