In dieser Arbeit wird ein Konzept für eine Offene Antriebsreglerplattform vorgestellt, mit dem den steigenden Anforderungen an die Antriebstechnik begegnet werden kann. Dies wird durch eine hohe Leistungsfähigkeit sowie eine hohe Flexibilität und Offenheit gegenüber neuen Technologien erreicht. Für den Entwurf der Antriebsreglerplattform wurden die bestehenden Anforderungen und verfügbaren Technologien berücksichtigt, damit ein System geschaffen werden kann, das über den heutigen Stand der Antriebstechnik hinaus Möglichkeiten für die Realisierung neuer Technologien und Regelverfahren bietet. Dies wird durch den Einsatz einer geeigneten, auf programmierbarer Logik basierenden Hardwareplattform, sowie durch eine offene, modulare Softwarestruktur ermöglicht. Sie bietet den verschiedenen Anwendergruppen den notwendigen Zugang zur Antriebsreglerplattform, der benötigt wird, um das System an die anwenderspezifischen Anforderungen anzupassen. Das Konzept umfasst den Aufbau der Antriebsreglerplattform, der sich in drei Ebenen gliedert. Diese Ebenen werden von der Hardware, einer programmierbare Logik sowie den in der Logik enthaltenen Mikrocontrollern gebildet. Darüber hinaus beinhaltet das Konzept eine Entwicklungsumgebung, die die unterschiedlichen Anwendergruppen bei Programmierung, Konfiguration und Einsatz des Antriebsreglers unterstützt. Es wird gezeigt, wie die Funktionen der Antriebsregelung als Hardware- und Softwarekomponenten modularisiert werden können und wie die Infrastruktur aufgebaut werden kann, die die Kommunikation zwischen den Komponenten herstellt und die Ausführung und Überwachung der Komponenten koordiniert. Die Modularisierung der Antriebsfunktionen und die Definition einheitlicher Schnittstellen zur Antriebsreglerplattform ermöglicht den Aufbau einer Funktionsbibliothek, aus der der Anwender den auf seinen Anwendungsfall zugeschnittenen Regler konfigurieren, sowie neue Funktionalitäten in Form neuer Module hinzufügen kann.
The increasing demands of dynamics and accuracy in machine tools and the requirement of many additional features, like process or machine monitoring, effect not only the construction of tool machines but also the drive control. In the drive control of the present days, specialized digital signal processors and microcontrollers are used. Because they are made for standard drive control with high quantities and low prices, there is a lack of flexibility and openness towards new sensors or control algorithms. To include new technologies in an existing drive control severe changes in both software and hardware are required. This makes it difficult and expensive to adjust the drive control to the special needs of manufacturing processes and machines differing from the standard. In this thesis a new approach for drive control is shown which fulfills the requirements of present-day machines and future developments in that it is flexible and open so it can be easily adjusted to special processes and machines. This flexibility is achieved by a hardware based on programable logic. A library provides modules, containing all the functions for the drive control, process control, sensors analysis, machine monitoring, etc. The drive controller can be configured out of this library so that it provides exactly the functions needed by the process or machine. Besides the programable logic, the drive control provides slots where hardware interfaces towards sensors, actors, or fieldbusses can be added. This thesis introduces the architecture of an open drive control, covering the modularization of the drive functions, the infrastructure needed for execution of the modules, for communication in between the modules, and for monitoring them. The openness and flexibility of the system requires special development tools also shown here. As verification of this concept, an implementation of the open drive control architecture is shown controlling a linear direct drive, which demonstrates a basic library of drive function and a drive control configured with modules from this library.
Offene Antriebsreglerplattform
ISW Forschung und Praxis ; 178 ; 1-135
2011
135 Seiten, Bilder, Tabellen, 84 Quellen
Theses
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