Die heute gängigen physikalischen Modelle für die Abbildung der Regelstrecke einer Maschine sind im praktischen Einsatz für eine optimale Reglereinstellung der Antriebsachse nur bedingt brauchbar. Das liegt an nicht unwesentlichen Abweichungen im Verhalten zwischen dem physikalischen Modell einer Maschine und der realen Maschine. So kommt es, dass sich heutzutage Antriebsspezialisten noch immer an der realen Maschine in mehreren Versuchen an die optimale Regelungseinstellung »herantasten«. Hierbei kommt das Verfahren der Schwingungsmethode von Ziegler und Nichols aus dem Jahr 1943 zum Einsatz. Der Antrieb wird dabei an seine – hörbare – Stabilitätsgrenze gebracht, und die verwendete Reglereinstellung mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert. Das Verfahren ist einfach anzuwenden, nicht modellbasiert und erzeugt ein robustes Regelungsergebnis. Die Einstellung per Hand benötigt jedoch viel Zeit.
(Bild: Lenze)
Mit der Auto-Tuning-Funktion (Bild links) hat Lenze jetzt die Einstellung der Regelungsparameter für seine Servo-Umrichter der i-Reihe automatisiert und deutlich vereinfacht. Das Verfahren von Ziegler und Nichols ist darin integriert. Neben dem Servo-Umrichter werden keine zusätzlichen Messkomponenten benötigt. Der Antrieb selbst wird mit den aktuellen Größen des Positionsgebers und des Motorstromes zum Sensor. Nach Abschluss des Auto-Tunings werden die Einstellungen der Regelparameter berechnet und in der Konfiguration des Antriebs hinterlegt. Die vorliegende physikalische Regelungsstrecke wird in kurzer Zeit automatisch vermessen und es findet eine exakte Anpassung an die reale Maschine statt. Fehler, die bis dato durch Modellabweichungen oder während der manuellen Einstellung auftraten, lassen sich mit der neuen Funktion vermeiden. Dieses Verfahren spart Inbetriebnahmezeit, ist robust, liefert reproduzierbare Ergebnisse und eine optimale Performance für die Maschine. Selbst bei komplexen Herausforderungen der Regelung wie zum Beispiel »Getriebespiel« oder »variable Lasten« funktioniert die Auto-Tuning-Funktion zuverlässig und sicher.
Die Auto-Tuning-Funktion lässt sich mit den Lenze-Tools »EASY Starter« und »PLC-Designer« ausführen. Die Entwickler achteten auf einfache Bedienung und eindeutige, informative Rückmeldungen, sodass auch Inbetriebnehmer ohne Expertenwissen die Funktion quasi per Knopfdruck ausführen können.
Das Feedback der Lenze Kunden, die dieses Verfahren bereits in ihren Maschinen eingesetzt haben, ist durchweg positiv. Insbesondere das einfache, robuste Prinzip und die enorme Geschwindigkeit der Optimierung wurden als großer Vorteil gegenüber dem bisherigen manuellen Vorgehen genannt. Für hohe Zufriedenheit sorgte weiterhin der Umstand, dass sich zusätzlich die Taktzeiten und damit der Output der Maschine verbessern ließen. Um bis zu 10 % höhere Taktraten konnten die Entwickler von Lenze in Vor-Ort-Tests bei Anlagenbetreibern durch die Optimierung der Umrichterparametrierung erzielen.
Die Auto-Tuning-Funktion ist seit der Hannover Messe im April 2021 verfügbar. Mit allen seitdem gekauften Servo-Umrichtern i950 und i700 kann das Auto-Tuning bereits durchgeführt werden. Geräte, die vorher verkauft wurden, lassen sich per Firmware-Update um die Auto-Tuning-Funktion erweitern.
