Digitale und analoge Schnittstellen

Schnelles Kommandieren und einfaches Einbinden

Ansteuerung über digitale Schnittstellen

Schnelle USB- oder TCP/IP-Interfaces zählen neben RS-232 zu den Standardschnittstellen, die modernen Digitalcontroller von PI unterstützen.

Darüber hinaus bietet PI auch echtzeitfähige Schnittstellen wie eine SPI oder ein 32 Bit paralleles In- / Out-Interface (PIO) an.

Kundenspezifische serielle Schnittstellen sind ebenfalls möglich, um die Anbindung an die Angwendungsumgebung herzustellen.

Analoge Schnittstellen: Kommandieren in Echtzeit

Im Falle analoger Treiber wird der analoge Eingangswert linear verstärkt und die Ausgangsspannung an den Antrieb weiter gegeben. Analoge Motion Controller, wie sie für piezobasierte Positioniersysteme noch verwendet werden, besitzen einen analogen PID-Regler und Linearisierungsverfahren, wodurch die Eingangsspannung möglichst linear der Soll-Position entspricht. Die Auflösung und Prozesszeit hängt dadurch unmittelbar von den verwendeten Komponenten ab und ermöglicht Sub-Nanometer-Bewegungen und eine Kommandierung in Echtzeit.

Auch viele digitale Motion Controller von PI besitzen analoge Schnittstellen, die für einen externen Sensor oder als Quelle zur Erzeugung des Stellwerts verwendet werden können. Um die Echtzeitfähigkeit und Auflösung eines analogen Controllers zu erreichen, setzt PI schnelle Prozessoren und hochauflösende 16 bis 20 Bit A/D-Wandler mit Oversamplingverfahren ein.

Analogausgänge können als Monitor der Achsenposition oder zur Ansteuerung eines externen Motortreibers verwendet werden.

Darüber hinaus bietet PI für viele Steuerungen eine analoge Schnittstelle als Anschluss für externe Bedienelemente wie Joysticks an. Moderne Controller von PI unterstützen für diesen Zweck HDI-Geräte, die über eine USB-Schnittstelle mit dem Controller verbunden werden.


EtherCAT: Taktsynchron im Automatisierungsverbund

Hexapodsysteme werden für die Einbindung in Automatisierungsstrecken optional mit Feldbus-Interface angeboten. Aktuell gibt es austauschbare Module, wie Profibus, EtherCAT, Profinet, CANopen und SERCOS. Die Hexapoden selbst sind modular aufgebaut und stehen mit unterschiedlichen Antriebslösungen zur Wahl. Anwendungsspezifische Anpassungen sind damit innerhalb kurzer Zeit realisierbar.

Durch die direkte Anbindungsmöglichkeit an die Steuerung lassen sich die Hexapod-Systeme praktisch in jeden Automatisierungsverbund integrieren und die Taktsynchronisierung mit anderen Automatisierungskomponenten ist gut realisierbar, z. B. bei automatischen Zuführungen etc. In der Automatisierungstechnik erschließen sich den Hexapod-Systemen dadurch zahlreiche Anwendungsbereiche, angefangen von spanenden Bearbeitungen bis hin zu komplexen Biegeprozessen.

Die SPS kann in solchen Applikationen mit dem Hexapod-System dann über eine standardisierte Feldbusschnittstelle kommunizieren. Sie gibt als Master die kartesische Soll-Position bzw. Bahnen im Raum vor und bekommt die Ist-Positionen ebenfalls über die Feldbusschnittstelle zurückgemeldet. Alle anderen Berechnungen, die notwendig sind, um die Fahrbefehle für das parallelkinematische Sechsachssystem umzusetzen, übernimmt der Hexapodcontroller, also die Transformation der kartesischen Soll-Positionen in die Ansteuerung der Einzelantriebe.

Der Controller verhält sich in diesem Fall wie ein intelligenter Antrieb. Die Zykluszeiten für die Vorgabe neuer Positionen, Signalauswertung und Synchronisation liegen zwischen 1 und 3 ms.


Kundenspezifische direkte Kommandierung: SPI-Schnittstelle

Die serielle Datenübertragung über die SPI-Schnittstelle ist in erster Linie dafür vorgesehen, digitalisierte Positionswerte vom und Ansteuersignale zum PI Controller zu übertragen. Die Übertragung erfolgt mit minimaler Verzögerung und Update-Raten, die der Servozykluszeit des Controllers entsprechen.

Dabei kann der Standard-Kommandointerpreter für den PI General Command Set (GCS) umgangen werden, sodass eine Konvertierung der Befehle entfällt. Für Anwender ist dies insbesondere dann interessant, wenn eigene digitale Signale zur Sollwertvorgabe in Echtzeit verknüpft werden sollen.

Alternativ dazu können auch GCS-Befehle übermittelt werden, wodurch dann der Zugriff auf die komplette Funktionalität des Controllers besteht. Außer zur Anbindung externer Steuerungen werden SPI-Schnittstellen von PI auch für die interne Datenübertragung zwischen Controller und Mechanik genutzt.

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