PASO | Wandfluh

Was ist Parametrierung?

Parametrierung bedeutet in unserem Fall, ein Elektronikmodul per Software auf den gewünschten Funktionsumfang abzustimmen und die einzelnen Funktionen so zu parametrieren, dass das Hydrauliksystem die Mechanik einer Anlage präzise und schonend ansteuert. Diese Abstimmung findet in einem Elektronikmodul statt, das einen Ölstrom durch ein Proportional-Hydraulikventil steuert. Dieser variable Ölstrom treibt schließlich einen Motor oder einen Hydraulikzylinder an, der eine bestimmte Funktion einer Maschine ausführt. In der Regel werden in einem solchen System mehrere Bewegungsabläufe gleichzeitig gesteuert. Diese müssen genau aufeinander abgestimmt sein, damit sich die Mechanik nicht verkeilt und Schwingungen vermieden werden können. Eine saubere Parametrierung eines Systems mit einer großen Anzahl von Ventilen kann sehr komplex sein und einige Zeit in Anspruch nehmen.

Parametrierschritte

Um die einzelnen Parametrierschritte übersichtlich zu gestalten, wurde die PASO-Software als Blockdiagramm konzipiert. Wird ein Parametrierblock ausgewählt, öffnet sich ein zusätzliches Fenster, in dem die entsprechenden Parameter eingestellt werden können. Die Anpassung eines Parameters wirkt sich in Echtzeit auf die Steuerung und damit auf die gesamte Anlage aus. Darüber hinaus können im "Handbetrieb" die einzelnen Ventile über die Software stufenlos geöffnet und geschlossen werden, um beispielsweise einen bestimmten Punkt innerhalb der Anlage anzufahren. Das folgende Bild zeigt die Benutzeroberfläche der PASO-Software mit einer Beschreibung der einzelnen Parameter in der Tabelle.

Blockdiagramm Felder

Feld		Funktion
Sollwertskalierung		Die Wandfluh-Elektronik kann verschiedene Sollwertformate wie z.B. von einer SPS, einem Joystick, einem Potentiometer, etc. verarbeiten. Das Eingangssignal wird im Einstellblock Sollwertskalierung parametriert.
Istwertskalierung		In einem Regelkreis werden die aktuelle Position, der momentan herrschende Spanndruck, die Motordrehzahl usw. von entsprechenden Sensoren erfasst und der Istwert als sogenanntes Rückmeldesignal an die Elektronik gemeldet. Da die verschiedenen Sensoren unterschiedliche Signalformate liefern können, ist auch hier eine Skalierung notwendig.
Festsollwerte		Anstelle eines variablen Sollwertes lassen sich in PASO auch mehrere fixe Sollwerte hinterlegen. Diese können schließlich über ein digitales Signal aktiviert und deaktiviert werden.
Rampengenerator		Um Schäden durch Druckstöße oder zu schnelle Bewegungsabläufe zu vermeiden, können steile Flanken im Sollwertsignal durch eine Rampe gezielt abgeflacht werden. In der Verstärkerelektronik mit einer Zeitrampe, in der Reglerelektronik mit Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verzögerung.
Regler		Der Funktionsblock "Regler" wird nur in Verbindung mit einem Rückmeldesignal angezeigt, sprich in einem Reglermodus. Die Sollwertumschaltung wird in Verbindung mit einer Druckregelung eingesetzt. Sie bringt die Stellgröße eines Druckreglers im Voraus in eine ungefähre Position im richtigen Bereich. der P-Anteil verstärkt die Regeldifferenz: je höher der P-Anteil, desto stärker reagiert der Regler (zu hoher P-Anteil führt zum Schwingen) der I-Anteil ist für Druckregelung sinnvoll und korrigiert die verbleibende Regeldifferenz über die Zeit. Je kleiner die I-Zeit, desto schneller reagiert der Regler. Mit den zusätzlichen I-Fenstern kann ein Überschwingen verhindert werden der D-Anteil ist bei schnellen Regelungen sinnvoll. Er wirkt einerseits beschleunigend bei einem Sollwertsprung, andererseits dämpfend wenn sich Istwert dem Sollwert nähert.Je höher der D-Anteil und je kleiner die D-Zeit, desto stärker reagiert der Regler.
Stellgrösse		In diesem Funktionblock können zwei Signal-Kanäle kombiniert werden, z.B. als ablösende Regelung oder pQ-Regelung: Im ersten Kanal die Q-Steuerung im offenen Regelkreis, im zweiten Kanal die p-Regelung im geschlossenen Regelkreis.
Ventiltyp		Je nach Ventiltyp und Ansteuerung (1-Magnet, 2-Magnet) kann die Betriebsart gewählt werden (z.B. Sollwert bipolar +/-10V für ein Proportional-Schieberventil). Wandfluh empfiehlt den Magnettyp "Proportionalmagnet mit Stromregelung", damit Temperatureinflüsse (Änderung des Spulenwiderstandes bei Erwärmung) automatisch korrigiert werden. Für spezielle Anwendungen kann diese Magnetstromregelung ausgeschalten werden, oder der Magnet-Typ "Schaltmagnet" kann ausgewählt werden.
Magnettreiber		Der Minimalstrom I-min soll auf den Öfnungspunkt des Ventils eingestellt werden. Der Maximalstrom I-max entspricht in der Regel dem Nominalstrom des Magneten, ausser man will bewusst den Bereich des Ventils reduzieren. Der Dither wird dem Magnetstrom überlagert und verbessert das Ansprechverhalten des Ventils und reduziert die Hysterese. Eine gute Gruneinstellung sind 70 Hz / 200mA.
Handbetrieb		Für Positions-Regelungen kann es Sinn machen, eine Geschwindigkeit für Vorwärts und für Rückwärts zu definieren, und diese Bewegung mittels Digitaleingang abzurufen. Dies als Alternative zum analogen Sollwertsignal.
Kanalfreigabe		Der Magnetstrom wird nur ausgegeben un der PID-Regler wird nur berechnet, wenn die Elektronik bzw. der Kanal freigegeben ist. Zudem wir diese Freigabe benutzt, um allfälige Fehler zu quittieren. Diese Kanalfreigabe kann mittels Digitaleingang vorgenommen werden, oder auch direkt fix auf Ein gesetzt werden.

Tutorials

Die folgenden sieben PASO-Tutorials auf unserem Wandfluh-YouTube-Kanal geben einen Überblick über die Funktionsweise der Parametrierung via Blockdiagramm und der Analysefunktion:

Inbetriebnahme Prozess

Bei der Inbetriebnahme muss die Hydraulik zunächst an die Mechanik einer Anlage angepasst werden. Dabei können alle Ventile einzeln über die PASO-Software angesteuert und so die Anlage in bestimmte Arbeitsstellungen gebracht werden. Dies funktioniert über den manuellen Modus wesentlich schneller und einfacher als über die Eingabe von Sollwerten, zumal diese nicht bekannt sind.

Analyse der Echtzeitdaten

Ein Hydrauliksystem ist ein Zusammenspiel von einzelnen Hydraulikventilen, die über ein oder mehrere elektronische Module oder über eine externe SPS gesteuert werden. Die Echtzeitdaten der einzelnen Ventile sind wichtige Indikatoren bei der Inbetriebnahme und insbesondere bei der Fehlersuche. Sie geben Hinweise darauf, warum ein System nicht wie vorgesehen funktioniert, und liefern eine unmittelbare Rückmeldung bei der Suche nach einer Lösung, zum Beispiel im Falle eines defekten Magneten, Sensors oder eines Wackelkontakts in einer elektrischen Leitung.

Diagnosemonitor

Zudem bietet die PASO-Software die Möglichkeit, mehrere Signale auf einer Zeitachse in einem Diagnosemonitor darzustellen. Hierfür können die einzelnen Signale unabhängig voneinander ausgewählt und ein Trigger definiert werden. Die grafische Visualisierung des Zeitverlaufs macht das Einschwingverhalten und die Zeitverschiebungen von Signalen sichtbar und Verbesserungen durch Parameter Anpassungen können gemacht und in Echtzeit analysiert werden. Schließlich können diese Signalkurven als triggergesteuerte Einzelkurve oder über einen bestimmten Zeitraum aufgezeichnet und gespeichert werden.

SD7 Industrie Elektronik

MD2 Mobil Elektronik

DSV Digital Smart Valve

PD3 Digitale Verstärker Elektronik

Die auf dem Markt erhältlichen Elektronikmodule unterscheiden sich zum einen in ihren technischen Merkmalen und Eigenschaften und zum anderen in ihrem Aufbau. Es gibt Module, die nur als Verstärker dienen und elektronische Einheiten, die für ein komplexes pQ-Steuerungssystem verwendet werden können. Vom Aufbau her gibt es Karten mit Schnappverschluss für den Einbau in Schaltschränke oder kleine elektronische Verstärker, die direkt auf einen Magneten passen, bis hin zu wasserdichten und stoßfesten Elektronikeinheiten für den Einsatz in mobilen Anwendungen.

Die intuitive Parametriersoftware

PARAMETRIER SOFTWARE PASO