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Was bedeutet also der Fehler „PID fault“ (e-PID) und aus welchem Grund entsteht er?

Einer unserer Kunden bekam den Fehler „PID Fault mkit: 1 error 251“ und fragte nach seiner Bedeutung. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass „MotionKit“ (im Falle von Mach3 die Achse und im Falle von Mach4 der Motor) Nummer 1 eine unkontrollierte Bewegung von 251 Impulsen ausführen wollte. Um zu verstehen, wieso der Fehler entsteht und was er genau bedeutet, ist hier eine längere Erklärung erforderlich.

Jeder unserer Controller verfügt über eine PID-Schleife für jede Achse (Motor oder MotionKit). PID-Schleifen werden verwendet, um Bewegungstrajektorien in step/dir-Impulse (CSMIO/IP-M und CSMIO/IP-S) oder ein +/-10-V-Signal (CSMIO/IP-A) umzuwandeln. Die von der Steuerungssoftware (Mach3, Mach4 und simCNC) gelieferte Bewegungstrajektorie ist die Sollposition und der Zähler der generierten step/dir-Impulse (CSMIO/IP-M und CSMIO/IP-S) oder der Impulszähler des Encoders (CSMIO/IP-A) – die Istposition. Beide Werte gehen in die PID-Schleife ein, deren Ergebnis die step/dir-Signalfrequenz (CSMIO/IP-M und CSMIO/IP-S) oder der +/-10-V-Spannungswert (CSMIO/IP-A) ist. Um die Auswirkungen der PID-Schleife zu überwachen, wird ein Schutz verwendet, der kontinuierlich den Wert der Sollposition und der Istposition vergleicht. Dieser Schutz wird durch eine sehr einfache mathematische Bedingung beschrieben:

Sollposition – Istposition <= zulässiger Positionsfehler.

 

Wenn Sollposition minus Istposition größer als der zulässiger Positionsfehler ist, wird die Maschine sofort zum Notstopp gebracht und die Meldung „PID Fault“ erscheint. Die Meldung „PID Fault“ gibt an, welcher „Motor“ oder welches „MotionKit“ betroffen ist (z. B. „mkit: 1“) und mit welchem Wert des Positionsfehlers wir es zu tun haben (z. B. „error 251“).

Im Falle des CSMMIO/IP-A Controllers kann der Benutzer den Wert des zulässigen Positionsfehlers selbst festlegen, da dieser Wert von folgenden Faktoren abhängt:

  • Korrektheit der Einstellung des Positionsreglers in CSMIO/IP-A
  • Korrektheit der Einstellung des PID-Reglers für Geschwindigkeit und Strom im Servoantrieb.
  • Zustand des Servoantriebs
  • Trägheit der Achse
  • Gewünschte Werte für die Beschleunigung und das Brechen der Achse.

Bei den Controllern CSMIO/IP-M und CSMIO/IP-S ist der Wert für den maximal zulässigen Positionsfehler fest auf 200 Impulse eingestellt. Dieser Wert wurde starr festgelegt, weil sein Wert nicht von variablen Faktoren abhängt.

Wie ich bereits erwähnt habe, vergleicht der beschriebene Schutz „ununterbrochen den Wert der Sollposition und Istposition. Jetzt werden sich viele von Ihnen die Frage stellen, warum es notwendig ist, diese Werte ständig zu vergleichen? Selbstverständlich sollte dies im Falle des CSMIO/IP-A Controllers geschehen, um die Korrektheit des Servobetriebs zu kontrollieren, aber gibt es noch einen anderen Grund? Nun, dafür gibt es drei Hauptgründe:

  • Ein Fehler in der Berechnung der Steuerungssoftware (Mach3, Mach4 und simCNC). In dieser Situation empfängt der CSMIO/IP Bewegungscontroller eine fehlerhafte Bewegungstrajektorie (d. h. die Sollposition), was ein Befehl für eine unkontrollierte Achsenbewegung ist, die zu einer Kollision führen kann.
  • Mangelnde Synchronisierung zwischen der Steuerungssoftware (Mach3, Mach4 und simCNC) und dem CSMIO/IP-Controller. Der CSMIO/IP Bewegungscontroller überträgt kontinuierlich die Istposition der Achse an die Steuerungssoftware (Mach3, Mach4 und simCNC). Diese Position wird verwendet, um die Steuerungssoftware mit dem Bewegungscontroller zu synchronisieren.
  • Eine fehlende Synchronisierung führt dazu, dass die Steuerungssoftware eine veraltete (nicht korrekte) Bewegungsbahn erzeugt, die zu einer Kollision führen kann.
  • Fehlende Bedienung von Funktionen oder fehlerhafte Bedienung von Funktionen auf Seiten der Steuerungssoftware oder des Bewegungscontrollers. Gefahr, die mit den oben genannten Punkten identisch ist.