Maxon Motor GmbH

ESCON2 - Eine Produktlinie für viele Anwendungsfälle

Die ESCON2 Plattform bietet Drehzahl-, sowie Strom-/Drehmomentregelung kombiniert mit

hochintegrierten leistungsstarken Endstufen und bildet damit die perfekte Kombination mit BLDCund

DC-Motoren für Anwendungen in Industrie, Robotik, Medizin- und Analysetechnik.

• ESCON2 «Nano», «Micro» und «Module» lassen sich direkt ins Elektronikdesign von Klein und

Handgeräten oder auf Mehrachsboards integrieren.

• ESCON2 «Compact» Steuerungen und Varianten im Gehäuse sind anschlussfertige

Lösungen, die in einem Schaltschrank oder dicht beim Motor platziert werden können.

Von der kleinsten «ESCON2 Nano 24/2» (23x16mm,.2.5g) bis zur leistungsstarken «ESCON2

Compact 60/30» (bis 60V / 30A) bietet das ESCON2 Produktspektrum mit ihren sieben Varianten

die jeweils passende Lösung als «Plug-in»-Modul für kundenseitige Elektronikboards und ermöglicht

mit den anschlussfertigen «Compact»-Bauformen oder im Gehäuse die schnelle Integration im

Geräte- und Maschinenbau.

Die flexible Kommandierung und Überwachung der ESCON2 erlaubt sowohl die Verwendung

simpler, Vorkonfigurierter I/O-Funktionen als auch die Einbindung in CANopen Systeme basierend

auf dem CiA402 „Device Profile for Drives and Motion Control“.

Performante Regler und hohe Leistungsdichte in kompaktester Bauform

Bei der ESCON2 gilt „Maximale Leistung bei minimaler Größe“. Wiederkehrende Feedbacks der

Entwicklungsteams von maxon-Kunden bestätigen diesen Ansatz:

„Trotz des kleinen Volumens sind die ESCON2-Servokontroller sehr leistungsfähig und

erreichen die spezifizierten Motorströme, beziehungsweise Drehmomente und Drehzahlen

auch im Dauerbetrieb bei hoher Energieeffizienz“.

10 kHz Drehzahlreglertakt, 50 kHz Stromreglertakt, feldorientierte Regelung (FOC = Field Oriented

Control) in Kombination mit modernsten Regleralgorithmen und überlastfähigen Leistungsendstufen

erlauben es Antriebseinheiten hohen Beschleunigungen und präzisen Bewegungsprofilen zu folgen.

Dies bedeutet für Maschinen und Geräte schnellere Zyklen und einen gesteigerten Durchsatz bei

hoher Qualität und Maßhaltigkeit produzierter Güter.

Perfekte Kommutierung und Laufruhe auch ohne Encoder

Die feldorientierte Regelung erzeugt sinusförmige Motorströme über den gesamten Drehzahlbereich

bis zu 120’000 U/Min. Selbst bei EC-Motoren nur mit Hallsensoren (ohne Encoder) erlaubt ein

neues, von maxon zum Patent angemeldetes Verfahren eine viel präzisere Drehzahlmessung als

bisher möglich. Hallsensoren bieten prinzipbedingt nur eine geringe Auflösung pro Rotorumdrehung

und die Schaltflanken sind aufgrund üblicher Fertigungstoleranzen nicht 100% perfekt über eine

Motorwellenumdrehung verteilt. Das maxon Verfahren, welches bei der ESCON2 erstmalig zum

Einsatz kommt, analysiert während wenigen ersten Motorumdrehungen die Schaltflankenverteilung

der Hallsensoren und generiert daraus eine virtuelle, präzise Sensorinformation. Bereits ab einer

Drehzahl von wenigen hundert U/min ist die Drehzahlstabilität und Laufruhe des Motors auf dem

Niveau von Systemen mit Encoder-Feedback.

Bei dem Vergleich der Drehzahlstabilität eines üblichen, modernen Drehzahlreglers mit jenem einer

ESCON2 zeigt die Drehzahl der ESCON2 deutlich tiefere Schwankungen und damit eine bessere

Laufruhe entlang dem Sollwert.

Auch bei dem Vergleich der Laufruhe unter dem Aspekt des Motorstromes weist eine übliche

Motorregelung deutlich größere Stromschwankungen auf als bei der ESCON2, deren Motorstrom-

Verlauf sehr gleichmäßig und frei von zyklischen Oszillationen ist.

In der Praxis bedeutet dies, dass die Drehzahlregelung der ESCON2 mit Hallsensor-Feedback

bereits ab wenigen 100 U/Min deutlich ruhiger ist, als jene anderer Servokontroller. Dieser

Unterschied führt auch zu einer höheren Energieeffizienz. Ein möglicher Verzicht auf den Encoder

bedeutet zudem eine Kosteneinsparung und Reduktion des Verdrahtungsaufwandes.

Offene Schnittstellen für Kommandierung und Datenaustausch

ESCON2 bietet vielfältige analoge und digitale Ein-/Ausgänge und Bus-Schnittstellen wie USB,

serielle Schnittstelle / RS232 und CAN (CiA402) zur Konfiguration, präzisen Kommandierung und

Zugriff auf Daten für die Prozessüberwachung, IoT und Predictive Maintenance.

Basierend auf dem CiA402 CANopen Device Profile werden „PVM – Profile Velocity Mode“,

„CSV – Cyclic Synchronous Velocity“ und „CST – Cyclic Synchronous Torque“ Mode unterstützt.

Zusätzlich stehen mit „IOVM - I/O Velocity Mode“ und „IOCM - I/O Current Mode“ zwei maxonspezifische

Betriebsarten zur Verfügung, welche die Kombination einer Ansteuerung über analoge

und digitale Ein-/Ausgänge mit dem performanten Datenaustausch und Prozessfeedback via

Feldbus kombinieren. Dies garantiert maximale Flexibilität, Kompatibilität und Skalierbarkeit für den

Einsatz in einfachen Geräten mit analoger Ansteuerung bis zu voll-digitalen Systemen basierend auf

CANopen.

Ein Systemintegrator fasste es so zusammen:

„Das von der ESCON2 genutzte standardisierte CiA402 CANopen Device Profile reduziert

Integrations- und Entwicklungsaufwand und das Risiko der Inkompatibilität beim Einsatz von gemischten Systemkomponenten."

Updates und anwendungsspezifische Erweiterungen

Anwenderfeedbacks und Anfragen zu Funktionserweiterungen werden von maxon konsequent

gesammelt und priorisiert. Die ESCON2 Funktionalität wird über regelmäßige Updates kostenfrei

erweitert.

Für Serienkunden bietet maxon die schnelle und effiziente Entwicklung von kosten- und

funktionsoptimierten Individuallösungen an, was sich in Entwickler- und Anwenderaussagen

manifestiert:

„Die ESCON2-Plattform ist ein solides Fundament um auch komplexe Zusatzfunktionen und

Wünsche einfach integrieren zu können.“

Mit «Motion Studio» rasch und sorglos zum Ziel

maxon’s «Motion Studio» Software leitet den Benutzer/In mit dem „Startup“ Wizard durch die

Grundkonfiguration der Antriebseinheit und der gewünschten I/O-Funktionen. Mit dem „Regulation

Tuning“ Wizard werden alle Regelparameter komplett automatisch ermittelt.

Die erfolgreiche Inbetriebnahme von neuen Antrieben ist nach nur wenigen Eingaben und Klicks

abgeschlossen. Die erstellte Systemkonfiguration kann abgespeichert und auf weitere ESCON2

Steuerungen übertragen werden.

Für Systementwickler oder Service-Mitarbeiter ist der in «Motion Studio» integrierte

„Data Recorder“, mit welchem vier Kanäle aufgezeichnet werden können, besonders hilfreich.

ESCON2 - Kurz und bündig

• Drehzahl- und Strom-/Drehmomentregelung mit maximaler Regelperformance.

• FOC-Kommutierung bis zu 120'000 U/Min (1-Polpaar BLDC).

• Neues maxon Verfahren (Patent pending) für bisher unerreichte Drehzahlkonstanz und

Laufruhe von BLDC-Motoren mit Hallsensoren auch ohne Encoder.

• Kommandierung und Überwachung über I/O, USB, serielle Schnittstelle / RS232 oder

CANopen.

• CiA402 Betriebsarten PVM, CSV, CST und maxon-spezifische Betriebsarten IOVM und

IOCM für den gemischten Betrieb via I/Os und CANopen.

• Umfangreiches Produktspektrum bezüglich Bauformen und Abgabeleistung.

• Einfachste Inbetriebnahme durch intuitives GUI und automatisches „Regulation Tuning“.

• Zukunftssicher dank funktionaler, kostenfreier Updates.

• Kundenspezifische Funktionserweiterungen und Hardware-Designs für OEMs.