TMCM 1141

[Michael.Baumann]

Hallo,

Wir evaluieren zur Zeit das TMCM-1141. Grundsätzlich sind wir damit sehr zufrieden; leider sind jedoch mehrere Probleme aufgetreten:

1) Es ist mit diesem Modul nicht möglich, eine neue Firmware aufzuspielen (Firmwareupdate von der Version 1.17 auf die Version 1.18). Der Schreibvorgang wurde mit der Anzeige "Programming error (1)" abgebrochen. Ausprobiert haben wir das Update mit zwei der vier von Ihnen gelieferten Modulen. Wir verwenden die TMCL-IDE 2.06. Ein ähnliches Problem hatten wir auch mit dem im Frühjahr von uns evaluierten TMCM-1021. Dort gelang uns ein Update von der Version V1.13 auf V1.15; das Update auf V1.17 ist aber gescheitert. Alle drei Module waren danach unbrauchbar.

2) Die digitale Eingabelogik des TMCM-1141 funktioniert nicht (getestet auf 3 Modulen): "GIO 0, 0", "GIO 1, 0" und "GIO 2, 0" liefern bei wechselnder Eingangsspannung immer null. Andererseits funktioniert die analoge Eingabe ("GIO 0,1") und die digitale Endschalterlogik, die an den gleichen Eingängen liegt (wir verwenden zur Zeit "GAP 10, 0" und "GAP 11, 0" als Workaround zum Auslesen der Eingangssignale). Als Eingangssignal wurde ein digitales 5V TTL-Signal verwendet.

3) Wir haben große Probleme mit Stallguard2. Nahezu unabhängig von der Konfiguration (niedrige/mittlere/hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen; die Stallguard-Skalierung (AP 173) wurde so gewählt, dass der Load-Wert zwischen 200 und 800 liegt; Stallguard-Minimalgeschwindigkeit (AP 181) zwischen 1 und einigen Punkten über (!) der Maximalgeschwindigkeit) erleben wir immer sporadische Stops; es sei denn wir setzen die Stallguard-Minimalgeschwindigkeit auf 0 (was Stallguard2 wohl ausschaltet; ist nicht im Handbuch spezifiziert). Wir verwenden einen Faulhaber AM1524 A0.25-12.5 mit einem 1:41 Reduktionsgetriebe. Alle Versuche wurden ohne Last ausgeführt. Mit sehr großen Stallguard-Skalierungen (->Loadwerte über 1000) konnten die Stops ebenfalls verhindert werden; allerdings löst Stallguard dann selbst unter brutaler Krafteinwirkung mit der Kneifzange keinen Motorstop mehr aus. Any ideas?

4) Kleinere Fehler in der Dokumentation:
TMCL-Handbuch des 1141 (V1.0)
S.63, Achsenparameter 6: die Amperewerte zur Stromskalierung sind falsch
S.64, Achsenparameter 135: Formel für Berechnung der physikalischen Beschleunigung fehlt (muss man umständlich in anderen Dokumentationen von Trinamic nachsuchen)
S.64, Achsenparameter 138: Der "soft mode" ist weitgehend unspezifiziert
S.64, Achsenparameter 141: Der "three switch mode" ist unspezifiziert
S.67, Achsenparameter 181: Deaktiviert der Wert 0 Stallguard2?
Hardware-Handbuch des 1141 (V1.2)
S. 11: Der Schalter zur Invertierung der Eingangslogik (im Schaubild 3.5 rot hervorgehoben) wird nicht ausreichend spezifiziert. Ist dieser programmierbar? Wie? Siehe dazu auch den Kommentar im Handbuch Seite 10, im blauen Kasten.

Mit freundlichen Grüßen
Dr. Michael Baumann

[Michael.Baumann]

Kleine Präzisierung zu Punkt 3)

Die sporadischen, unvorhersagbaren Stops treten beim Be-/Entschleunigen auf, d.h. beim Anfahren oder beim Richtungswechsel.

[Michael.Baumann]

Hallo,

Ich habe gerade gesehen, dass Trinamic mehrere der letzte Woche hier angesprochenen Punkte in der Dokumentation korrigiert und auch eine neue Firmware (v1.19) veröffentlicht hat. Diese enorme Reaktivität hat mich sehr gefreut; jedoch würde ich gerne um ein kurzes Feedback bzgl. meines ursprünglichen Postings bitten: welche Probleme wurden gelöst, welche nicht? Grundsätzlich wäre ein ausführliches Changelog bzgl. der Firmwareversionen wünschenswert (die neue Firmwareversion wird in der Firmware Revision History im Manual nicht geführt).

Ein weiterer kleiner Fehler (Firmware V1.17):
SIO 2,0/1,1 setzt die Ausgangsspannung auf 0V, während ein SIO 2,0/1,0 einen pull-up auf V(high) zur Folge hat (wir ziehen die Spannung mit einem 4.7kOhm-Resistor auf 5V).

[Olav Kahlbaum (TRINAMIC)]

Hallo,
die Probleme beim Firmware-Update, die manchmal im Zusammenhang mit einigen PCs auftreten, wurden durch einen neuen Bootloader behoben, mit dem die Module nun ausgeliefert werden (ein Austausch der Bootloaders durch den Anwender ist nicht möglich). Sollte es zu einem Abbruch des Updatevorgangs kommen, so ist das Modul danach nicht unbrauchbar. Es befindet sich dann im Bootloader-Modus, und das Aufspielen neuer Firmware kann erneut versucht werden (evtl. mit einem anderen Rechner). Dieser Zustand wird durch Leuchten beider LEDs angezeigt.

Die Möglichkeit, die Eingänge auch mit GIO abzufragen, wird mit der Version 1.20 der Firmware kommen. Dazu werden gerade noch ein einheitliche Bezeichnungssystem für die Eingänge in die Handbücher der Module TMCM-1140/1141/1160/1161 eingearbeitet.

Die Ausgänge des TMCM-1141 (und auch des 1140/1160/1161) sind als Open-Collector-Ausgänge ausgeführt. SIO <Ausgang>, 0, 0 sperrt den Ausgangstransistor, und SIO <Ausgang>, 0, 1 schaltet den Ausgangstransistor durch (<Ausgang> kann 0 oder 1 sein für OUT0 bzw. OUT1).

Der Pull-up-Widerstand für die Eingänge (welcher in der ersten Version des Hardware-Handbuches an der falschen Stelle eingezeichnet war) kann mit dem Befehl SIO 0, 0, 0 aus- und mit SIO 0, 0, 1 eingeschaltet werden.

Ausserdem ist es ab Firmware V1.19 möglich, die Logik der Endschalter zu invertieren. Dies geschieht mit SGP 79, 0, 1 (beide Endschalter invertiert) bzw SGP 79, 0, 0 (Normalzustand). Dieses ist auch die einzige des TMCM-1141 betreffende Änderung gegenüber V1.17.

Zum sporadischen Stehenbleiben des Motors: welche Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte und welchen Strom verwenden Sie?

[Michael.Baumann]

Hallo Herr Kahlbaum,

Vielen Dank für Ihre Antwort!

Ich habe die "defekten" 1141 vor zwei Wochen eingesandt und hoffe, dass sie nicht nur mit der neuesten Firmware, sondern auch mit dem neuen Bootloader ausgestattet werden - eine entsprechende Bitte habe ich, hoffentlich noch rechtzeitig, gestern an Ihren Kundenservice gesandt.

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Sporadisches Stehenbleiben: Ist, wie schon geschrieben, nahezu unabhängig von den Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsparametern. Nachfolgend eine Beispielkonfiguration:
v_max: 1000
a_max: 1000
pulse divisor: 7
ramp divisor: 8

Mit
AP 174: 11
AP 181: 0
AP 6: 32 (=85% des Nominalstroms des Motors; wir haben aber auch andere Werte probiert)
AP 200 (boost current): 0
AP 204 (freewheeling): 1
läuft der Motor tadellos, der Lastwert von Stallguard2 liegt zwischen 300 und 400. Ein beherzter Kniff mit der Kneifzange reduziert den Lastwert auf 0; ein Motorstopp wird aber wegen AP 181 = 0 nicht ausgelöst (wie schon im ersten Posting geschrieben stimmt dieses Verhalten auch nicht mit der Spezifikation überein).

Wird der AP 181 nun auf 999 (oder einen anderen Wert unter der Zielgeschwindigkeit, aber grösser als 0) gesetzt, so löst Stallguard2 beim Anfahren und beim Richtungswechsel sporadische Motorstopps aus, selbst wenn der AP 174 auf einen Wert grösser als 11 gesetzt wird (z.B. 12 oder 13, mit denen der Lastwert über 1000 liegt).

Eine Beschleunigung a_max <= 100 und AP 181 von 500 ist eine der wenigen Konfigurationen, in denen Stallguard2 nach ersten Tests verlässlich funktioniert. Leider ist die Beschleunigung für unsere Zielanwendung um den Faktor 10 zu langsam. Auch wissen wir noch nicht, ob diese Konfiguration auch mit echter Last verlässlich funktioniert.

Ich habe einen Screenshot mit dem Stallguard2-Graphen dieser Konfiguration angehängt. Man kann dort ablesen, dass bei jedem Richtungswechsel der SG2-Lastwert auf 0 fällt. Durch die geringe Beschleunigung bleibt der Motor allerdings ausreichend lange unter der Geschwindigkeit, ab der Stallguard einen Stopp durchführt. Kann es sein, dass der Stallguard-wert beim Anfahren nicht korrekt berechnet wird? Die extremen Ausschläge ähneln sehr einer mathematischen Singularität.

Insgesamt erscheint mir SG2 sehr instabil zu sein. Schon kleine Motorparameteränderungen erfordern eine manuelle Neukalibrierung der SG2-Parameter. Da wir viele unterschiedliche Geschwindigkeiten fahren, die noch dazu vom Anwender dynamisch verändert werden können, habe ich inzwischen wenig Hoffnung, dass wir mit Stallguard2 ein ausreichend stabiles System konzipieren können werden.

Oder machen wir etwas grundsätzlich falsch? Wir sind für jeden Tipp dankbar.

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Logik der Endschalter invertieren:
Wird nur die Logik der Endschalter oder auch die des Referenzschalters invertiert?

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Bzgl. SIO: Im Programmierhandbuch steht entegegen Ihrer Aussage, dass SIO <Ausgang>, 0, 0 die Ausgangsspannung auf 0 setzt (also müsste der MOSFET durchschalten) und SIO <Ausgang>, 0, 1 die Ausgangsspannung auf 'high' setzt (der MOSFET müsste sperren).

[Olav Kahlbaum (TRINAMIC)]

Zum Parameter 181: ist dieser auf 0 gesetzt, dann ist die Stop-on-Stall-Funktion deaktiviert, der Motor wird also niemals bei einem Stall (Lastwert geht auf 0) angehalten. Und da er dann ja auch tadellos läuft, liegt es nicht an Geschwindigkeit, Beschleunigung, Strom oder anderen Parametern.
Die Lastwertmessung bei stallGuard2 ist tatsächlich von der Geschwindigkeit und dem Strom abhängig (und natürlich auch vom verwendeten Motor). Für Fahrten mit Stop-on-Stall ist foglich eine entsprechende Optimierung dieser Parameter erforderlich. Für verschiedene Geschwindigkeiten können durchaus verschiedene Threshold-Parameter (AP 174) erforderlich sein.
Um die Beschleunigungsphase (und eventuell in dieser Phase auftretende Resonanzbereiche) ausblenden zu können, ist der Parameter 181 als Mindestgeschwindigkeit für diese Funktion implementiert.
Verwenden Sie das TMCM-1141 mit einem eigenen Motor oder mit unserem Standardmotor (d.h. das PDx-1141)? Im ersteren Fall wäre es für uns interressant zu wissen, um welchen Motor es sich handelt, damit wir da eventuell selbst mit einem solchen Motor Versuche durchführen können.

Zur Invertierung der Endschalter: dies betrifft ausschließlich die Endschalter. Der Referenzschalter kann jedoch über den Parameter 193 (Referenzierungsmodus) invertiert werden, indem zu diesem Parameter der Wert 128 dazuaddiert wird.

[Michael.Baumann]

Hallo Herr Kahlbaum,

Wie immer zunächst einmal vielen Dank für Ihre rasche Antwort.

Zum Motor: Wie schon im ersten Posting erwähnt handelt es sich um einen Faulhaber AM1524 A0.25-12.5 mit einem 1:41 Reduktionsgetriebe. Wir haben mit diesem Motor StallGuard2 inzwischen auch unter Last getestet, da war es uns unmöglich einen Stop unter Stall-Bedingungen auszulösen, allerdings stoppte der Motor wie gehabt sporadisch bei Start und Richtungswechseln. Wir haben dabei nicht den gleichen Motor wie für die Tests ohne Last verwendet. Die Parameter haben wir im Rahmen des mit TMCL Möglichen zu optimieren versucht. Wir haben uns inzwischen entschlossen, Stallguard nicht zu verwenden. Es würde uns allerdings freuen, wenn Trinamic sich das noch einmal genauer anschauen könnte. Ein funktionierendes Stallguard2 würde unsere initiale Positionskalibrierung stark abkürzen.

Zu Parameter 181: Es wäre schön, wenn diese wichtige Funktion (Desaktivierung von Stallguard2) im Benutzerhandbuch aufgeführt werden würde.

[Michael.Baumann]

Hallo Herr Kahlbaum,

Leider haben wir nun doch noch ein - für uns leider blockierendes - Problem entdeckt:
Wir können in der Version 1.19 der Firmware des TMCM-1141 leider den Positionszähler des Motors nicht auf 0 setzen (SAP 1, 0, 0) - der Befehl wird einfach ignoriert. Daher können wir den Laufweg des Motors nicht kalibrieren.

Wir bräuchten dazu einen schnellen Bugfix! Wie schnell ist dieser realisierbar? Gibt es eventuell einen Workaround?

Mit freundlichen Grüssen
Michael Baumann

[TRINAMIC_SK]

Hallo Herr Baumann,

Herr Kahlbaum hat dies noch einmal geprüft in der angesprochenen Firmware-Version.
Der Befehl funktioniert korrekt und setzt die aktuelle Position auf den angegebenen Wert (in diesem Fall 0).
Wenn sich dann allerdings der Antrieb noch im Positionierungsmodus befindet (z.B. durch ein vorhergegangenes MVP) und die Zielpositon (Parameter 0) nicht mit der aktuellen Positon übereinstimmt, dann wird sofort der Positionsregler aktiv, und die aktuelle Position läuft wieder zur Zielposition (was so aussehen könnte, als würde der Befehl ignoriert – wird er aber nicht).
Bevor man die aktuelle Positon ändert, muß sichergestellt sein, daß sich der Antrieb im Geschwindigkeitsmodus befindet und der Motor steht (geht am einfachsten durch ein MST vorher – auch wenn der Motor schon steht). Dann kann man sowohl die aktuelle als auch die Zielposition beliebig ändern, ohne daß die eine gleich wieder auf die andere Position geregelt wird.

Also z.B. zum Nullsetzen der Position:
MST 0
SAP 1, 0, 0
Und wenn man will auch noch SAP 0, 0, 0

Hilft dies?

[Michael.Baumann]

Hallo,

Ja, nach einem MST funktioniert die Änderung des Positionszählers tadellos! Danke.

Grüsse,
Michael Baumann