Setup Di Un Encoder - asse lineare instabile

[enricobo]

ho montato un encoder assoluto per controllare un motore brushless che movimenta unasse lineare verticale. Purtroppo l'asse è instabile. Muovendo l'asse sento un grosso rumore di tipo elettrico che induce una oscillazione ad alta frequenza dell'asse. Questo comporta una condizione di gasto poichè l'asse supera la velocità limite. L'azionamento è un SERVOSTAR 620. e' colpa del cablaggio dell'encoder che fa schifo???? In una direzione l'asse sembra muoversi bene ma nella direzione opposta fa un casino del diavolo.

Credo di avere fasato bene l'encoder, però non capisco che cosa succede.

[Piero Azzoni]

suppongo che scrivi perche' non hai buoni risukltati dopo che hai proceduto ad una accurata taratura del sistema ma non hai avuto lo stesso i risultati aspettati

giusto ?

e' colpa del cablaggio dell'encoder che fa schifo????

mi sfugge, e' una pura ipotesi o e' un'affermazione precisa ? Modificato: 22 settembre 2006 da Piero Azzoni

[Gianmario Pedrani]

A me sembra più un problema dell'azionamento che non è stato tarato correttamente... a me è capitato che qualche encoder fosse collegato mane, ma l'asse andave in errore è non si moveva, da quello che scrivi tu lasse si muove, non va nemmeno in errore di inseguimento.... stano no?

verifica meglio i parametri dell'azionamento... ciao

[emanuele.croci]

Muovendo l'asse sento un grosso rumore di tipo elettrico che induce una oscillazione ad alta frequenza dell'asse.

In genere queste cose capitano quando si usano GUADAGNI TROPPO ALTI.

Prova ad abbassare il proporzionale, anche di parecchio per provare, e vedi se la cosa si risolve.

Potrebbero essere anche disturbi sul segnale encoder: controlla eventualmente le schermature, esamina il segnale con oscilloscopio (se riesci), per prova puoi anche inserire un filtro passa basso se l'azionamento te lo permette.

Ciao, Emanuele

[walter.r]

Non è che, essendo un asse verticale, è semplicemente non bilanciato ???

In questo caso l'azionamento si trova a lavorare in due condizioni completamente diverse a seconda della direzione.

[enricobo]

Vi ringrazio tutti per le Vs. osservazioni, scusate se vi rispondo solo ora.

Sono riuscito a eliminare il rumore in discesa variando la costante di tempo del filtro nella retroazione del valore reale della velocità (T-tacho).

Adesso addirittura sono riuscito ad aumentare i guadagni!!! Gianmario direi che ci avevi preso.

Effettivamente Walter non hai tutti i torti in discesa purtroppo l'asse è più instabile ed il controller fà più fatica a stargli dietro. Questo probabilmente è dovuto al fatto che il motore in discesa oltre a dare la trazione deve anche rigenerare corrente (funzionando da generatore).

Comunque tutti mi avete dato degli spunti su cui riflettere e risolvere (spero definitivamente) il problema.

Thanks

Enrico

[enricobo]

salve a tutti,

vi ricordate il problema sul setup di un encoder?

Ahimè ho messo il carico reale (1700Kg) sull'asse verticate dopo averlo tarato con un peso di circa 100Kg e non si muove più. Mi va in I^2t (pompa il massimo degli ampere) e non si muove se lo muovo in controllo di velocità; se lo muovo in controllo di posizione mi da errore di superato intervallo di inseguimento impostato.

Con 100Kg andava tutto bene ( anche il rumore ).

Saluti, Enrico

[emanuele.croci]

Non è che hai motore o azionamento sotto-dimensionati per sollevare 1700 Kg?

Hai fatto bene i calcoli...? Li hai verificati...? (o qualcuno per te)

Ciao, Emanuele

[enricobo]

In realtà ho strinato (ovvero bruciato) il circuito di resistenza di frenatura e sono in attesa di sostituire il controller, questo a causa della potenza di rigenera che si è abbattuta sul mio povero controller (la resistenza di frenatura era leggermente sottodimensionata).

Quindi sto provando il sollevamento senza circuito di frenatura. Fino ad oggi sembrava andare (con 100Kg). In passato è andato (anche con circuito bruciato). adesso sembra soffrire.

Enrico

[walter.r]

La mia sensazione continua ad essere quella di essere di fronte ad un sistema sottodimensionato.

Dal punto di vista del motore, 100 Kg oppure 1700 Kg fanno una bella differenza.

Le strade sono solo due, una volta rifatti i calcoli del dimensionamento in coppia:

1) Aumento della taglia di azionamento e motore, o applicazione di un riduttore per favorire il lavoro del motore stesso.

2) Applicazione di un sistema di bilanciamento ( pneumatico, idraulico, etc..) che "tolga peso" all'asse.

Conosco qualcuno che ancora un po' si ammazza per aver dimensionato male la motorizzazione di un asse verticale e voler dimostrare che ....." anche così andava bene ! "

Modificato: 29 settembre 2006 da walter.r

[Livio Orsini]

Chiedo scusa per la banalità della domanda. Ma esiste un calcolo del dimensionamento dell'azionamento (motore + convertitore) per sollevare un carico di di 1700kg (1.7 tonnellate)? Perchè verificare il sistema con 100kg è quasi come fare una verifica su in modello in scala 1:17!

Io non sono un fanatico dei calcoli teorici, però certe verifiche deveno essere effettuate prima di costruire la macchina.

[enricobo]

Giusto per essere onesto e darvi un quadro completo. Il sistema è stato dimensionato per "spingere" in alto un peso di 4000 Kg. Ahimè la "sfida" era di farlo in presa diretta con un vite/chiocciola.

L'azionamento da 20Ampere in continua è 40 A di picco.

Il motore spinge 190Nm ad 850 rpm.

Il sistema ha funzionato bene sollevando da 1300 a 1700 Kg nella configurazione che prvedeva un resolver come feedback.

Ora, avendo riscontrato dei rumori elettrici (nonchè oscillazioni sulla corrente) avevo pensato di provare a sostituire il feedback ricorrendo ad un encoder Haidenhein (giusto per eliminare una variabile e togliermi dubbi sul resolver).

Adesso, sincronizzare il resolver o encoder che sia con un peso da 1700Kg sul "groppone" non ha dato buon esito per cui sono ricorso ad un peso ridotto per "aiutare" il motore ed evitare le instabilità del caso.

Ora sono nelle condizioni di avere installato un encoder, ma con il peso da 100Kg è Ok con 1700Kg non si muove.

L'unico dubbio che ho è che aver tarato l'encoder (e relativi guadagni) con un peso ridotto non vada bene per movimentare un peso da 1700Kg (ma non sono proprio così convinto).

Per il resto non vedo motivi per cui non debba andare!!!

Saluti, Enrico

[walter.r]

Il motore spinge 190Nm ad 850 rpm.

Senti, qualcosa non mi torna.

Personalmente non ho mai visto un brushless che con 20 A di corrente riesca a generare 190 Nm.

Se non erro, con 20 A potresti avere a disposizione 15 o 20 Nm, non credo molti di più.

Forse dico cose ovvie, ma hai controllato che il motore sia veramente da 190 Nm, e in tal caso di quanta corrente ha bisogno per generare la suddetta coppia ???

[Livio Orsini]

Così, usando il nasometro, c'è parecchia roba che non quadra.

1 il rapporto corrente assorbita - coppia resa, come ha notato walter.r

2 il fatto che ci siano differenze comportamentali tra reazione da resolver o da encoder. Se l'azionamento è previsto per avere indifferentemente la reazione o da encoder o da resolver non ci devono essere problemi. Altrimenti non può funzionare.

Non metto in dubbio i conti fatti, ma prova a darei dati relativi alla trasmisisone: tipo e rapporti. Magari ci sono delle sorprese.

[enricobo]

Rettifico la coppia nominale 120Nm ed il Kt è 5,7 Nm/A circa. Non stupitevi ma esistono brushless "customizzati" con questa densità di potenza.

La riduzione non c'è. L'unica riduzione è data dal passo della madrevite.

I calcoli vi assicuro che ci sono, l'unica cosa è che volendo usare un'azionamento commerciale sono forse un pò al limite.

Comunque vorrei avere le vostre impressioni su possibili parametri di controllo che possono aiutarmi ad andare su, o possibili cause che mi impediscono allo stato dell'arte attuale (con 1700Kg) di tirare su il mio peso da 1700Kg (<<di 4000kg).

E che tolleranza ho sulla fasatura del encoder prima che questo mi impedisca il movimento.

Saluti

Enrico

[walter.r]

Allora, facendo due calcoli a spanna, risulta che con i 20 A nominali hai a disposizione 114 Nm sul motore.

Se superi questa corrente anche solo di 1 A inizi a far lavorare l' I_quadro_T dell'azionamento, che presto o tardi ridurrà la corrente a quella nominale.

Se a quel punto il motore non si è ancora mosso, perchè il carico è "troppo", non si muoverà più.

L'encoder, o il resolver, o la fasatura in questo caso non c'entra niente.

Se su un drive il trasduttore di posizione non è fasato, in genere hai un allarme.

Hai verificato quale valore raggiunge la corrente quando cerchi di muovere ??

[enricobo]

Effettivamente dando un occhio alla corrente mi arriva anche a 30 ampere (letto sull'azionamento) allo spunto. Sono andato a rivedere le impostazioni del motore nel SW dell'azionamento e la max current per il motore è 30 Ampere per cui credo che il controller entri in limitazione.

Domani provo a vedere se con rampe più dolci riesco a ridurre la corrente di spunto.

[walter.r]

OK, man.

Good luck.

[Livio Orsini]

Se il sistema è stato dimensionato per sollevare 4000 kg con 120 Nm di coppia motrice, con "soli" 1700kg basterebbero 51 Nm che, con un fattore coppia / corrente di 5,7 Nm / 1A, richiedono solo 8,9 A. Però il motore assorbe una corrente >20A e non si muove!

Evidentemente o i dati riportati non sono corretti, o il dimensionamento è errato.

Che passo ha la madrevite; per chiarezza ad ogni giro di motore di quanto avanza il carico? In qaunto tempo vuoi accelerare da 0 alla massima velocità? Quale è la massima velocità?

[enricobo]

ciao livio,

devo dire che sei molto attento e questo mi conforta!

Il passo della vite è 20mm/giro e la velocità nominale del motore è 400rpm (quindi velocità nominale di traslazione 133mm/sec).

I tuoi conti sono giusti però credo che allo spunto non è poi così strano che un motore assorba 2-3 volte la corrente teorica necessaria. Nel mio caso ci sono attriti sia meccanici che fluidodinamici che da precedenti prove sono quantificabili in circa 4 ampere di sovraccorente. Per cui andremmo a circa 12 ampere.

Probabilmente allo spunto il controller è al limite della sua capacità.

L'accelerazione a 400rpm dovrebbe avvenire in circa 1000ms.

La mia speranza è che il problema sia risolvibile lavorando sulle rampe.

[Livio Orsini]

Attriti che comportano un incremento di coppia >20Nm non sono pochi, specialmente se non si tratta solo di primo distacco.

Comunque il convertitore fornisce una sovracorrente fino a 2 volte la nominale proprio per questo tipo lavoro.

Bisognerebbe verificare la funzione I^2t del tuo convertitore e, soprattutto, la capicità di erogazione di coppia del tuo motore. Il foglio tecnico dovrebbe rirportane le curve.

Poi c'è la richiesta di coppia supplementare necessaria a compensare il momento d'inerzia del carico durante le fasi di accelerazione.

Provo a fare una verifica id massima con i pochi dati disponibili, tanto per vedere se c'è qualche cosa di macroscopico.

[batta]

Modificare le rampe ritengo non serva a niente.

Potrebbe essere una soluzione se il motore si muovesse ma non riuscisse ad accelerare in modo sufficientemente rapido da seguire la rampa impostata. Se proprio non si muove, non si muoverà neanche impostando una rampa di 10 secondi.

[Livio Orsini]

Per una verifica esaustiva mancano altri dati come, ad esempio, il diametro medio della vite. Però da un'analisi sommaria con 1700 kg hai un momento d'inerzia equivalente di circa 5,4 kgm^2. Con un'accelerazione angolare di 41,98 rad/sec^2 è necessaria una coppia di 226,6Nm solo per accelerare il carico. Poi è necesario aggiungere i momenti d'inerzia del metore e della vite.

Quello che è strano è che il sistema non si muova, al limite dovrebbe accelerare in limite di corrente con la massima accelerazione che questo limite consente.

La spiegazione più plausibile è che si abbia un attrito di primo distacco che richieda una forza eccessiva per l'azionamento. Sempre che tutto sia in ordine.

Se con 100kg il sistema si muove dovresti provare a misurare la corrente assorbita dal motore, ovviamente è necessario misurare la corrente allo spunto, quindi usare un oscilloscopio. Anche la misura di delle correnti in fase di accelerazione ed in regime di velocità stazionaria può fornire utili indicazioni

[enricobo]

Livio,

ora sembra muoversi ma ho fatto una serie di interventi:

- innanzitutto ho rifasato l'encoder e ricalcolato i guadagni dell'encoder

- ho alzato le rampe a 8000ms

- ho alzato il limite di corrente per il motore a 35A.

Credo che dei tre forse è la fase dell'encoder ad aver fatto la differenza. A questo punto mi sorge un dubbio ma settar la fase con una tolleranza di un grado può disturbare così macroscopicamente il controllo??

[marcotozzini]

Solo una curiosità

Ma tu dici di utilizzare un encoder assoluto per fare la retroazione del motore brushless

Devo confessare che sono fuori dall'automazione da diversi anni (almeno 6) ma un tempo gli encoder assoluti non erano molto adatti (vista la bassa risoluzione) a fare retroazione diretta dei motori

Di solito si usa un encoder assoluto per capire dove siamo alla partenza e poi un encoder incrementale per fare tutto il resto del lavoro

Chiaramente tutto dipende dal tipo di encoder assoluto che hai utilizzato tu (risoluzione e con che velocita' riesce a trasmettere i suoi dati all'host)

Ciao

Marco