Sistemi Automatici Di Regolazione A Basso Costo

[birkof]

Ciao a tutti,

vorrei qualche consiglio per realizzare un "sistema automatico" a basso costo. La mia idea è quella di procurarmi un po' di hardware e software utile per poter comandare es. azionamenti di motori brushless, input/output digitali e analogici, leggere encoder. La mia idea sarebbe quella di trovare un hardware sottoforma di scheda collegabile via bus di campo deterministici es. Profinet, Ethercat, ecc. a un normale PC industriale. Questo mi permetterebbe di avere tutta la potenza di calcolo possibile e evitare l'uso di schede su PCI (costose, limiti sul pc che posso acquistare, PCI ormai in disuso a vantaggio di altre interfacce tipo PCI express o ARM).

Qualcuno conosce schede che possano fare al caso mio?

Credo sia utile per tutti fare un po' di ordine negli strumenti utilizzabili oggi per la realizzazione di sistemi automatici a basso costo..

Grazie dell'attenzione.

[Bender83]

Ciao,

hai aperto proprio un bel topic! E' un argomento che tocca un pò tutte quelle persone che fanno automazione e che vorrebbero avere soluzioni efficaci a basso costo. Mi è capitato di vedere una piccola ditta che si faceva da se le schede per pilotare dei motori brushless (di piccola potenza) e che solo quando si rendeva necessario, generalmente per piccoli lotti o tempi di consegna brevi, utilizzava schede commerciali avvolte sovradimensionate per il compito in cui venivano impiegate e che comunque avevano un certo costo.

Ho notato che le schede self-made hanno una convenienza solo per grandi lotti, sia per una serie di motivi legati ai costi sia ai tempi di progettazione/validazione e di fornitura dei componenti.

Un altro dato importante riguarda le certificazioni e requisiti (sicurezza, durata, ecc) che le aziende acquirenti del sistema richiedono.

[Fratelmaestro]

L'acquisto di un PIC potrebbe essere un buon inizio. E' un microcontrollore programmabile che ti permette di fare, tra le tantissime cose, di pilotare motori, leggere da encoder, gestire input/output sia analogici che digitali (possiede dei convertitori interni) tutto quello che vuoi. Il massimo che puoi spendere per questo componente è una decina di euro (che è già un furto!). Per iniziare esistono dei starter kit molto interessanti, se posso fare un nome guardati quelli della Microchip. Costano un pò di più (sui 40 euro) per via del programmatore usb che ti permette di programmare il PIC direttamente via usb senza il bisogno di particolari drive e soprattutto programmabili con software di compilazione che puoi trovare anche gratuitamente. Se invece hai dimestichezza con alcuni concetti di elettronica e sai tenere in mano un saldatore, puoi risparmiare sul programmatore usb facendotelo da solo ( in giro per la rete trovi tantissimi schemi). Dimenticavo che ,ovviamente, non ha difficoltà di interfacciarsi con i vari bus di campo presenti sul mercato.Ce ne sono alcuni che hanno già la gestione per alcuni tipi di bus.

Modificato: 29 marzo 2009 da Fratelmaestro

[Bender83]

Carissimo quale buon vento...?

Non dimentichiamoci che per pilotare i motori non bastano i PIC (o almeno quelli a basso costo di cui parli tu) si necessita pure di un modulo di potenza!

[Fratelmaestro]

Bè, no...sono in grado di generare onde PWM 0 - 5 V. Per ovviare i problemi di amperaggio o di guadagno in genere è sufficiente un BJT, oppure un CMOS, un MOSFet, oppure un push-pull driver. Sempre cose di basso costo rispetto ad un servoazionamento di potenza. Certo che se poi, vuoi pilotare un brushless da 1 KW che ti fornisce i suoi 3 Nm di coppia da montare su un impianto, mi orienterei su qualcosa di più robusto di un pic. Ma visto che si parla di basso costo e non di robustezza....!

[Livio Orsini]

Bè, no...sono in grado di generare onde PWM 0 - 5 V. Per ovviare i problemi di amperaggio o di guadagno in genere è sufficiente un BJT, oppure un CMOS, un MOSFet, oppure un push-pull driver

Quando si dice di essere ottimisti....

Fossero così semplici i regolatori sai che pacchia...

[Fratelmaestro]

Indubbiamente non molto robuste e neanche affidabili per determinati tipi di situazione. La specifica è il basso costo...bisogna vedere che si intende per basso costo...io ho inteso pochissime centinaia di euro ( e in queste sono incluse anche, per esempio, un encoder di medio-bassa risoluzione). Ovviamente, come ho cercato di dire, questi tipi di controllo "economici" si adottano più per "motorini" che per "motori". Per fornire un esempio, non esattamente pertinente, io ho utilizzato questa tecnica per regolare il minimo di un motore a scoppio (quelli da modellismo per intenderci, non quelli delle automobili )

Bisognerebbe inquadrare esattamente l'applicazione che vuole realizzare. Credo che la soluzione da me proposta , con i limiti descritti, nel contesto generale, possa essere accettata.

Non bisogna mai dare limiti al proprio ottimismo...altrimenti ci si affossa davanti alle prime difficoltà... :thumb_yello:

[Livio Orsini]

Bisognerebbe inquadrare esattamente l'applicazione che vuole realizzare.

Questo è un forum professionale, le applicazioni sono di tipo industriale. Quindi anche le soluzioni proposte devono rientrare in questo contesto.

Per le applicazioni di tipo amatoriale c'è il forum verde, sezione elettronica o sezione fai da te.

... si adottano più per "motorini" ..

Non è una questione di dimensioni, ma di prestazioni.

Anche con un motorino avente potenza massima <10W può avere prestazioni di tipo professionale. Prestazioni di questo tipo non si ottengono semplicemente con un pic (dispositivi che, per inciso, conosco bene, apprezzo e uso) ed BJT (o anche un mosfet).

Poi se uno si vuole divertire con qualche giocattolino va tutto bene, però non è un'applicazione professionale.

[Bender83]

Concordo!

[Fratelmaestro]

Mi ricordo di aver trovato esempi più diretti ma ora non ci riesco e quindi dobbiamo accontentarci di questo http://www.luminarymicro.com/products/rdk_bldc.html

Lo trovi in vendita intorno ai 200 €. Se devo pilotare un motore che fà muovere un nastro trasportatore, per esempio, non vedo perchè non possa andare bene. Ovviamente non è esattamente la scelta progettuale che prenderei anche io, su questo siamo d'accordo, ma è indubbiamente a basso costo (ci saranno altri motori e sensori da gestire, ma magari si può avere la necessità di dover controllare un solo motore con alcuni sensori al seguito e di certo non mi compro un plc per farlo). Un micro a 32 bit è sprecato per applicazioni amatoriali, utilizzerei un 4 - 8 bit. Applicazioni di automazione industriale con i microcontrollori sono indubbiamente scarse e non soddisfacenti nella maggior parte dei casi, ma in tutta la totalità di questi casi di nicchia, sono indubbiamente a basso costo.

[Livio Orsini]

E' un prodotto interessante, anche se è per brushless DC (trapezoidali). Anche il prezzo può essere interessante.

Applicazioni di automazione industriale con i microcontrollori sono indubbiamente scarse e non soddisfacenti nella maggior parte dei casi,...

Non concordo con questa affermazione. Se per scarse intendi che le applicazioni embedded rappresentano solo una piccola percentuale delle applicazioni, concordo. Se invece ti riferisci alle prestazioni sono in completo disaccordo. La soluzione embedded la si adotta, quasi esclusivamente, quando le prestazioni sono l'unico parametro di scelta. Questo perchè i costi di una soluzione embedded seria e professionale sono decisamente superiori a quella di un prodotto standard, se l'applicazione è per un numero ridotto di pezzi.

Viceversa se l'applicazione è dedicata ad un prodotto abbastanza ripetitivo, la soluzione dedicata può dare notevoli vantaggi economici. Il lato negativo della soluzione dedicata è.....il cliente finale.

I costruttori di macchine tendono ad automatizzare i loro prodotti con dispositivi standard, perchè il cliente finale, giustamente, impone una marca ed un tipo di prodotto per standardizzare sia la ricambistica, sia la conoscenza dei manutentori. Inoltre con un prodotto di un grande costruttore (Siemens, ABB, Mitsubishi, etc) si ha la certezza (magari solo teorica) della continuità dell'assistenza e della ricambistica.

[birkof]

Ciao a tutti!

Scusate ma mi ero proprio dimenticato del topic che avevo aperto!

Dunque..

L'idea che avrei in mente è avere a disposizione una qualche scheda affidabile per la gtestione degli input/output e poi un sistema facilmente programmabile per sviluppare il codice per l'automazione e l'interfaccia grafica.

Ho trovato in giro schede a microcontrollore (es. provate a cercare "Arduino" in internet..) con un certo numero di ingressi digitali e analogici, ma soprattutto dotate di interfaccia ethernet. L'interfaccia ethernet (eventualmente modificata per ottenere un bus di campo deterministico tipi Powerlink o ethercat..) mi permetterebbe di comunicare con un normale pc, su cui far girare la parte intelligente. Sostanzialmente sul microcontrollore implementerei solo la parte di gestione I/O es. per leggere encoder, celle di carico, valori analogici, ecc., mentre su pc implementerei tutta la parte di gestione dell'automazione, interfaccia grafica, ecc. Il pc mi permetterebbe di evitare la fatica disumana e i limiti di sviluppare codice direttamente sullo schedino.

Cosa ne dite di questa idea?

Nella mia appllicazione ho trascurato la parte di potenza ma in commercio esistono un sacco di azionamenti, amplicatori, relè, accoppiatori, ecc. e mi sembra inutile riscoprire l'acqua calda..

Grazie dell'attenzione.

[Livio Orsini]

Cosa ne dite di questa idea?

Manca un dato importantissimo per poter dare un parere: il campo di applicazione.

[birkof]

Già, già, caro Livio, l'applicazione è fondamentale.

I sistemi di automazione a basso costo li utilizzerei per applicazioni a basso costo :-).

Qualche volta mi è capitato di ricevere delle richieste da privati che chiedevano semplicemente di movimentare motori, leggere posizioni, attuare dei meccanismi sulla base di misure, acquisire temperature, regolare caldaie, ecc. Tutte cose forse facilmente realizzabili con piccole centraline, ma quanto tempo serve per mettere in piedi certe applicazioni che richiedono una programmazione complicata per ottenere prestazioni minimali? E poi i costi spesso sono elevati e la possibilità di configurare e riutilizzare l'applicazione è pari a zero.

I campi di applicazione potrebbero essere: domotica, clienti privati, piccole aziende con richieste specifiche, laboratori.

Buona Pasqua a tutti!

[Bender83]

Salve e Buona Pasqua a tutti!

Fammi capire vorresti utilizzare la connessione ethernet modificata (e...) per utilizzare il pc solo per programmare cosa? Prima abbiamo parlato di microcontrollori e "centraline" il tuo problema allora non è il costo del hardware ma della programmazione software!

[del_user_56966]

mi permetterebbe di comunicare con un normale pc, su cui far girare la parte intelligente.

Solo un piccolo appunto, queste soluzioni basate su PC o adottano un hardware interno oppure usufruiscono di un Kernal

Real-Time specifico, altrimenti le soluzioni proposte di deterministico hanno solo il Bus..!

[bumbi]

Ho trovato in giro schede a microcontrollore (es. provate a cercare "Arduino" in internet..) con un certo numero di ingressi digitali e analogici

prodotti come questi puoi anche vedere i moduli Tibbo o Cubloc ad esempio pero' secondo me sono indicate piu' a livello amatoriale....

pensa se devi installare un prodotto cosi in un'azienda.....magari devi pensare anche a qualche omologazione o certificazione di prodotto...

ciaoo..

[birkof]

ciao!

Per Bender83: la scheda remotata la uso solo per dialogare col campo. Sul pc sviluppo le logiche di controllo, il trattamento delle misure acquisite, interfaccia operatore, ecc. L'oggetto che ho in mente deve essere facilemnte modificabile e riutilizzabile per applicazioni differenti e quindi il software lo metto anche nei costi hardware!

Per Alen: si, esatto, su pc gira un sistema operativo real-time. Per gli affezionati di windows, sto provando a far girare una console virtuale Windows su un pc con Linux real-time.

Per Bumbi: la certificazione apre un mondo a parte..E' per questo che io partirei dall'utenza privata che richiede minori certificazioni. Provo a vedere l'hw che mi consigli tu.

Grazie delle risposte!

Modificato: 14 aprile 2009 da birkof

[omaccio]

Ciao birkof, che stai realizzando di preciso? Una applicazione particolare o un ampio progetto?

Sono interessato (anche in MP) in quanto realizzo motori brushless piccola taglia DC trapezioidali per applicazioni speciali e come primo approccio abbisogno di una scheda programmabile o addirittura che giri su pc, poi lo step successivo norlmalmente prevede la realizzazione della scheda dedicata.

[del_user_56966]

sto provando a far girare una console virtuale Windows su un pc con Linux real-time.

già che ci sei dacci anche una dritta sul nome oppure un link...

e facci sapere anche come gira!..

[birkof]

ciao,

come detto tempo fa, sto cercando di procurarmi una "cassetta degli attrezzi" per un ventaglio di applicazioni. Non so se è corretto ma io sto cercando di capire cosa si riesce a fare con pochi denari, in modo da capire quale progetto affrontare senza investire i risparmi di una vita. ;-)

Un mio amico che se ne intende più di me di programmazione a basso livello sta realizzando un'applicazione per una demo. Tra qualche giorno potrò essere più preciso sulla configurazione di sistema utilizzata. ;-)

[omaccio]

Ok

attendiamo allora!

[Livio Orsini]

..su pc gira un sistema operativo real-time.

Che OS hai scelto, magari ci possono essere conoscenze comuni

[birkof]

ciao,

il sistema operativo che si intende utilizzare è RTAI o Xenomai.

[Fratelmaestro]

Allora...questa applicazione?Puoi cominciare ad essere più preciso?