Asse Lineare + Inverter - problemi di posizionamento

[Pablos]

salve vi vorrei sottoporre un possibile modifica ad una applicazione già esistente:

un asse lineare del tipo puleggia e cinghia dentata con rapporto un giro= 100 mm di corsa del carrello fissato sulla cinghia.

riduttore 1/3 di tipo a basso gioco, motore asincrono trifase autoventilato ed inverter altivar 58 che pilota il motore.

l'applicazionesi svolge così: tramite due sensori induttivi si rivelano le posizioni estreme della corsa, quando il carrello copre un sensore( ad esempio quello a destra) il segnale del sensore va ad un plc che pilota l'inveter in modo da far fermare il motore( la rampa di decelerazione è molto breve 0,1 sec) ed invertire il senso del moto finche non si copre l'altro sensore e la cosa si ripete ciclicamente.

finora la cosa ha funzionato egregiamente perche la velocità era bassa.

adesso si vorrebbe alzare la velovità della corsa ma così non si riesce a mantenere un " posizionamento" accettabile, praticamente il carrello si ferma troppo oltre il sensore,

mi chiedevo e vi chiedevo se utilizzando un motore motoventilato e l'inverter settato in modo da avere tutta la coppia ( penso che così avrei più coppia anche per frenare) in tutto il range di velocità si avrebbero miglioramenti oppure devo adottare un controllo retroazionato con un encoder?

grazie e scusate la lunghezza ma volevo essere il più chiaro possibile.

[Mario Maggi]

Caro Pablos,

le informazioni non bastano mai.

- potenza motore attuale

- numero di poli motore (o velocita' nominale)

- tensione motore

- tensione alimentazione inverter

- di quanto vuoi alzare la velocita' ? 20% ? 100% ?

- l'inverter ha la frenatura dinamica?

- dati del resistore di frenatura attuale?

- inerzia del sistema, o peso da muovere?

La servoventilazione e' l'ultima spiaggia, non risolutiva

L'aggiunta di un encoder, se l'inverter non ha frenatura, non risolve il problema

Ciao

Mario

[Pablos]

ecco un pò di dati:

potenza motore 0,55 kw

velocità nominale 1500 ( 4 poli) ma attulmente la velocita è circa 400 giri minuto.

tensione motore 380 come l'inverter

si vorrebbe aumentare a circa 1000 giri

non sono sicuro sulla frenatura dinamica, l'appilcazione non l'ho fatta io e non credo ci sia la resistenza di frenatura ( a meno che l'altivar 58 l'abbia interna)

il peso è molto piccolo circa 5Kg per questo si pensava che aumentare la velocità non fosse un grande problema,

grazie mario.

[bigalex]

Il problema può essere il tempo ciclo del plc .

Infatti se ad esempio il plc scansiona con un tempo di 20ms il solo errore sistematico dovuto al ritardo di reazione rispetto all'evento che richiede lo stop raddoppia al raddoppiare della velocità, poi possono esserci ritardi dovuti all'inerzia del carico o altro , ma comunque il tempo di risposta del plc qualora si richieda una precisione di fermata (in anello di posizione aperto, lo stop è tramite finecorsa) è sempre critico in aggiunta ad altri problemi per i quali Mario è senza dubbio la persona indicata .

bigalex

[Mario Maggi]

Controlla se c'e' la frenatura dinamica, diventa indispensabile a meno che l'attrito non sia notevole.

Se vuoi aumentare la coppia di spunto e di frenatura, invece di spendere in ventilatore+cavi+protezioni ed ottenere un aumento militato, investi in un motore a 6 poli della stessa grandezza, che ti da circa il 50% in piu' di coppia.

Giusta l'osservazione di bigalex

Ciao

Mario

[Pablos]

scusa Mario, ma non ricordo cosa si intende per frenatura dinamica, forse se è presente un resistenza di frenatura?

se il problema fosse quello come mi consigli di sceglierla, va bene anche un dimensionamento a spanne e tendente al grande, non penso che falliranno per un resistenza in confronto al costo dell' encoder e la scheda,

per bigalex il plc non lo posso toccare; per questo mi rivolgevo altrove per risolvere il problema.

grazie a tutti.

[bigalex]

Scusa Pablos ma mi pare arduo voler risolvere il problema senza aver considerato il tempo di reazione del PLC .

Questo non significa necessariamente mettervi mano , ma è necessario conoscerne l'entità per poter escludere o meno il suo effetto sulla precisione di posizionamento .

Infatti il PLC comunque genera un ritardo di risposta che può essere quasi trascurabile oppure troppo alto e questo a prescindere da cosa c'è a valle .

Che velocità lineare ha il movimento , espressa in m/min o mm/min ?

Che precisione di posizionamento devi tenere espressa in mm ?

Se riesci ad avere questo dato e riesci a conoscere il tempo ciclo del PLC puoi con facilità calcolare quale errore di posizionamento in mm puoi avere se raddoppi o aumenti di N volte la velocità di movimento .

Se il risultato è trascurabile allora la causa risiede totalmente all'esterno del PLC . se invece non è trascurabile allora sappi che se agisci solo all'esterno del PLC risolverai solo in parte il tuo problema .

Poichè tutto è relativo a volte i millisecondi (es. 10ms) possono essere un'eternità .

Spero comunque di aver espresso il concetto .

bigalex

Modificato: 15 luglio 2004 da bigalex

[Pablos]

grazie bigalex ho capito il concetto; comunque con i dati che mi hanno passato ti posso dire :

la velocita lineare attuale è di circa 222 mm a secondo ( non mi sembra esasperata) comunque l'ho calcolata dai dati della catena cinematica: giri motore 400 giri al minuto, rapporto riduttore 1 a 3,e rapporto asse 1 giro= 100 mm quindi

(400/3) *( 1/60) * 100 = 222 mm a sec,

Si vorrebbe portarla a circa 550 mm a sec e facendo i conti al rovescio dovrei avere una velocità del motore di circa 1000 giri a minuto,

la precisione non deve essere esperata va bene che il carrello si fermi anche un 2cm dopo il sensore, adesso invece si ferma abbondandemente dopo i 4 o 5 cm, è questo il problema che volevo tentare di risolvere.

per Mario penso proprio che la resistenza di frenatura non c'è, e da quel che ho letto in altri post dovrebbe essere la causa dei miei mali: come fa a fermarsi velocemente senza resistenza di frenatura?

[bigalex]

Dai dati forniti alla velocita di 550 mm/sec se il PLC avesse un ciclo di scansione di 20ms al meglio l'errore di risposta sarebbe di 11mm al peggio circa il doppio e cioè 22mm, come vedi non è poco .

Il motore potrebbe fermarsi anche senza resistenza di frenatura esterna .

Comunque in funzione dell'inverter montato possono esserci dei settaggi che migliorano il comportamento dinamico in frenatura senza per questo necessitare della resistenza esterna .

Nell'Altivar 58 questi parametri dovrebbero esserci .

bigalex

Modificato: 15 luglio 2004 da bigalex

[MuccaPazza]

Secondo me non è un problema di coppia, con uno 0,55kW 4 poli hai circa 4Nm nominali e il tuo meccanismo mi sembra richiederne meno, anche con accelerazioni come vuoi ottenere di circa 1050rad/sec^2. (asse motore).

Mi sembra corretta l’osservazione di bigalex. Se noti il rapporto che c’è tra la “vecchia” velocità (222)e quella che vuoi ottenere (550), ti accorgerai che è lo stesso che quello tra il “vecchio” errore (2cm) e quello che hai adesso (5cm).

550/222=2.5 5/2=2,5.

Sembra proprio il delay del tempo ciclo del plc sul input del sensore.

Nella rampa di decelerazione a 222mm/sec con tdec = 0.1sec percorri 1.1cm. Se hai fino a 2 cm di errore dalla lettura sensore significa che 0.9 cm è il tuo “ritardo”=0,040sec /2=20msec di tempo ciclo plc.

Nella rampa di decelerazione a 550mm/sec con tdec = 0.1sec percorri 2.7cm. Se hai fino a 5cm di errore dalla lettura sensore significa che 5-2.7= 2.3 cm è il “ritardo”=0,041sec /2=20.5msec di tempo ciclo plc.

Più o meno i conti tornano.

Dico una banalità , ma non puoi regolare i sensori in modo da anticipare la lettura?

byeee

[mavo]

In aggiunta a quanto detto sopra potrebbe essere possibile aggiungere altri due sensori a circa 200mm prima di quelli esistenti? potresti andare a comandare l'inverter perchè anticipi la rampa e quindi arrivando sui prossimity di fine corsa la velocità è passata da 550mm/s a 200mm/s.

oppure avvicinare questi due nuovi prossimiti a 90, 80mm e al rilevamento passaggio settare la velocità a una percentuale inferiore definita ( esempio 550mm/s= riferimeto a 75% della velocità totale, passaggio sotto i freni=20% della velocità totale),

La casa potrebbe essere banale, certamente c'è da mettere mano ma per me le tolleranze in gioco, o meglio quelle che alla tua applicazioni erano accettabili prima, offrono diverse soluzioni, con diversi tipi d'intervento, e costi....

Ciao

mavo

[Pablos]

grazie a tutti per l' interessamento e le limpide spiegazioni,

sinceramente anch'io avevo pensato di spostare i sensori ( semplicemente se vado più veloce inizio a frenare prima) e penso proprio che prima di spendere faro questa prova; il problema che potrebbe nascere e se si volesse poter scegliere tra più velocità, allora va tutto a pallino.

comunque penso di adottare questa soluzione, non sarà molto raffinata ma se funziona potrei accontentare il cliente.

grazie a tutti.

[Mario Maggi]

Caro MuccaPazza,

Secondo me non è un problema di coppia

La penso anch'io cosi'. Avevo risposto d'impeto facendo i calcoli a mente e - come faccio di solito - scrivendo mentre telefono e discuto d'altro.

Sorry!

Mario

[Pietro Buttiglione]

letto di volata:

1) mettere altri due sensori x rallentamento. Oppure, risolutivo:

2) aggiungere encoder e strumento 48x96 che gestisce lui sia il rallentamento che il F/C S/W.

costo miserrimo: 50€ x encoder + 80€ x strumento.

pit