Posizionamento su un asse

[Matik]

Un saluto a tutti.

Dovrei realizzare un posizionamento su un asse di una testina foratrice che mi permetta, su una barra di 2 mt, di fare tot fori a tot cm, con la precisione delle spostamento di 1/2 mm sulla distanza. Secondo voi utilizzando un motore trifase con un riduttore pilotato con inverter e retroazionato con encoder il tutto gestito da un plc, riesco ad ottenere questa precisione? O mi devo orientare a un motore brushless con relativi aumenti di costo? Tenendo presente che non sono necessarie velocità di spostamento supersoniche naturalmente.

Vi ringrazio sin da ora per i vostri pareri.

Ciao

Matik

[Mario Maggi]

Caro Matik,

ancora una volta ...... DATE I DATI (Copyright Cesco)

Si, riuscirai sicuramente a ottenere quella precisione se ......

Invece di dire "velocita' supersoniche" metti un nome e cognome almeno alla velocita' minima necessaria.

Se vai adagio, puoi farlo anche con l'inverter ed un riduttore di precisione.

Ciao

Mario

[Matik]

Scusami Mario, purtroppo è la prima volta che mi trovo a fare un posizionamento, quindi non saprei che dati dare, inoltre ancore le specifiche della macchina ancora non sono state stabilite. Mi hanno chiesto se si riuscirebbe ad automatizzare una macchina, e per farmi un'idea di massima sui costi stavo valutando che soluzioni adottare.

La velocità massima che potrebbe raggiungere, comunque, sarà di circa 0.4mt/s.

Naturalmente la velocità la potrei regolare anche con il rapporto del riduttore, quindi con un minore numero di giri del motore ottenere un maggiore spostamento. La mia paura in pratica è che non riesca a fermare il motore ad una determinata posizione anche adottando una rampa di decelerazione e una frenatura del motore (tramite inverter).

O è solo una mia preoccupazione?

Se manco a darvi qualche altra informazione importante me ne scuso e vi esorto a chiedere.

Grazie

Matik

[Hellis]

mah secondo la mia esperienza posso dire che utilizzando sistemi su guide lineari, riduttori normalissimi (non a vite senza fine ovviamente) e inverter vettoriali in anello aperto, ottieniamo 1 mm in precisione di arresto a fronte di masse nell'ordine dei 3000 kg (da 150 kg a 3000 kg, quindi con delta peso elevato).

Certo le velocità e le accelerazioni in gioco sono minime (15 m/min e rampe di 2-3 secondi). Ovviamente per il posizionamento rallentiamo (a circa 5 Hz) e percorriamo un tratto in lenta di circa 50/60 mm.

[bigalex]

Direi che 0,4m/sec x 60 s = 24,0 m/min non è una velocità così bassa se vuoi fare posizionamenti comunque con precisione di 0,5mm .

Occorre tenere presente anche la massa da muovere e posizionare oltre al fatto del tempo ciclo che ti serve infatti se posizioni in "anello aperto" dovrai adottare una bassa velocità di accostamento alla posizione target .

Ti consiglio comunque di posizionare in "anello chiuso" anche utilizzando un inverter (vettoriale), quindi ti serve un PLC con scheda asse , o un PLC con posizionatore integrato oppure .... ci sono anche altre soluzioni ma con poche informazioni, poche soluzioni .

bigalex

[emanuele.croci]

Per me ce la fai sicuramente.

Unico accorgimento: quando la distanza residua da percorrere è bassa |POS.ATTUALE - POS.RICHIESTA|<TOT devi settare l'inverter alla velocità lenta (regolerai opportunamente TOT e VELOCITA LENTA in modo da avere la precisione richiesta).

Meglio ancora: puoi abbassare gradualmente il riferimento analogico dell'inverter in base alla distanza residua, creandoti una tua rampa. E' un po' più complicato ma più performante. [Nota: V=SQRT(2 * A * deltaS) ]

Andare sempre alla velocità massima e poi togliere lo start all'inverter fidandosi della ripetibilità della sua rampa di decelerazione non è di solito applicabile.

Ciao, Emanuele

[beppeconti]

Secondo voi utilizzando un motore trifase con un riduttore pilotato con inverter e retroazionato con encoder...

Con un inverter+encoder puoi fare quasi tutto quello che fa un brushless.

CIAO

[dey50]

Dal momento che parli di mettere un Plc, se l'applicazione prevede un po' di I/O vale forse la pena di usare un plc con scheda assi e visto che l'inverter è retroazionato da encoder, puoi usare lo stesso per il posizionamento.

La precisione in questo caso è assicurata, ma secondo me anche se spendi un po' di più nell'hardware, lo guadagni sicuramente in tempo di sviluppo e taratura, ma soprattutto lo guadagnerai in produzione in quanto avrai dei posizionamenti rapidi e precisi senza passare dalla alta alla bassa velocità programmate sull'inverter e quindi guadagnando tempo.

[Mario Maggi]

Caro Matik,

se riesci a mettere l'encoder sull'albero lento del riduttore, anziche' sul motore, guadagni in precisione ed eviti il problema del gioco del riduttore.

Ciao

Mario

[MuccaPazza]

Non sono sicuro, ma penso che sia un'applicazione dove non ci sia bisogno di coppie elevate, hai pensato a uno stepper? Dimensioni minime, no encoder, precisione assicurata e comunque costi contenuti.

byee

[Matik]

Come mi suggerisce Mario, ovviamente l'encoder lo monterò direttamente sul sistema di trasporto della testa in modo da evitare tutti i giochi. Per l'utilizzo di uno stepper...non credo sia il caso, preferisco andare con un motore normale. La velocità di avanzamento di 24m/s naturalmente è data per lunghe distanze, d'altronde è impensabile frenare un motore che corre "sparato". La mia idea era quella di usare i contatori veloci del plc per contare gli impulsi dell'encoder (da cui mi ricavo la quota assoluta e non la distanza tra punti che mi accumula eventuali errori di spostamento) e in base alla differenza di distanza da percorrere pilotare in velocità il motore in modo che quando arriva al capolinea rallenti fino ad arrestarsi.

Comunque da quello che ho capito il sistema dovrebbe funzionare.

Vi ringrazio per i vostri preziosi consigli e appena avrò fatto il tutto vi farò sapere come è andata.

Matik

[Mario Maggi]

Caro Matik,

La velocità di avanzamento di 24m/s naturalmente è data per lunghe distanze

Si beve della buona birra dalle tue parti? Errore di sbaglio?

d'altronde è impensabile frenare un motore che corre "sparato".

Su questa affermazione ci sarebbe molto da discutere. Ci sono cose gia' inventate e altre ancora da brevettare per inchiodare un motore.

Ciao

Mario

[dago_]

impensabile frenare un motore che corre "sparato"

Forse a 86.4 km/h conviene pensare a dei freni a disco...in carbonio...autoventilati

[Dario Valeri]

ciao ragazzi

Con un inverter+encoder puoi fare quasi tutto quello che fa un brushless.

non con un V/F ma bensi' con un vettoriale puro.

ciao

dario

[Mario Maggi]

freni a disco...in carbonio...autoventilati

Per una "testina" come in questo caso ci sono soluzioni piu' eleganti, ma credo che il numero della velocita' sia stato scritto errato.

Ciao

Mario

[Matik]

Mario ormai a quell'ora ieri ero cotto...e non per la birra come credi tu ma per lavoro...è chiaro che non intendevo 24mt/s ma 24mt/m, d'altronde se riuscissi a far arrivare il motore a 86 Km/h in circa 2,5 mt e anche a fermarlo....credo proprio che mi prenderebbero in Ferrari, ti pare?

d'altronde è impensabile frenare un motore che corre "sparato".

Su questa affermazione ci sarebbe molto da discutere. Ci sono cose gia' inventate e altre ancora da brevettare per inchiodare un motore.

Non è mia intenzione fermare il motore in velocità, ma fargli fare una decelerazione progressiva e poi la frenata.

Il mio dubbio era se la frenata riusciva ad avere quel tipo di precisione. Tutto qua.

Ciao.

[Mario Maggi]

Caro Matik,

concordo in pieno con la risposta di emanuele.croci

Si parla ovviamente di sistema rigido .... sarebbe diverso se hai ruote nella catena cinematica ruote di gomma elastica o elementi che possano slittare tra di loro, perdendo in precisione.

Bye

Mario

[trentaluca]

Guarda che in commercio c sono inverter che fungono anche da plc con ingressi ed uscite dove puoi immettere delle quote ad esempio ho trovato quello della omron con queste caratteristiche:

3G3MV-P10CDT

PLC Omron con tutte le sue funzionalità integrate nell'inverter

Collegamento tramite Dual-Port RAM

Controllo diretto e completo dei parametri del 3G3MV

Ingresso encoder, ingressi ad interrupt e uscite a treno d'impulsi

RTC

Controllo degli ingressi e delle uscite dell'inverter

Funzioni ampiamente utilizzate nel mondo della meccatronica (contatori, controlli PID, filtri, ecc.)

Programmazione dell'inverter e del PLC tramite un'unica porta seriale

RS-422/485 disponibile a richiesta

Software di programmazione: CX-Programmer

[Matik]

I rappresentanti Omron sono passati da me proprio una settimana fa e mi sono fatto lasciare proprio il CX programmer e qualche catalogo relativo a inverter, plc e quant'altro: quello dell'inverter con plc a bordo era un sistema che stavo cercando di studiarmi anche se ho bisogno di un bel pò di I/O. Comunque non si sa mai per applicazioni future!

Per quanto riguarda la formula passata da emanuale.croci, volevo approfondire: V=SQRT(2 * A * deltaS)

V dovrebbe stare per tensione

deltaS lo spazio da percorrere

A ? che cos'è?

Scusate la mia ignoranza ma non ci arrivo da solo. Dalla nota di Mario la formula dovrebbe essere applicabile visto che la trazione la faranno a catena o a cinghia dentata (penso la seconda per questioni di giochi).

Matik

[emanuele.croci]

Ciao,

V=velocità in metri/s

A=accelerazione in metri/s2 (o meglio decelerazione visto che parliamo di arresto)

deltaS= distanza residua in metri

facciamo un esempio.....

- voglio decelerare con A=0.3 m/s2 (ovviamente l'inverter deve permettermi di farlo in relazione all'inerzia che ho)

- in questo istante mancano 150 mm alla posizione da raggiungere

V= sqrt ( 2 * 0.3 * 0.15 ) = sqrt (0.09) = 0.3 m/s (significa che IN QUESTO ISTANTE il pilotaggio analogico che do all'inverter deve corrispondere a una velocità di 0.3 m/s, questo valore cambia ad ogni istante in base alla distanza residua)

nota che tutti i calcoli li faccio in metri e secondi

E' chiaro ora?

ciao, Emanuele

[Matik]

Limpido!

Grazie per il chiarimento

Matik

[gramma]

Ciao.

Ho letto tutti i post di questa discussione, e sono ansioso di darti la mia soluzione (anche se mi sembra come quella di Emanuele). Mi sembra di capire che la massa in gioco non sia gigantesca, e le precisioni e velocità richieste (anche se la velocità non è poi così bassa), non sono eccessive.

Tempo fa ho automatizzato un posizionamento del genere (la massa era però cospiqua, circa 6000kg) con un inverter su asincrono trifase 'vulgaris' ad anello aperto e un PLC. Il PLC comandava il riferimento di velocità all'inverter in analogica, calcolandolo in relazione allo spazio residuo da percorrere. Naturalmente, a 2/3 mm dal traguardo, impostavo una vel. fissa corrispontente a circa 3/5 Hz sull'inverter per poter bloccare il motore sul punto esatto.

Per fare questo, ho considerato un grafico spazio/velocità, ho disegnato la curva che volevo ottenere per lo spostamento, e l'ho tradotta in una funzione matematica eseguibile dal PLC.

Non sono riuscito a scrivere una funzione che sia sempre applicabile, ogni volta che la riutilizzo la devo ritoccare, ma se t'interessa ti posso inviare la routine (scritta in AWL per S7300).

Unici accorgimenti: Encoder sull'albero lento (per non avere i giochi dei riduttori) e con una risoluzione almeno 10 volte la precisione richiesta, PLC con contatori veloci e analogica, e resistenza di frenatura sull'inverter se le masse o le decelerazioni (cioè l'energia per la frenatura) richiesta sono grandi.

Fammi sapere.

Ciao.

[Matik]

Ciao Gramma, ti ringrazio per la disponibilità e per i consigli che mi hai dati che tra l'altro confermano quanto detto fino ad ora.

Purtroppo l'AWL non l'ho mai usato, vado con il KOP anche se credo che riportare la curva non sia complicato.

Ancora non ho deciso che plc usare perchè il cliente ha dei CPM2A della Omron da riutilizzare e io vorrei mantenermi sulla Siemens.

Grazie

Matik

[Roberto Gioachin]

Tempo fa ho automatizzato un posizionamento del genere (la massa era però cospiqua, circa 6000kg) con un inverter su asincrono trifase 'vulgaris' ad anello aperto e un PLC

Ho fatto la stessa cosa per comandare un carrello che doveva spostare fino a 300.000 Kg, ho utilizzato un inverter vettoriale con retroazione da encoder, un PLC conpatto con ingressi veloci, uscita analogica per comandare l'inverter, quindi il programma sul PLC che doveva simulare un posizionatore (trapezio).

Il sistema funziona bene ed è molto preciso (errore massimo un millimetro). Ho gia installato il software su circa cinquanta macchine in giro per tutta europa.

Da tenere presente che i PLC come S7-200 oppure in genere quelli giapponesi, dispongono già della funzione di poszionatore, anche se sono predisposti per l'uscita ad impulsi. E' sufficente utilizzare un controllo di tipo PI fra il contatore veloce dell'encoder e gli impulsi forniti dal posizionatore per ottenere il valore da inviare all'uscita analogica.

Ciao Roberto

[Roberto Gioachin]

V= sqrt ( 2 * 0.3 * 0.15 ) = sqrt (0.09) = 0.3 m/s (significa che IN QUESTO ISTANTE il pilotaggio analogico che do all'inverter deve corrispondere a una velocità di 0.3 m/s, questo valore cambia ad ogni istante in base alla distanza residua)

Attenzione Emmanuele, in questo modo hai ancora due problemi da risolvere:

1- A mano che ti avvicina all'obiettivo, la velocità si riduce fino a diventare troppo bassa per arrivare all'obiettivo, devi quindi, arrivato ad un certo punto evitare di ridurla ulteriormente per poter completare il movimento.

2- Potrest avere problemi con l'ofset dell'analogica dellinverter, quindi con uscita analogica del PLC =0, il motore si muove; devi quindi inserire una funzione di tipo integrativo sulla velocitò per compensare questo problema.

Comunque la soluzione mi sebra buona.