Schede Lettura Resolver - Esistono schede commerciali per PLC?

[Cristiano Rota]

Buon Giorno,

sono un nuovo membro di "PLCForum" e saluto tutti cortesemente.

Approfitto della vostra disponibilità chiedendovi se conoscete schede commerciali per PLC adibite alla lettura di resolver per motori brushless.

Nell' applicazione di mio interesse, avrei la necessità di poter conoscere, per fini diagnostici, la quota di un asse controllato da un azionamento. La mia necessità sarebbe quella di poter leggere il segnale del resolver in modo da poterlo memorizzare ed elaborare all'interno del PLC per poi ritrasmetterlo inalterato all'azionamento dell'asse controllato in modo che la scheda sia trasparente per l'azionamento.

Grazie per la collaborazione,

Cristiano.

[bigalex]

Non credo ne esistano in commercio.

Solitamente gli azionamenti brushless hanno a bordo una scheda "simulatore encoder" che permette appunto di tradurre il segnale proveniente dal resolver sul motore in un segnale encoder (normalmente 5V) da poter utilizzare come ingresso in una scheda lettura encoder per PLC oppure una scheda controllo asse PLC o CNC .

bigalex

[Livio Orsini]

Quasi tutti, anzi direi tutti, gli azionamenti con brushless e resolver hanno un'uscita di encoder virtuale; in altre parole, molto semplicemente, il segnale del resolver viene convertito all'interno del plc in una frequenza e viene genrato un segnale in quadratura corrispondente ad un segnale di encoder.

Il resolver fornisce un segnale cosinusoidale e sinusoidale. Ovviamente 2 pgreco corrisponde ad una rotazione completa dell'encoder, la fase relativa tra seno e coseno indicano il senso di rotazione.

Se pensi di avere un segnale pari a 10v di picco (+10v picco positivo e -10v picco negativo) sia per seno che per coseno, convertendo con un convertitore A/D da 12 bit più segno ottieni l'angolo di 2pgrego suddiviso in 8192 frazioni. In altri termini è come se avessi un encoder da 8192 impisli/giro. Ovviamente il tempo di campionamento deve essere tale che, alla massima velocità di rotazione, puoi effetture conversioni significative. Per esempio con un motore con velocità massima di 3000 giri/1'm corrispondenti a 50 Hz, dovresti campionare a 1.22 us.

[Cristiano Rota]

La ringrazio Livio per la delucidazione.

Mi informerò se l'azionamento in questione fornisce l'uscita di encoder virtuale. Se così fosse, Lei pensa che una qualunque scheda per PLC con ingressi a conteggio veloce possa andare bene? Per esempio la S7 314C-2DP ne ha 3 integrati a bordo.

Nel caso, invece, l'uscita encoder virtuale non fosse disponibile, con quale tipo di scheda per PLC S7 potrei leggere i segnali analogici del resolver?

Da ricordare, inoltre, che la mia necessità è anche quella di non influenzare la lettura del resolver da parte dell'azionamento. Devo prevedere una sorta di disaccopiamento tra uscita del resolver e ingressi della scheda PLC?

La ringrazio ancora.

Cristiano

[Livio Orsini]

Per prima cosa sul forum sono bandite le formalità, quindi il tu va più che bene.

Nel caso il convertitore non fosse dotato di uscita encoder virtuale (raro ma può capitare) non toccherei il resolver. La soluzione affidabile consiste nel montare anche un encoder.

Non dici quali sono i parametri della macchina e cosa devi realizzare ma, a naso, la scheda di conteggio veloce della serie S7-300 non dovrebbe aver problemi.

[Cristiano Rota]

Grazie Livio, purtroppo sono stato fuori per lavoro e ho letto solo ora la tua risposta.

Sono nuovo in "PLCForum", così mi è scappato un "Lei" di troppo. Effettivamente ho notato che qui ci si da tutti del tu. La cosa mi fa molto piacere e mi adeguerò subito.

Do qualche dettaglio in più sull'applicazione in questione:

- una saldatrice a punti è composta da una pinza motorizzata comandata dall'azionamento in questione

- un braccio robotizzato manipola il pezzo da saldare portandolo in prossimità della pinza

I movimenti del robot e della pinza sono sincronizzati tra loro tramite segnali di interscambio tra il controllore e l'azionamento ("pinza aperta", "pinza chiusa", "pinza ad apertura intermedia", "fuori ingombro", ecc...).

Purtroppo il resolver della pinza non è tamponato e in occorrenza di blackout di tensione (purtroppo frequenti nello stabilimento in cui si trova l'impianto in esame) la pinza "perde la posizione" e alla ripartenza viene effettuata la procedura di ricerca di zero. In questo modo la sincronizzazione tra robot e saldatrice viene persa e il ciclo automatico del robot viene interrotto obbligando un ripristino manuale.

Vorrei poter gestire in modo "soft" le cadute di tensione. Questa era la mia idea:

- utilizzare una sceda resolver (per questo chiedevo al forum se qualcuno fosse a conoscenza di schede commerciali) che prendesse in carico l'alimentazione e la lettura del resolver.

- Durante il funzionamento normale la scheda dovrebbe limitarsi a funzionare come connettore passante dal punto di vista dell'azionamento della pinza. Contemporaneamente dovrebbe consentire ad un PLC di memorizzare la quota della pinza

- Alle ripartenze il PLC dovrebbe ritrasmettere la quota reale all'azionamento della pinza via seriale. Ovviamente il programma di gestione della pinza andrebbe modificato per gestire la nuova funzionalità ma per questo non dovrebbero esserci problemi.

L'azionamento della pinza è dotato di uscita encoder simulato. Tuttavia non è possibile utilizzarlo perchè ad azionamento spento, ovviamente, l'uscita non è più attiva e non darebbe informazioni sugli eventuali movimenti della pinza avvenuti in assenza di tensione (per inerzia o per aperture manuali effettuate dagli operatori nell'intento di sbloccare la pinza da condizioni critiche).

Grazie per la collaborazione

Cristiano.

[Livio Orsini]

Trascuri il problema primario: l'azionamento deve fare il ciclo di zero ad ogni riaccensione perchè deve conoscere l'esatta posizione del rotore rispetto allo statore. Per risolvere il tuo problema devi usare un convertitore che separi l'alimentazione della regolazione da quella della potenza, poi tanponare l'alimentazione della regolazione.

[Cristiano Rota]

Grazie ancora Livio.

Credo che a questo punto, prima ancora di proporre soluzioni tecniche approssimative, sia meglio da parte mia colmare ogni lacuna in merito al concetto di "azionamento elettrico". Argomento che, come avrai avuto modo di constatare, non è di mia completa padronanza.

A tal proposito ti chiedo cortesemente se puoi indicarmi fonti di informazioni (preferibilmente su internet) per approfondire l'argomento.

Forse tu stesso su "PLCForum" in passato hai diffuso qualche utile guida così come hai fatto di recente sui motori elettrici?

Grazie,

Cristiano.

[Tode]

Purtroppo il resolver della pinza non è tamponato e in occorrenza di blackout di tensione (purtroppo frequenti nello stabilimento in cui si trova l'impianto in esame) la pinza "perde la posizione" e alla ripartenza viene effettuata la procedura di ricerca di zero. In questo modo la sincronizzazione tra robot e saldatrice viene persa e il ciclo automatico del robot viene interrotto obbligando un ripristino manuale.

questo ragionamento deriva probabilemente dal fatto che i robot hanno normalmente dei resover tamponati, ma nel tuo caso non mi sembra che sia la strada più semplice da seguire in quanto il tamponamento viene fatto direttamente dentro l'azionamento che nasce appostitamente per questo.

La soluzione affidabile consiste nel montare anche un encoder

anche per me questa è la soluzione più pratica ed economica, naturalmente sarà necessario prevedere l'utilizzo di un encoder assoluto, sul mercato non c'è che l'imbarazzo della scelta

[Livio Orsini]

Cristiano per docimentarti hai due strade che puoi percorrere in parallelo.

La più semplice è la letteratura tecnica delle case costruttrici: manuali, note applicative, etc.. Poi, facendo una ricerca con google usando parole chiave come brushless, azionamenti, convertitori trovi migliaia di risultati. Con un poco di pazienza puoi selezionare il materiale più interessante per te. Trovi di tutto: tesi universitarie, corsi universitari, corsi propedeutico. Puoi limitare cercando solo pagine in italiano.

Poi ci sono tante discussioni su questo forum che di volta in volta chiariscono alcune questioni specifiche.

[Cristiano Rota]

Nell' ottica di montare un encoder assoluto, avevo le seguenti domande da porvi:

- un encoder assoluto è in grado di restituire informazioni solo nell'ambito di un giro (0-360°)?

- siccome una escursione completa della pinza implica più giri motore, un encoder assoluto può essere sufficiente o serve un sistema per contare quanti giri ha effettuato il motore?

Grazie,

Cristiano.

[Livio Orsini]

Ci sono encoder assoluti che sono previsti come multigiro, solitamente 10 giri.

[Tode]

multigiro, solitamente 10 giri.

gli encoder assoluti mutigiro normalmente in commercio "contano" fino a 4096 giri, tagli inferiori o superiori per numero di giri esistono ma non sono degli standard. La risoluzione angolare standard è normalmente 4096 oppure 8192 informazioni/giro.

[Cristiano Rota]

Gli encoder assoluti multigiro restituiscono un codice binario in cui un certo numero di bit (magari i più significativi) rappresentano il numero di giri e i rimanenti la posizione angolare?

Solitamente in che modo si interfacciano gli encoder assoluti con le altre apparecchiature (per es PLC)? Ne esistono anche via profibus?

Grazie,

Cristiano

[STEU]

Gli encoder assoluti moderni sono seriali ed utilizzano un protocollo chiamato endat oppure un altro prococollo chiamato SSI chiaramente la scheda di controllo deve essere compatibile, mentre i vecchissimi encoder assoluti davano la posizione in codice binario mentre quelli vecchi ma non vecchissimi in codice gray.

Ci sono anche degli encoder profibus , ma questi vengono gestiti come se fossero degli input di una periferia decentrata e quindi il loro utilizzi ha tutti i limiti (e pregi) che hanno tutti gli input montati su una periferia decentrata.(esempio tempo di ritardo nell'aggiornamento della doppia parola del valore di posizione dell'encoder dovuta all'aggiornamento del nodo profibus più il ritardo dovuto alla scansoione del plc)

Modificato: 4 novembre 2004 da STEU

[Livio Orsini]

Per Tode

La risoluzione angolare standard è normalmente 4096 oppure 8192 informazioni/giro.

A parte il fatto che esistono standard con risoluzione fino a 65535 informazioni per giro io, come ho scritto chiaramente, mi riferivo ad encoder che permettono di codificare più giri.

Per Cristiano Rota

Prova a sentire la soc.tà Elesta. Dai miei ricordi importava dei buoni encoder assoluti

[Tode]

Ciao Livio, non volevo contraddirti, mi sono spiegato male e in modo incompleto:

sul mercato esistono encoder assoluti di tutti i tipi e salse, ma se l'applicazione non richiede l'utilizzo di cose particolari, conviene scegliere modelli che sono ritenuti universalmente come degli standard, disponibili pronti a magazzino, intercambiabili fra loro indipendentemente dalla marca, su cui ci sono economie di produzione che permettono basse quotazioni di acquisto.

Elenco le caratteristiche in modo che l'informazione possa essere utile per chi deve scegliere encoder:

4096 oppure 8192 informazioni/giro a seconda della marca

4096 giri

Uscita SSI 24 o 25 bit con protocollo di trasmissione “a piramide” - codice gray

oppure Profibus DP classe 2 (in attesa che si diffonda il Can Open)

Flangia con attacco “servo” con albero sporgente Ø 6

Uscita cavo lunghezza 2 mt per SSI oppure i classici pressacavi per il bus

Avendo l’opportunità di scegliere un modello di encoder, conviene sceglierlo con queste caratteristiche: lo pagherete poco, quando vi stufate di un fornitore non avrete problemi a sostituirlo, troverete il materiale con tempi di consegna rapidi

Un encoder con risoluzione a 10, 16, 1024 giri, oppure a 1024 inf/giro, a meno che non ci siano volumi tali di acquisito per cui il costruttore, in una produzione ad hoc, è disposto a scontare sul prezzo finale di vendita i pochi euro che risparmia all’interno dell’encoder, non convengono per i motivi di cui sopra.

Ciao

Tode