Regolazione coppia per traino

[Andre274]

Buongiorno a Tutti,

sono nuovo del forum è il primo messaggio che scrivo.

Sto realizzando un programma per un inverter PARKER modello AC30 con encoder per un traino regolato in coppia.
La sezione che mi riguarda non ha nessun segnale di scambio con la macchina a monte, i cilindri dovranno ricevere il materiale e tenerlo tenerlo teso regolando la coppia e la velocità in base alla forza con cui si oppone il materiale stesso. A fronte quadro ho due potenziometri, uno che regola la velocità massima a cui può girare il motore e l'altro che regola la coppia di tiro.

La coppia deve rimanere costante e la velocità variare in base al tiro, tiro 0 velocità massima, tiro massimo velocità 0.

allego una foto della gestione che ho fatto io ma non sono molto soddisfatto di come funziona.

 

Grazie mille dell'aiuto,

Buona giornata

 

[Livio Orsini]

La coppia deve rimanere costante e la velocità variare in base al tiro, tiro 0 velocità massima, tiro massimo velocità 0.

C'è una contraddizione.

Parli di traino quindi si suppone che il raggio del cilindro di traiino sia una costante.

Quindi se la coppia è costante anche il tiro è costante.

Per regolare in coppia un azionamento, sia esso in continua o in alternata, la via più semplice è quella di fornire un riferimento di velocità maggiore di quello di linea (al limite anche sempre eguale al massimo) e predisporre il limite di corrente/coppia in funzione di quanto necessario.

la velocità del motore si adeguerà automaticamente alla velocità del materiale più un delta che dipende dall'allungamento del materiale con quel tiro.

Se vuoi avere un tiro inversamente proporzionale alla velocità devi variare il limite di coppia con un'apposita funzione.

anche se non specifichi il tipo di materiale e di lavorazione avere tiro zero alla velocità massima, per la mia esperienza, è un errore grossolano.

[Andre274]

Buongiorno Sig. Livio,

premetto che sto facendo esperienza e non sono ancora ferrato sull'argomento, comunque con variazioni di tiro intendo il materiale che andrà a tirare in caso la macchina rallenti o ad avere tiro zero nel caso la macchina a monte acceleri.

il materiale è vario si tratta di materiali plastici ma cambiano a seconda delle produzioni.

quello che non capisco è come o cosa devo regolare per avere una coppia costante e una velocità variabile, in modo che il mio traino tenga teso il materiale ma non lo strappi.

Grazie mille

Buona giornata

[Livio Orsini]

Le regolazioni in tiro si effettuano, come ti ho spiegato prima, dando un riferimento leggermente maggiore di velocità e poi limitando la coppia al valore desiderato.

Il tiro non è altro che una forza. Essendo applicata tramite un oggetto rotante, la forza di trazione corrisponde ad una coppia applicata all'albero di rotazione.

Devi regolare il limite di coppia. Leggi il manuale del tuo azionamento.

Se è a controllo vettoriale c'è sempre la possibilità di controllare sia la coppia che il limite di coppia.

A prima vista non mi sembra adatto, perchè è espressamente indicato per applicazioni su pompe e ventilatori, dispositivi che in genere non richiedono controllo vettoriale ed hanno la pecurialità di richiedere coppia zero con velocità zero, incrementando la richiesta di coppia con legge quadratica in funzione della velocità.

Comunque in questo documento ufficiale, a pagina 10, è schematizzata la macro di un controllo di tiro con limite di coppia, per un'applicazione simile alla tua.

Modificato: 1 dicembre 2015 da Livio Orsini

[Andre274]

ok mi si iniziano a chiarire le idee;

cosa intende per controllare sia la coppia che il limite di coppia?

andando sul lato pratico una volta che raggiungo il limite di coppia il motore inizierà a rallentare fino in caso di necessità a fermarsi mantenendo la coppia costante?
quindi diciamo che la velocità è dipendente dalla coppia? 

[SandroCalligaro]

Sì, la velocità dipende dalla coppia, Livio ti ha già risposto.

Provo a riassumere.

 

Il modo più semplice per ottenere quello che descrivi con un tipico azionamento è:

- controllo di velocità

- setpoint di velocità ad un valore che praticamente sarà la massima velocità, cioè il valore che vuoi che non venga superato anche in caso di mancanza di coppia resistente (come ad esempio nel caso il materiale finisse o si strappasse).

- limite di coppia (ossia il valore limite dell'uscita del regolatore di velocità) pari alla coppia desiderata. Spesso questo limite è in realtà espresso come limite di corrente, dando per scontato che ci sia una proporzionalità tra coppia e corrente.

 

Il controllo di velocità tenterà di portare la velocità al valore di setpoint, ma la coppia raggiungerà il limite impostato. A questo punto la velocità sarà variabile da zero al setpoint (a seconda della resistenza opposta dal materiale), mentre la coppia sarà ovviamente costante e pari al limite.

In pratica, tra velocità e coppia, il valore che viene raggiunto prima è quello che viene fissato.

Se la velocità a monte tendesse a superare quella di setpoint, il tuo drive tenderebbe a frenare, a meno che il suo limite di coppia in negativo non sia nullo (solitamente è possibile impostare limiti di coppia asimmetrici). Credo comunque che nella maggior parte dei casi questo problema non si ponga.

Da quello che scrivevi nel primo post, il controllo dovrà leggere i due valori analogici dai potenziometri, e dovrà essere impostato per usarli uno come setpoint di velocità (velocità massima nel caso la coppia sia inferiore al limite) e l'altro come coppia massima, ossia come coppia di tiro.

Modificato: 1 dicembre 2015 da SandroCalligaro

[Livio Orsini]

cosa intende per controllare sia la coppia che il limite di coppia?

O controlli la coppia, dando un riferimento di coppia dall'esterno, oppure imponi un limite di coppia dall'esterno.

andando sul lato pratico una volta che raggiungo il limite di coppia il motore inizierà a rallentare.....

No. nel caso in esame motore mantiene il nunero di giri, corrispondente alla velocità del materiale più il delta dovuto all'allungamento del materiale stesso, allungamento dovuto alla trazione esercitata dl tiro.

La forza con cui è tensionato il materiale (tiro) è equivalente alla coppia applicata all'albero del rullo di traino moltiplicata per il braccio che è costituito dal raggio del rullo. In altri termini se devi imporre un tiro di 10 kg ed il raggio del rullo è pari a 0.1m la coppia applicata all'albero sarà 10*0.1 = 1 kgm.

Questo in condizioni di velocità costante. Durante le fasi di accelerazione, per mantenere costante la tensione, sarà necessario sommare algebricamente alla coppia dovuta al tiro anche la coppia necessria alla compensazione dell'inerzia del rullo. In fase di avviamento è anche necessario considerare la coppia necessaria a vincere l'attrito di primo distacco.

La coppia corrispondente agli attriti che corrispondono quasi esclusivamente agli attriti dinamici dei cuscinetti e della trasmissione.

quindi diciamo che la velocità è dipendente dalla coppia? 

Nel caso in esame la velocità è solo funzione della velocità di avanzamento del materiale, determinata dagli organi a monte del traino.

Se la coppia applicata al traino non è in grado di vincere gli attriti il rullo si ferma. Se la coppia raggiunge un valore tale da essere in grado di rompere il materiale il rullo raggiungerà la velocità imposta dal riferimento di velocità applicato all'azionamento.

[Livio Orsini]

Sì, la velocità dipende dalla coppia, Livio ti ha già risposto

 

non ho affermato questo, come preciso anche nel messaggio precedente.

La coppia influenza esclusivamente il tiro e la velocità è determinata dalla velocità del materiale in uscita dal dispositivo che precede il traino.

Il controllo di velocità tenterà di portare la velocità al valore di setpoint, ma la coppia raggiungerà il limite impostato. A questo punto la velocità sarà variabile da zero al setpoint (a seconda della resistenza opposta dal materiale), mentre la coppia sarà ovviamente costante e pari al limite

Questo non può accadere.

Se il limite di coppia è sufficiente a far muovere il traino la velocità, a regime, sarà quella del materiale.

Se il limite di coppia non è in grado di far muovere il traino, questo rimane fermo.

Se il limite di coppia è in grado di applicare una tensione di valore tale da rompere il materiale la velocità del traino raggiungerà il limite imposto dal suo riferimento di velocità.

Nel caso in cui si preferisca impostare non il limite di coppia, ma il riferimento di coppia, in caso di rottura del materiale la velocità raggiungerà il valore massimo possibile dall'azionamento. E' il tipico caso di "Fuga".

 

Sarebbe anche interessante capire comè fatta la macchina e quale strategia di regolazione globale è stata individuata.

Modificato: 1 dicembre 2015 da Livio Orsini

[SandroCalligaro]

La coppia influenza esclusivamente il tiro e la velocità è determinata dalla velocità del materiale in uscita dal dispositivo che precede il traino.

La velocità del materiale non può essere a sua volta influenzata dalla forza di tiro (oltre che dal funzionamento del dispositivo a monte)?

 

"Il controllo di velocità tenterà di portare la velocità al valore di setpoint, ma la coppia raggiungerà il limite impostato. A questo punto la velocità sarà variabile da zero al setpoint (a seconda della resistenza opposta dal materiale), mentre la coppia sarà ovviamente costante e pari al limite"

Questo non può accadere.

Non volevo dire che la velocità a regime sarà quella di setpoint, ma che il controllore di velocità tenterà di portare il sistema a quella condizione, non riuscendoci (almeno in condizioni normali).

Modificato: 1 dicembre 2015 da SandroCalligaro

[Livio Orsini]

La velocità del materiale non può essere a sua volta influenzata dalla forza di tiro (oltre che dal funzionamento del dispositivo a monte)?

 

Se consideriamo esclusivamente macchine progettate in modo corretto questo fatto non deve assolutamente avvenire. l'unica differenza di velocità è dovuta all'allungamento del materiale dovuta alla tensione. tutti i materiali si allungano, anche la carta secca sottoposta a trazione si allunga.

Non volevo dire che la velocità a regime sarà quella di setpoint, ma che il controllore di velocità tenterà di portare il sistema a quella condizione, non riuscendoci (almeno in condizioni normali).

Questo non solo è corretto ma è l'essenza di questo tipo di regolazione. tanto che negli aspi svolgitori, controllati in tiro, il set pointi di velocità è fatto uguale a zero.

[SandroCalligaro]

Grazie della precisazione sulla velocità del materiale.