Ricerca Inverter Con Regolazione Pid Integrata - Per impianto svolgitore

[gluca2]

Salve a tutti.

Nella ditta per la quale lavoro adesso si sono sempre realizzati degli svolgitori per cavo utilizzando un motore in corrente continua controllato tramite azionamento SIMOREG. Il sistema di automazione solitamente è realizzato tramite PLC della serie S7/300, tipicamente un 313C.

Nell'ottica di ridurre i costi volevo proporre di utilizzare un motore in corrente alternata controllata da un inverter.

Per risparmiare anche sui costi del PLC pensavo di usare un inverter con regolazione PID integrata, e utilizzare così in logo o al massimo un S7/212 per le restanti funzioni.

La regolazione di velocità dello svolgitore avviene solitamente utilizzando un ballerino e controllandone la posizione.

La velocità di linea è al massimo di 500 metri al minuto, il diametro delle bobine varia da 200mm a 1200mm.

Pensavo di utilizzare un micromaster 430 o 440.

La potenza del motore da utilizzare sarà di 15kW.

Volevo chiedervi se già qualcuno di voi aveva adottato soluzioni del genere, se ci sono particalari dettagli di cui avere riguarda e se l'inverter che ho scelto è adatto al mio bisogno, oppure se mi potreste indicare qualche alternativa.

Vi ringranzio in anticipo per l'aiuto, e vi auguro a tutti un buon anno

Ciao

Gianluca

[Livio Orsini]

1 - L'uso di un asincrono per controllare uno svolgitore non è il meglio della tecnologia; il motore funziona quasi esclusivamente da freno; pertanto l'azionamento necessita di un gruppo di frenatura piuttosto robusto ed il rssistore scalderà parcchio.

Questo tipo di azionamento è indicato quando si controlla sia svolgitore che avvolgitore, usando il DC bus in comune. Inoltre,anche controllando in velocità, è necessario un inverter a controllo vettoriale.

2 -

.. il diametro delle bobine varia da 200mm a 1200mm....

. rapporto diametri 1:6, non è grande,manon èneanche banale.Effetture il controllo con l'uso esclusivo di un PID è insufficiente, visto che la velocità massima è anch'essa non banale. Se proprio vuoi usare un controllo integrato adotta un inverter provvisto di funzione specifica per il controllo di avvolgitura comei i SIEI-Gefran o i Control Tecniques (sono i primi due che mi son venuti alla mente).

3 - Per quanto mi riguarda, in base alla mia esperienza pluridecennale di controlli di avvolgitura in generale (ed anche per macchine per cavi), preferisco usare una funzione indipendente dall'azionamento. Se usi un S7-22x puoi benissimo implememtare la funzione di controllo nel PLC. Un controllo di svolgitura ben fatto occupa poche risorse di CPU e pochissimo spazio I/O.

Modificato: 3 gennaio 2010 da Livio Orsini

[gluca2]

Come prima cosa un sentito grazie per questa e tutte le altre risposte che ho avuto da te, anche indirettamente, nel corso degli anni. E grazie anche per lo splendido tutorial sul controllo e regolazione che sto cercando di assimilare.

Tornando alle mie perplessita' c'è una cosa che non ho capito dalle tue risposte: tenendo conto di seguire il tuo consiglio di utilizzare un PLC anche per la regolazione, utilizzando un inverter vettoriale riesco a far lavorare lo svolgitore come si deve, oppure consigli di rimanere sul corrente continua?

Ciao e grazie ancora.

[Livio Orsini]

...utilizzando un inverter vettoriale riesco a far lavorare lo svolgitore come si deve, oppure consigli di rimanere sul corrente continua?

Il controllo vettoriale serve, semplificando e banalizzando i concetti, per poter avere una regolazione decente anche a bassa velocità, diciamo sotto i 10Hz - 20Hz circa; ovviamente il motore dovrà essere servoventilato e dotato di pastiglie termiche.

Rimane comunque il problema relativo al fatto che l'azionamento lavora sempre, o quasi, in rigenerazione. Se si usa un azionamento in continua con convertitore reversibile, l'energia prodotta dal generatore (motore) viene convogliata e recuperata in rete. Con l'uso di un azionamento in alternata, a meno di usare un sifisticatissimo e costosissimo inverter reversibile, l'energia prodotta dal generatore (motore) va a scaldare un resistore. In altri termini l'energia prodotta dal motore con funzione di generatore, perchè frena, innalza la tensione sul DC bus dell'inverter. O si usa una configurazione multimotore con DC bus in comune, oppure si deve usare un "gruppo di frenatura" che inserisce un resistore per dissipare l'energia in eccesso.

Se tu avessi, ad esempio, una macchina composta da svolgitore, traino e avvolgitore basta mettere tutti e 3 gli inverter sul medesimo DC bus; i due motori assorbiranno il surplus di energia generato dallo svolgitore e renderanno superfluo il gruppo di frenatura.

[bellcar]

mi permetto di apportare una correzione agli ottimi consigli di Livio, se lo svolgitore è inserito in una linea di ripasso o confezionamento, il solo uso del DC Bus comune all' avvolgitore e svolgitore spesso non è sufficiente, in fase di frenatura finale a metratura raggiunta, l' inerzia delle bobine puo' portare il bus in overvoltage in quanto gli inverter sono tutti in fase di frenatura.

Se invece è inserito in una linea ad esempio di estrusione poterbbe anche farcela, ma personalmente una bella resistenza di frenatura la metterei comunque.

Considerando il rapporto 1-6 che da pieno a vuoto puo' arrivare a 1 a 12 ( mi sembra strana una scala 200-1200 anche meccanicamente non e' facile da realizzare un aspo per bobine cosi' diverse) oltre a un vettoriale serio probabilmente occorrera' un motore "per inverter" di ottima qualita' , se consideri solo il range 1-6 e un range di velocita' 1-10 , se usi una f max di 90 Hz ti ritrovi con una min di 1,5 Hz; direi un bel campo di lavoro!.

Questo e' uno dei motivi per cui noi "vecchi" non buttiamo ancora nelle ortiche la continua.

Saluti bellcar

[Livio Orsini]

... il solo uso del DC Bus comune all' avvolgitore e svolgitore spesso non è sufficiente,..

Certo il gruppo di frenatura è sempre indispensabile, però le dimensioni del resistore e del chopper son molto ridotte; inoltre non c'è da smaltire il calore generato in continuo per tutta la lavorazione.

Questo e' uno dei motivi per cui noi "vecchi" non buttiamo ancora nelle ortiche la continua.

Approvo e sottoscrivo.

Con l'alternata si sta rivivendo in grande quello tutto quello che era già stato fatto con l'introduzione dei brushless nei primi anni '80.

Il risparmio economico della soluzione in alternata, unito all'intriseca robustezza degli asincroni, fa saltare molti passaggi di buona progettazione.

Così si usano motori autoventilati e si va a lavorare per lunghi periodi sotto i 40Hz. Quando il motore si deteriora si accusa l'inverter, il motore "cinese" (anni fa il paragone negativo era il bulgaro ), e tutto all'infuri della cattiva progettazione che ha causato sovratemperature non rilevate dalla mancanza delle pastiglie termiche .

Anche nei gruppi di frenatura si dimensiona i resistore come se si lavorasse con cicli di frenatura normali, il resistore è privo di termostato o di clixon (costano ) così si danneggia anche il quadro con pericolo di incendio (ne ho visti un paio di quadri andati a fuoco causa sovratemperatura dei resistori di frenatura).

Di fronte a queste obiezioni invariabilmente la risposta è: "Ma così spendo come con la continua e forse anche di più".

[gluca2]

Prima di tutto due precisazioni: sia i rapporti tra pieno e vuoto delle bobine che la velocità di linea sono probabilmente molto più basse rispetto a quelle che ho dichiarato prima.

Il fatto è che sto lavorando da casa e non ho modo di verificare quei dati ed io credevo, a torto a quanto pare, che dando dei valori un pò esagerati mi sarei messo dalla parte della ragione.

Ovviamente terrò conto di tutti i vostri consigli, e verrò ancora a disturbarvi per averne altri, ma per il momento non mi è molto chiaro il discorso del DC Bus comune, mi potreste indicare dove trovare un pò di documentazione al riguardo?

Grazie ancora.

Gianluca

[Livio Orsini]

Ci sono inverter previsti per lavorare con il DC bus in comune. Questi dati li trovi sui manuali degli inverter. Non sono molto comuni. In alcuni casi è previsto, con qualche precauzione, che un inverter "normale" possa lavorare in questa modalità. Bisogna sempre interpellare il costruttore o il suo rappresentante.

La modalità "common DC bus" significa mettere in parallelo tutte le batterie dei condensatori degli inverter, oppure avere un unico alimentatore per più inverter.

PS. anche se l'escursione diametro e l'escursione della velocità è minore di quella che hai esposto, le obiezioni che abbiamo esposto rimangono valide.

[ken]

Unico DC bus significa che gli inverter non vengono alimentati in trifase ma vengono alimentati in corrente continua da un Convertitore CA-CC.

Il convertitore CA-CC è solitamente un ponte controllato (a volte è un drive dc comunissimo) e ha due opzioni:

• unidirezionale con resistenza di scarica per non sovraccaricare in tensione il BUS-DC
• bidirezionale che va a rigenerare in rete il tutto

Esiste una terza opzione che però si utilizza in particolari e ben determinate condizioni ovvero immagazzinare la tensione in una grossa batteria di condensatori che verrà utilizzata non appena finita la fase di rigenerazione.

Il 440 (che vorresti utilizzare) ha la possibilità si essere alimentato in corrente continua e può lavorare con il dc bus in comune.

[Livio Orsini]

Unico DC bus significa che gli inverter non vengono alimentati in trifase ma vengono alimentati in corrente continua da un Convertitore CA-CC.

Non è completamente esatto, questa è solo una delle possibli configurazioni. Ci sono parecchi inverter che normalmente lavorano "in solitario", ma possono essere configurati per mettere in comune il DC bus. Nelle macchine tessili multimotore questa è una configurazione abbastanza usuale.

Avere il DC bus comune non implica necessariamente avere un convertitore CA-CC, almeno nel senso canonico del termine. Spesso c'è il solito ponte raddrizzatore trifase con resistore, escludibile, per limitare la corrente di carica dei condensatori.

Quando si devono mettere in comune i DC bus di inverter di taglia medio piccola sarebbe troppo oneroso operare con convertitori sulla rete.

Il 440 (che vorresti utilizzare) ha la possibilità si essere alimentato in corrente continua e può lavorare con il dc bus in comune.

Rimane il problema che se c'è solo lo svolgitore l'energia va comunque dissipata o in rete o su di un resistore. A questo punto forse non è molto conveniente passare all'alternata.

Modificato: 5 gennaio 2010 da Livio Orsini

[ken]

Esatto il problema resta ed è un bel problema. Passare all'alternata sembra facile...