Asse Elettrico O Plc

[maxpcc]

Buongiorno a tutti,

sono nuovo del forum e ho conoscenze superficiali dell'automazione, curando per lo più l'aspetto meccanico. Vorrei avere un consiglio tecnico/economico da chi è più esperto di me.

Devo controllare una coppia di motori trifase da 1 kW circa (ancora da acquistare, a seconda della tipologia di controllo scelto) in modo sincrono, con tolleranze abbastanza "lasche".

Alcuni installatori mi hanno proposto un asse elettrico: due motori con encoder incorporato, una coppia di inverter e relativi accessori. Il prezzo di tutto l'impianto è abbastanza elevato, e so che la concorrenza offre una soluzione più economica utilizzando probabilmente un PLC. Vorrei dunque capire se l'asse elettrico è di per sè più costoso a fronte magari di altri pregi.

Cerco eventualmente anche chi possa fornire tutto l'impianto (asse elettrico o PLC), zona Marche (in caso rispondere in privato o lasciare i propri recapiti)

Grazie

max

[rguaresc]

Dal punto di vista commerciale un asse elettrico prevede generalmente il materiale che ti hanno offerto.

In certi casi si puo' realizzare un asse elettrico senza gli encoder e relativa elettronica di lettura, ma il sistema deve essere lasco e lento nelle reazioni. E' il caso, per esempio dei trasportatori azionati da motoriduttori. Le letture di velocita' si fanno con un ingresso digitale di plc applicato al pignone dell'albero lento.

[batta]

Descrivi meglio le caratteristiche della tua applicazione.

Se si tratta solo di adeguare la velocità di due motori, tipo nastri trasportatori come citato da "rguaresc", allora non si può più parlare di un vero asse elettrico e gli encoder non servono.

Se, invece, pur potendoti permettere tolleranze abbastanza "lasche" (con tutti i problemi che ci sono nel dare il giusto peso ad un termine così soggettivo), ma non ti puoi però permettere di continuare ad accumulare errori, allora i casi sono due: o utilizzi motori passo-passo (che non hanno bisogno di feedback da encoder), o non puoi fare a meno degli encoder.

Per sapere se dei motori passo-passo possono fare al caso tuo, servono però più dati.

Modificato: 22 febbraio 2010 da batta

[maxpcc]

L'applicazione prevede l'apertura di una saracinesca con due argani che tirano ognuno dal proprio lato. Pertanto è necessario che non ci sia accumulazione d'errore, ma un errore nella singola corsa è permesso ed è grande. Per dare un'idea: motore 2 poli, riduttore i= 450 circa, tamburo d=200 mm; tolleranza permessa sulla fune: +- 50 mm, implica circa 35 giri di motore di scarto tra i due argani.

Ad ogni fine salita o fine discesa l'errore va recuperato.

max

[rguaresc]

Le letture di velocita'

mi correggo: le letture di posizione.

Gli ingressi plc fanno da encoder lento, si crea un registro nel plc che aggiunge con l'impulso del pignone master e sottrae con l'impulso del pignone slave, Il comando all'inverter slave deve cercare di mantenere l'errore a zero. E' un asse elettrico.

E' usato comunemente nei trasportatori aerei tipo Morris o scatolati che sono lenti.

Un parametro critico per l'applicazione da valutare e':

"Individuato un elemento che genera impulsi abbastanza lenti da poterli contare con il plc (pochi Hz) e' tollerabile avere un errore di un certo numero di questi impulsi?"

Se la risposta e' positiva si puo' fare senza encoder, e nel caso si puo' fare con un solo inverter, lo slave.

[batta]

I 35 giri di differenza ammessi senza specificare il numero di giri totale, sono ancora un dato vago.

Diciamo che un buon inverter vettoriale, anche senza feedback da encoder, riesce a regolare la velocità reale del motore con errori, al massimo, di pochi giri/minuto.

Certo che se la corsa completa dura un'ora...

Per una simile applicazione mi viene quindi da pensare che due buoni inverter con controllo vettoriale, senza bisogno di feedback da encoder, sarebbero più che sufficienti.

Al limite, per migliorare la precisione, si potrebbero utilizzare gli encoder, ma solo come feedback per gli inverter, senza bisogno di gestire un vero asse elettrico.

Dichiararlo però con assoluta certezza non è possibile.

Per recuperare l'errore ad ogni ciclo, non c'è problema: basta che ogni motore venga arrestato nella giusta posizione e, per ottenere questo, bastano dei semplici finecorsa.

[Livio Orsini]

..., per migliorare la precisione, si potrebbero utilizzare gli encoder, ma solo come feedback per gli inverter, senza bisogno di gestire un vero asse elettrico.

Si presuppone, dal tipo di applicazione, che il rapporto sia 1:1; molti, anzi quasi tutti, gli inverter vettoriali attuali hanno questa funzione integrata. Uno dei due lavora da master e l'altro è asservito in frequenza. Non c'è da aggiungere nulla.

[maxpcc]

Bene, posto dunque che i due inverter con motori con encoder incorporato svolgono la loro funzione, l'alternativa di usare un PLC che cosa comporta? Quali componenti? E' più economica?

Grazie in anticipo a tutti

max

[Livio Orsini]

...l'alternativa di usare un PLC che cosa comporta?

Una maggior spesa inutile in questo caso.

Per il tipo di applicazione descritto è obbligo, se si usa alternata, un azionamento vettoriale.

Con quel tipo di applicazione l'uso di vettoriali sensorless potrebbe facilmente portare ad accumuli di errore troppo grandi Senza possibilità di recupero perchè, non avendo trasduttori di posizione, non si conosce con esattezza lo spazio percorso dai due azionamenti.

L'uso di vettoriali ad anello chiuso comporta l'adozione di encoder o resolver. Questa soluzione diminuisce gli errori, stante la maggior precisione e costanza di velocità intrinseca di questo tipo di azionamento. Rimane il problema della non conoscenza dell'esatto percorso dei due azionamenti.

La differenza di costo tra le due soluzioni è il solo costo dei trasduttori.

La funzione di albero elettrico è presente in quasi tutti gli inverter vettoriali di buona qualità. Alcuni costruttori richiedono un sovrappezzo minimo per abilitare questafunzione che risiede nel firmware dell'inverter. Comunque per questa applicazione la funzione necessita per il solo azionamento slave. Con questa soluzione, l'azionamento slave lavora alla medesima velocità del master, percorre esattamente il medesimo spazio

a meno del piccolo errore istantaeno intrinseco, errore che non si cumula.

L'uso di azionamenti V/f, più PLC per sincronizzazione, io la scarterei per 2 motivi.

1 - Azionamenti V/f son poco indicati per un'applicazione come la tua; gli errori di velocità sono grandi e la coppia diminuisce drasticamente a bassa velocità.

2 - Il costo di un V/f è leggermente inferiore ad un vettoriale di pari potenza; gli encoder son presenti in entrambe le soluzioni; il PLC più software releativo verrà sicuramente a costare più della differenza di costo degli azionamenti.Inoltre devi aggiungere ulteriori componente con diminuzione dell'affidabilità del sistema.

Riassumendo la soluzione con vettoriale ad anello chiuso e funzione "on board" asse elettrico è in definitiva meno costosa e più affidiabile; è anche più compatta e "pulita"

[batta]

La soluzione proposta da Livio è, senza alcun dubbio, la più corretta da un punto di vista tecnico.

Però rientriamo nel caso che maxpcc cercava di evitare:

Alcuni installatori mi hanno proposto un asse elettrico: due motori con encoder incorporato, una coppia di inverter e relativi accessori. Il prezzo di tutto l'impianto è abbastanza elevato, e so che la concorrenza offre una soluzione più economica utilizzando probabilmente un PLC. Vorrei dunque capire se l'asse elettrico è di per sè più costoso a fronte magari di altri pregi.

Non vorrei che fossimo in un caso tipo traslazione carroponte con un motore per lato: dopo aver studiato sistemi con alberi meccanici, assi elettrici ed altro, ci si è accorti che molti carriponte funzionano benissimo senza nessun vincolo tra i due motori. Se un motore ha la tendenza ad andare più piano, viene trascinato dall'altro.

Ora, come detto precedentemente, dovremmo conoscere, per esempio, quanto tempo dura l'intera operazione di apertura o di chiusura.

Con gli attuali inverter vettoriali, con il solo controllo sensorless si arriva a scostamenti tra velocità di riferimento e velocità reale del motore molto bassi, dell'ordine, direi, di pochi giri/minuto se non di frazioni di giro al minuto.

Partendo da questo presupposto, se la corsa completa impiega tempi relativamente brevi, non servono controlli più sofisticati per rimanere entro l'errore ammesso.

Certo per fare una valutazione completa dovremmo anche sapere cosa accade se, per qualche malfunzionamento, un motore non svolge correttamente il proprio lavoro.

Se siamo nel caso in cui si sfascia tutto, va da sé che la spesa in più per un controllo di posizione è d'obbligo; ma se, per esempio, si corre solo il rischio di mandare in stallo un motore, senza causare danni, allora non scarterei la più economica soluzione sensorless.

[gianff]

di recente ho utilizzato inverter omron v7 (3G3MV)

con ingresso e uscita a treno di inpulsi in vettoriale (indipendente)

oppure con possibilta' di avere plc posizionatore a bordo sempre a treno di inpulsi

debbo dire che sono veramente sbalorditivi

da un normale motore trifase (magari con encoder) si ottiene quasi un servo brushless

http://www.agm.org/pdf/omron/Inverter%20-%...%20per%20V7.pdf

Modificato: 23 febbraio 2010 da gianff

[Livio Orsini]

Non vorrei che fossimo in un caso tipo traslazione carroponte con un motore per lato:....

Io ho paragonato la soluzione "tutto azionamento" con quella "azionamento più PLC".

Le tolleranze dichiarate da maxpcc potrebbero ipotizzare l'uso di semplici sensorless se, e solo, l'errore accumulato in una manovra di salita venga completamente recuparato durante la discesa (o viceversa). Oppure se sia possibile in qualche modo azzerare l'errore.

Io vdrei anche un'applicazione sensorless con azionamento master e secondo azionamento in helper di coppia. In questo modo non dovrebbero esserci accumuli di errori di posizione.

[maxpcc]

Capisco batta e condivido le sue perplessità: in alcuni casi l'uso di un sistema di sincronismo quale che sia può risultare sovrabbondante. Di fatto però il cliente, al quale anche io ho esposto le mie perplessità, vuole un sincronismo "garantito", con i margini di errore di cui sopra. Il tempo di funzionamento dura circa 1 minuto. Al termine del minuto dobbiamo recuperare gl errori.

Per Livio: utilissimo il suo post, anche se ho difficoltà a comprendere alcune cose (non sono di quel mestiere...). Riassumo aspettando conferme o smentite:

1. Se metto una coppia di inverter e controllo due motori con encoder (che sto valutando se metterli sull'asse lento) non ho in assoluto bisogno di PLC (allora che lo metto a fare???)

2. Posso mettere un PLC che vada a controllare gli azionamenti V/f dei motori, con una coppia di encoder che mi dichiari la posizione in ogni istante

Grazie a tutti

max

[Livio Orsini]

Il tempo di funzionamento dura circa 1 minuto. Al termine del minuto dobbiamo recuperare gl errori.

E come li recuperi gli errori se non li conosci?

Se metto una coppia di inverter e controllo due motori con encoder ...

Gli encoder sono dei trasduttori, in altri termini effettuano una misura. Se non c'è chi poi usa questa misura non servono a nulla. Se li metti sull'albero lento devi avere un qualche cosa di esterno per sincronizzare (PLC?). Se usi vettoriali reazionati, con o senza funzione di asse elettrico, devi mettere gli encoder sul motore.

Posso mettere un PLC che vada a controllare gli azionamenti V/f dei motori,...

Se non devi funzionare a bassa velocità (diciamo < 10Hz) potresti anche farlo, ma secondo me costerebbe di più della soluzione vettoriale con slave in asse elettrico.

Dimenticavo. CI sarebbe un'altra via da esplorare. E' una soluzione tipica di alcuni impinati tessili. Data la potenza relativamente piccola dei motori, si potrebbe ipotizzare l'uso di due motori sincroni sotto un unico inverter, anche V/f. In questo caso i due motori girano esattamente all'identica velocità

Modificato: 23 febbraio 2010 da Livio Orsini

[GlaucoSerra]

Ciao! Oltre ad encoder e resolver esistono dei chip ad effetto hall come ad esempio l' AS5040 dell AustriaMicrosystem che svolgono le stesse funzioni e che costano molto meno. L'unico problema è che bisogna fissare un magnete sull'albero che si vuole controllare.

Se hai la possibilità di fare un piccolo circuito stampato puoi avere un encoder assoluto al costo di pochi euro.

Poi ovviamente se hai abbastanza margini per fare un controllo sensorless risparmi ancora di più!

[svsoftware]

Salve, maxpcc

questa saracinesca ha delle battute meccaniche nelle posizioni estreme ?

io non sono un esperto in merito. però ho installato diversi assi elettrici forse c'è una soluzione economica.

E' chiaro però che devi essere supportato da un sistema meccanico che ti permette di poter

eseguire un certo tipo di operazioni. Sfrutttando segnali in uscita dall'inverter ed eventualmente 2 sensori

installati a metà della corsa della saracinesca.

Forse sarà inutile la mia partecipazione, comunque spero che in qualche modo puo' aiutare.

saluti

[marco_romio]

L'inverter unico per i due motori è sicuramente la soluzione più economica e affidabile, bisogna però vedere nel tuo caso se potrebbero insorgere dei problemi nel caso uno dei motori trovasse una coppia resistente maggiore di quella che trova l'altro motore.

[walterword]

In un progetto che utilizza un carro ponte con 2 motori ,uno per lato , è attualmente gestito con Asse elettrico commerciale di nota casa costruttrice.

Il costruttore del impianto vorrebbe ridurre i costi , del prossimo progetto, facendo eseguire al plc la regolazione.

Prima di dare l'ok al mio capo vorrei capirne di più anche se le informazioni non ci sono mai, ormai si lavora cosi.....

Io pensavo che comunque con due motori AC + 2 inverter si potrebbe fare una cosa tipo master-slave. Certo i motori devono avere gli encoder per l'anello di regolazione della velocità e la posizione . Però non saprei proprio come iniziare ....

Voi cosa dite ? 

ciao

[Livio Orsini]

Quote

Voi cosa dite ? 

 

Che devi aprire una nuova discussione, perchè non ci si può accodare per non creare confusione nelle risposte.

Poi questa discussione è ferma dal 2010