Problema in rotazione motore

[gtsolid]

buonasera a tutti

ho un motore Siemens collegato al suo controllo che fa muovere una testa di fresatura. controlla sia il movimento del madrino che quello di rotazione per il posizionamento testa (o uno o l'altro, tramite innesto). 

notiamo che la rotazione mandrino procede senza intoppi, mentre quella dell'intero corpo va a scatti. non ci sono problemi di attrito, sentiamo proprio il motore che da un leggero scossone per ogni scatto.

cosa può essere secondo voi? un errore di messa in servizio?

[Livio Orsini]

A parte il fatto che l'argomento della discussione non semba essere un problema di PLC, ma di motore o di intero azionamento, quindi ho spostato la discussione.
 

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notiamo che la rotazione mandrino procede senza intoppi, mentre quella dell'intero corpo va a scatti.

 

 

 

Mi sembra un poco ambigua questa frase.

Se ho capito bene il motore gira in modo regolare quando non è meccanicamente collegato con alcun dispositivo, mentre se si innesta il mandrino o il posizionatore il motore tende a muoversi a scatti e sussulti.

 

E' così?

 

Se è così il problema probabilmente è dovuto ad una non perfetta ottimizzazione dei parametri del regolatore.

Probabilmente sarà stato effettuato l'auto tuning con il solo motore, da qui le inerzie differenti rispetto al motore caricato.

Le soluzioni potrebbero essere o un nuovo autotuning con motore caricato oppure, soluzione a mio avviso migliore, ottimizzazione dei parametri eseguita manualmente. La seconda soluzione è più precisa, ma deve essere eseguita da persona esperta nell'ottimizzazione di azionamenti che conosca bene il drive del motore.

[gtsolid]

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Se ho capito bene il motore gira in modo regolare quando non è meccanicamente collegato con alcun dispositivo, mentre se si innesta il mandrino o il posizionatore il motore tende a muoversi a scatti e sussulti.

se si innesta il mandrino gira alla velocità che deve senza problemi. se si innesta il posizionatore (e dunque si disinnesta il mandrino perchè il motore è lo stesso), esso va a scatti. ad ogni modo vedrò di verificare le inerzie. per il computer dovrebbero essere più basse della realtà in questo momento giusto?

[SandroCalligaro]

Credo che l'inerzia del solo mandrino possa essere parecchio più bassa di quella dell'intero corpo, se ho capito qualcosa di come è fatto il sistema meccanico.

 

Quanto sono diverse le velocità tra i due casi?

Il problema c'è sempre stato dall'inizio, o è sorto dopo un po'?

[Livio Orsini]

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per il computer dovrebbero essere più basse della realtà in questo momento giusto?

 

Questo non credo interessi al computer.

Suppongo che per computer tu intenda il CNC od il PLC o il controllo asse che fa il posizionamento.

Questo dispositivo, in genere, fornisce il riferimento di velocità al drive del motore; sarà poi il drive del motore ad effettuare correttamente le operazioni per mantenere la velocità richiesta dal controllo.

Non sappiamo quale drive sia perchè non solo non lo citi, ma non descivi nemmeno se il motore è un cc, un ac asincrono o un brushless ac o dc.

Le inerzie, in genere, non sono paramentri che interessano direttamente l'ottimizzazione del drive. Le inerzie influenzano indirettamente i parametri di lavoro del drive perchè i guadagni ed i tempi di risposta dipendono anche dalle inerzie, dalle richieste di coppia, dagli attriti, etc.

Il fatto che il moto sia irregolare può dipendere da svariati fattori come guadagno troppo elevato, gadagno scarso, tempi di integrale lenti o velocit, azione derivativa non ottimale, etc.

Non conoscen do il tipo di motore ed il tipo di drive non è nemmeno ipotizzabile su quali paramentri intervenire.

[gtsolid]

esatto, I_mandrino << I_corpo. inoltre il mandrino ruota a più di 1000rpm mentre per il posizionamento siamo sui 10-20 rpm. il problema c'è sempre stato dal principio. per drive cosa intendi? magari lo chiamiamo in un'altra maniera

come motore abbiamo un W2S135-EA79-01. http://imgur.com/a/LOY5u

[gtsolid]

scusate ho postato il modello della ventola. domani verifico bene

[Livio Orsini]

Il drive è ......il drive

E' l'alimentatore-regolatore-controllore del motore.

Secondo il tipo di motore può essere un con vertitore ac-cc per motori in continua o inverter per motori in alternata,

[gtsolid]

ok mi sono documentato. prometto che a fine mese inizio i corsi Siemens.

dunque: ho un solo motore da comandare, un IPH8083-IE602-0BA1. esso è collegato ad un alimentatore 6SL3100-0BE23-6AB0 e un drive 6SL3120-1TE23-0AA3.

sono Synamics Driveclick. l'encoder è collegato ad un modulo a sè stante, che converte l'ingresso che è simile ad una porta seriale, ad uno ethernet.

[SandroCalligaro]

Cercando la sigla non trovo niente, tanto meno aggiungendo "Siemens".

Prova a postare la famiglia (ad esempio "S120") e non l'esatto numero del modello...

 

Quello che dici, comunque, conferma ciò che ipotizzavamo e che Livio ha spiegato: è proprio la differenza del carico meccanico nei due casi a causare il problema.

Inoltre, se a 1000 rpm l'effetto di eventuali oscillazioni della coppia di carico è trascurabile perché a frequenza relativamente alta, a 10-20 rpm l'effetto può essere molto più marcato.

Per ragioni di questo tipo i drive hanno solitamente la possibilità di selezionare diversi set di guadagni a seconda della velocità.

Chi ha messo in servizio il drive, comunque, credo che avrebbe dovuto tenerne conto.

 

Mi immagino che la cosa più semplice sia utilizzare il PLC per comandare un cambio dei parametri dei regolatori nel drive, in modo che siano ottimizzati per il carico collegato al momento.

 

Mi viene un dubbio ulteriore: nella movimentazione del corpo si lavora in vero e proprio controllo di posizione, mentre per il mandrino il controllo è di velocità?

Se fosse così, una parte del problema potrebbe anche essere lì...

[Livio Orsini]

Devi agire sui parametri del drive, però se non lo hai mai fatto te lo sconsiglio vivamente. Meglio chedere l'assistenza di un esperto.

[gtsolid]

eh il mio esperto è un po' in difficoltà e io allora ho fatto qui la domanda. posso riferire di controllare i guadagni. nell'autotuning non dovrebbero impostarsi in automatico? dove si modificano questi parametri?

[Livio Orsini]

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dove si modificano questi parametri?

 

Il drive avràm un terminalino oppure si connette, tramite apposito software Siemens, ad un PC.

Io suggerirei al tuo esperto di rifare l'auto tuning, come prima cosa.

[SandroCalligaro]

L'auto-tuning (in questo caso quello per il regolatore di velocità) non può fare i miracoli: se lo si fa agire con uno dei due carichi, lui (l'auto-tuning) non può sapere come tarare i guadagni anche per l'altro...

 

Attenzione poi al fatto che l'auto-tuning del regolatore di velocità solitamente deve imporre delle variazioni di velocità abbastanza alte ed "incontrollate".

Non è detto che il motore possa fare rotazioni qualunque, specie se si tratta del "corpo", che magari ha un angolo limitato...

[gtsolid]

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Mi viene un dubbio ulteriore: nella movimentazione del corpo si lavora in vero e proprio controllo di posizione, mentre per il mandrino il controllo è di velocità?

esatto, è così. che problemi può dare?

 

praticamente il tuning è stato fatto a motore collegato al nulla. 

ora è qui il tecnico e stiamo lavorando sui guadagni. 

 

[Livio Orsini]

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L'auto-tuning (in questo caso quello per il regolatore di velocità) non può fare i miracoli:

 

Certo, ma potrebbe non essere stato fatto a dovere a suo tempo.

Poi c'è un'altra considerazione.

L'ottimizzazione anuale da sempre i risultati migliori se, e solo se, chi la esegue è competente ed esperto, altrimenti i risultati sono peggiori di quelli ottenuti con l'auto tuning.

per questi motivi ho consigliato di cominciare con il ripetere l'autotuning.

 

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esatto, è così. che problemi può dare?

 

Dipende da come lavora il posizionatore.

Essendo Siemens ci si può aspettare di tutto e di più in fatto di complicazioni inutili.

 

Se han fatto le cose normali il posizionatore si limita generare un riferimento di velocità, ma se han fatto le cose teutoniche possono aver implementato anche un secondo anello di velocità sul posizionatore e potrebbe essere questo il responsabile delle oscillazioni.

[mc1988]

Buon pomeriggio a tutti,
onestamente far funzionare lo stesso azionamento con la stessa parametrizzazione in due sistemi dinamici diversi (carichi meccanici diversi, funzionamenti diversi) mi sembra un po' come pretendere che la stessa autovettura con lo stesso pilota e la stessa configurazione di marcia (marcia innestata, apertura valvole, apertura farfalla, ecc.) garantisca le stesse prestazioni (velocità, ripresa, consumo, ecc.) sia con 5 persone a bordo ed i bagagli nel bagagliaio sull'Autosole sia con il solo conducente in una stradina tutta curve che si arrampica sulle Ande.
Perdonerete la mia banalizzazione, ma la vedo così.

[Livio Orsini]

La soluzione adottata, oggetto di questa discussione, è un compromesso accettabile.

Certamente le prestazioni, in termini di tempi di risposta, non saranno al massimo per entrambe le applicazioni, ma possono essere comunque più che sufficienti.

In fin dei conti si deve solo far ruotare un mandrino e posizionare un asse.

 

Son (quasi) tutti bravi a far funzionare bene le cose senza tener conto dei costi. però i tecnici veramente bravi riescono ad ottimizare costo e prestazioni. Questo è un classico caso dove usare 2 motorizzazioni è uno spreco di risorse.

 

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Perdonerete la mia banalizzazione,

 

Più che una banalizzazione io lo definirei un paragone non azzeccato.

[gtsolid]

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Se han fatto le cose normali il posizionatore si limita generare un riferimento di velocità

per "posizionatore" cosa intendi? qui imponiamo la posizione tramite anello Hirt.

effettivamente ci sono 2 anelli di regolazione

[SandroCalligaro]

Due motorizzazioni sarebbero certamente sprecate, ma usare il PLC o un I/O per dire al drive di cambiare i guadagni mi sembra che possa costare abbastanza poco.

 

Sostanzialmente i due comportamenti nelle due condizioni non sono confrontabili, a rigore, perché l'obiettivo del controllo è diverso (uno controlla la posizione, l'altro la velocità).

 

 

Supponendo che il controllo di posizione sia realizzato con un loop annidato di velocità...

 

Non so se l'auto-tuning del drive in questione (che ancora non si è chiarito quale sia ) tari anche il loop di posizione.

In realtà, se quello di velocità funziona bene, quello di posizione non dovrebbe essere problematico, soprattutto se le prestazioni richieste non sono spinte.

Quindi alla base c'è (molto probabilmente) un grosso problema sul loop di velocità nel caso "ad alta inerzia".

Considerare i due casi assieme, a me sembra un buon modo di complicarsi la vita. Se le due inerzia sono parecchio diverse, il doppio set di parametri mi sembra indispensabile.

 

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Non è detto che il motore possa fare rotazioni qualunque, specie se si tratta del "corpo", che magari ha un angolo limitato...

Rimetto sul piatto la domanda. E' effettivamente così, o il "corpo" può ruotare quanto vuole?

Se il corpo può ruotare tranquillamente, conviene mettere il drive in controllo di velocità e tarare bene quello. Tendenzialmente occorreranno guadagni più alti che nell'altro caso (mandrino).

Dopo di che tarare il controllo di posizione dovrebbe essere relativamente semplice.

[gtsolid]

il "corpo" può ruotare quanto vuole. perchè servono guadagni più alti per un anello di velocità? perchè si usano 2 anelli inoltre? per maggiore precisione?

[SandroCalligaro]

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il "corpo" può ruotare quanto vuole

Questo facilita di molto la taratura dell'anello di velocità per il corpo, non ci si deve preoccupare del fatto che possa sbattere su un fermo.

 

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perchè servono guadagni più alti per un anello di velocità?

Volevo solo dire che, separando i due casi con carico diverso, mi aspetto che servano guadagni più alti (nell'anello di velocità) nel caso del corpo rispetto al caso del mandrino, visto che il primo ha inerzia più alta.

 

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perchè si usano 2 anelli inoltre?

La questione non è semplice da spiegare. In sostanza si fa in modo di risolvere un problema per volta, ciascuno con la regolazione effettuata da un anello di retroazione.

Cosa occorre per far muovere il carico da una certa posizione ad un'altra? Un certo andamento di velocità.

Cosa occorre per farlo ruotare ad una certa velocità? Un certo andamento di coppia.

Cosa occorre per ottenere una certa coppia? Un certo valore di corrente.

http://www.motioncontroltips.com/faq-servo-motor-current-velocity-position-loops-bandwidths/

 

Un tipico schema di controllo di posizione è questo, indipendentemente dal fatto che si tratti di un motore DC o altro (a seconda del motore cambia solo la parte più interna, cioè il loop di corrente).

 

Potrebbe essere interessante anche dare un'occhiata a questa discussione.

[Livio Orsini]

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qui imponiamo la posizione tramite anello Hirt.

 

Scusa, ma se hai un esperto che segue la macchina perchè non rispondi alla discussione assieme a lui, o fai rispondere a lui?

Semplificheremmo molto le cose e, probabilmente, risolveresti prima il tuo problema.

 

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Considerare i due casi assieme, a me sembra un buon modo di complicarsi la vita. Se le due inerzia sono parecchio diverse, il doppio set di parametri mi sembra indispensabile.

 

Non necessariamente.

Questo solo nel caso si volgiano ottenere le massime prestazioni in entrambi i casi.

Vediamo l'applicazione pratica del caso in oggetto.

Sono 2 lavori che non richiedono prestazioni dinamiche elevate.

La velocità del mandrino non richiede una precisione elevata, anzi potrebbe addirittura lavorare in loop aperto. Molti mandrini sono motorizzati da un asincrono controllato da inverter V/f a loop aperto. Probabilmente anche in questo il controllo ad anello chiuso lo si usa solo perchè è gia esistente.

 

Il controllo di posizione della testa richiede una buona precisione della posizione finale, ma non richiede assolutamente il rispetto di un profilo prciso di velocità, non c'è interpolazione o altro.

 

Con questi dati si mette a punto e si ottimizza l'anello di velocità in funzione del lavoro di posizionamento. Lo si ottimizza affinchè abbia una risposta "tranquilla", non "nervosa" come un asse interpolato. Il guadagno proporzionale può anche essere inferiore al massimo possibile ed il tempo di integrazione può essere più l'ungo dell'ottimo.

Le prestazioni dinamiche non saranno il massimo possiible, ma non è di fondamentale importanza.

Poi si verifca che nel controllo di velocità del mandrino di ci siano fenomeni do sovra e sotto elongazione esagerati e la macchina lavorerà senza problemi.

 

Nel caso il posizionatare avesse un secondo anello di velocità lo si "castra" in modo da renderlo inoffensivo.

[gtsolid]

grazie a tutti. sapete su che testi Siemens prepara i propri corsi di avviamento motori?

sarebbero 2 giorni per imparare l'utilizzo dello Step7, 3 giorni per le tematiche degli interfacciamenti e 3-5 giorni per la messa in servizio del  840Dsl 

[SandroCalligaro]

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Considerare i due casi assieme, a me sembra un buon modo di complicarsi la vita. Se le due inerzia sono parecchio diverse, il doppio set di parametri mi sembra indispensabile.

Non necessariamente.

La fattibilità dipende principalmente dal rapporto che c'è tra le inerzie nei due casi.

Se questo rapporto fosse qualcosa come 1:10, vedo difficile riuscire ad ottenere un compromesso decente.

 

Chiaramente, contando che magari hai bene in mente come potrebbe essere il caso reale, non metto in dubbio quello che dici.