Retroazione

[beppebrescia]

Ciao a tutti,

io devo realizzare un inseguimento di posizione e una regolazione di velocità con un motore asincrono trifase da 1,5 kW pilotato da inverter tramite PLC. I miei dilemmi (forse stupidi) sono:

1)

Il ritorno da encoder (posizione) e dinamo (velocità) che provengono dal motore le porto al PLC e poi in base agli errori di inseguimento comando con il PLC l'inverter che quindi può essere anche un semplice inverter scalare (pur non avendo la precisione del vettoriale)????

O per fare anello chiuso mi serve necessariamente un inverter vettoriale con scheda di acquisizione per encoder??

Perchè da quello che ho capito io mi serve la scheda direttamente a bordo dell'inverter se faccio fare a lui i calcoli secondo un programma che carico nella sua memoria e affido all'inverter il compito che farebbe il PLC quindi un controllo vettoriale in anello chiuso solo con inverter senza plc.

2)

Molti costruttori parlano di inverter per controllo in anello aperto, ma se faccio come ho scritto sopra posso usarlo in anello chiuso, o no?

Ho confusione in testa o è giusto??

Ringrazio per le eventuali risposte e chiarimenti seri che riceverò.

Giuseppe

[Livio Orsini]

Prima di tutto dovresti specificare grado di precisione richiesta, tempi di risposta e velocità minima.

In base a questi dati è possibile scegliere iol tipo di azionamento ed il tipo di controllo.

Se opti per la soluzione vettoriale ad anello chiuso sei comunque abbastanza sicuro di risolvere al meglio buona parte delle possibili applicazioni; inoltre l'anello di velocità è chiuso direttamente sull'azionamento (inverter, motore ed encoder).

[beppebrescia]

La mie domande erano a prescindere dalla precisione, era solo x chiarire un paio di concetti e x capire se quello che ho in testa è giusto. Comunque è per realizzare un controllo asse con spostamento su guida lineare.

Modificato: 13 marzo 2013 da beppebrescia

[beppebrescia]

E' solo x chiarire il fatto che su cataloghi di cui non posso fare nome, leggo di inverter scalari x anello aperto con controllo V/f....ma se io uso unPLC o un PC x fare i calcoli di errore inseguimento posizione, e poi in base a questo comando l'inverter, allora questo è un utilizzo in anello chiuso, o no?

Mentre l'inverter vettoriale (so già i vantaggi della misura delle due componenti di corrente) con ingressom x encoder permette di fare un anello chiuso direttamente con il PLC interno all'inverter stesso programmandolo, giusto?

Voglio chiarire queste due cose io...a prescindere dalla precisione.

[Livio Orsini]

Prima cosa evita l'uso delle abbreviazioni tipo SMS; oltre ad essere vietate dal regolamento è molto irritante leggere tutte quelle "x" in luogo di "per"! Non è certo un gran risparmio di tempo battere 2 tasti in più, invece per chi legge è molto più chiaro leggere per e non "X"!

Veniamo ora al problema tecnico.

Non si può prescindere dalle prestazioni richieste per scegliere il tipo di azionamento!

Se usi un brushless, o un azionamento in cc con servomotore a magneti permanenti ,sei sicuro che puoi risolvere (quasi) tutti i problemi di posizionamento.

Un azionamento che impiega un motore asincrono non è il più indicato per un controllo d'assi, anche se è possiible usare un asincrono in determinate condizioni.

Un controllo V/f è comunque molto "povero" al di sotto di una certa frequenza la coppia erogata diventa trascurabile; questo fatto comporta che non si possono fare approcci in velocità molto lenta, non parliamo poi di effettuare interpolazioni di una certa precisione.

Inoltre gli inverter con regolazione V/f non prevedono anelli retroazionati in velocità. E' necessario effettuare un anello esterno, magari sfruttando un PID opzionale dell'inverter stesso. Comunque con prestazioni piuttosto scadenti, proprio perchè si tratta di un uso improprio di questo tipo di azionamento, nato per lavorare ad anello aperto.

Pensare di chiudere l'anello di velocità tramite PLC, non dico che è follia, ma non è molto consigliabile. Poi molto dipende dal tipo di PLC usato e dal carico totale di lavoro della CPU.

Con gli inveters a controllo vettoriale le cose migliorano ed anche di molto.

Anche con regoalzione sensorless, o ad anello aperto, il motore eroga un valore di coppia prossimo al valore nominale anche al di sotto dei 5 Hz (per quelli "buoni").

Usando l'inverter ad anello chiuso teamite encoder o resolver, si ha automaticamente anche la chiusura dell'anello di velocità con buone prestazioni di precisione e dinamica, quasi paragonabili a quelle di un azionamento cc a SCR.

Alcuni inverters vettoriali hanno anche la possiiblità di essere pilotati a "treno d'impulsi" con una funzione simile all'albero elettrico; il PLC quindi può limitarsi a geenrare un numero d'impulsi corrispondente alla posizione da raggiungere e con frequenza proprozionale alla velocità.

Modificato: 13 marzo 2013 da Livio Orsini

[beppebrescia]

Grazie della risposta sei stato molto chiaro.

Solo un'ultimo chiarimento:

Quindi è meglio usare un inverter vettoriale con scheda per encoder e anello di retroazione direttamente sull'inverter, e poi un PLC o un COMPUTER INDUSTRIALE per dare all'inverter il riferimento iniziale da raggiungere, giusto?

La regolazione in anello esterno cioè tramite il PLC, a cui arrivano le retroazioni, che poi comanda l'inverter (che quindi può anche essere un vettoriale sensorless) che svantaggi ha?

[Livio Orsini]

No!

La soluzione corretta è prima valutare le prestazioni necessarie, poi scegliere il tipo di azionamento.

In ogni caso è necessario, direi quasi indispensabile, che l'anello di velocità sia chiuso direttamente dal converter-inverter.

Il PLC o il controllo assi chiude l'eventuale anello di posizione, a meno di usare un servo azionamento con controllo di posizione incorporato.

Ti sconsiglio l'uso di PC, anche se di tipo industriale, per il controllo degli assi. A meno di usare PC con sistemi operativi di tipo RTOS (real time operating system), quindi escludendo Win, Linux et similia.

[beppebrescia]

Ma, pensavo di usare un PC su cui installo una versione del DOS abbastanza antica, quindi real-time.

Comunque vorrei sapere in poche parole quale svantaggio si ha a chiudere la retroazione di velocità tramite PC o PLC ANZICHe' sull'inverter direttamente come mi hai detto. E poi un ultimissima cosa: se l'inverter ha la scheda per encoder la si puo chiudere su di lui la retroazione di posizione, no?

Ho esaurito i miei dubbi per ora.

[Livio Orsini]

Ma, pensavo di usare un PC su cui installo una versione del DOS abbastanza antica, quindi real-time.

Assolutamente no!

Il DOS è monotask e non è real time nell'accezzione comune del termine. Inoltre non è assolutamente affidabile per applicazioni di controllo e regolazione (te lo dice uno che ha cominciato ad usare il DOS dalla V1.0 )

quale svantaggio si ha a chiudere la retroazione di velocità....

Per prima cosa se si usa un covertitore-invertitore ad anello chiuso, l'anello di velocità è già ottimizzato nella sua architettura per quella macchina. E' anche super collaudato, e si presume esente da malfunzionamenti. Cosa completamente differente se si costruisce l'anello su di un dispositivo esterno.

Poi sono da valutare bene i tempi di esecuzione, la banda passante, etc.

Da ultimo, ma non ultimo per effettuare un posizionamento decente è necessario un azionamento ad anello chiuso, quindi è un po' da pirla (per dirla in lingua ambrosiana ) andarsi a reinventare la ruota costruendosi un anello esterno di velocità.

se l'inverter ha la scheda per encoder la si puo chiudere su di lui la retroazione di posizione, no?

Salvo casi particolari proprio NO.

Modificato: 14 marzo 2013 da Livio Orsini

[beppebrescia]

Grazie molto gentile

[beppebrescia]

Un servoazionamento con controllo di posizione incorporato non è un inverter?

[Livio Orsini]

Un servoazionamento con controllo di posizione incorporato non è un inverter?

Assolutamente no!

Intanto un azionamento è un complesso costituito da alimentatore-regolatore, motore ed eventuale trasduttore di velocità.

Con il nome di servoazionamento, per convenzione, si intende un azionamento con elevate doti di accelerazione e precisione.

DI regola i servoazionameti sono costituiti da speciali motori in continua o da motori brushless sinusoidali (anni fa anche trapezoidali).

Il controllo di posizione non fa di un azionamento un servo azionamento, è solo un controllo di posizione.

Modificato: 17 marzo 2013 da Livio Orsini

[beppebrescia]

"La soluzione corretta èprima valutare le prestazioni necessarie, poi scegliere il tipo di azionamento.

In ogni caso è necessario, direi quasi indispensabile, che l'anello di velocità sia chiuso direttamente dal converter-inverter.

Il PLC o il controllo assi chiude l'eventuale anello di posizione, a meno di usare un servo azionamento con controllo di posizione incorporato."

La mia domanda derivava da questa tua affermazione fatta sopra. Cosa intendevi allora; per capire?

[Livio Orsini]

Esattamente quello che ho scritto!

"a meno di usare un servo azionamento con controllo di posizione incorporato."

Se avesi ipotizzato l'uso di un inverter con controllo di posizione avrei scritto: ".....un inverter con controllo di posizione." Non avrei aggiunto l'aggettivo "incorporato" perchè di inverters con controllo di posizione incorporato non credo che ne esistano; contrariamente, i servo azionamenti molto spesso hanno il controllo di posizione incorporato.

Modificato: 17 marzo 2013 da Livio Orsini

[beppebrescia]

Quindi intendi ad esempio i moduli controllo assi, che fanno anche da inverter? scusa la stupidità.

[Livio Orsini]

Quindi intendi ad esempio i moduli controllo assi, che fanno anche da inverter?

Non capisco a cosa ti riferisci.

Ti faccio un esempio, sperando che ti possa chiarire il concetto.

Se guardi il catalogo Mitsubishi, ad esempio, alla voce "servo" troverai dei "pacchetti" composti da driver, motore brushless sinusoidale con encoder (resolver) incorporato.

Questo è normale perchè un driver per brushless sinusoidale deve avere la retroazione di un trasduttore di posizione (encoder o resolver).

Però praticamente tutti i driver hanno incorporata la funzione di posizionamento tramite "treno d'impulsi" e segnale di direzione.

In altri termini il driver per funzionare necessita, come sempre, del segnale di "run", in più, se dai il riferimento tramite un treno d'impulsi, la velocità massima che raggiungerà il motore sarà proporzionale alla frreqaenza degli impulsi. Il motore accelera sino a raggiungere la velocità corrispondente alla frequenza degli impulsi. Quando cessano gli impulsi di riferimeto, il motore sarà frenato con la medesima accelerazione. Il tragitto compiuto dall'asse sarà esattamente quello corrispondente al numero d'impulsi, moltiplicato per la costante impulso/millimetri (parametro del driver).

Questo che ti ho descritto è un classico servo azionamento con posizionatore incorporato.

Ce ne sono altri dove la quota da raggiungere è un numero che viene scritto nel driver tramite una linea seriale o un bus di campo; però al di là del modo di interfacciare l'azionamento, è sempre un servo con posizionatore incorporato.

Esistono anche altri servo azionamenti dove non c'è anello di posizione incorporato, ma solo quello di velocità.

Tipicamente i servo azionamenti in cc non hanno il posizionatore incorporato, però sono anch'essi dei servo azionamenti per le loro caratteristiche dinamiche.

Modificato: 17 marzo 2013 da Livio Orsini

[beppebrescia]

ok grazie