Inverter E Pid Con Plc

[mariodipiu]

Salve,

sto cercando di utilizzare la regolazione PID,interna all'inverter.

Io conosco il concetto di retroazione, sono un ingegnere elettronico. Ho realizzato PID digitali con PIC e motore in DC.

Adesso vorrei applicare la stessa tecnica di controllo a ciclo chiuso su un motore trifase di piccola taglia.

Però in questo caso invece di regolare il valor medio della tensione, si tratterebbe di variare la frequenza.

Sto utilizzando un inverter Avago NXL da 3 kW,che ho collegato al motore di 1 kW, collegamento a stella. Tramite potenziometro,(0-10Volt)con relazione lineare V/f, regolo la frequenza ed in funzione di essa dunque i giri del motore.. mi sono letto tutto il manuale dell'inverter e vorrei capire a cosa serve la pid su un inverter.

Qual'è il riferimento e qual'è il segnale di uscita, che sottratti generano l'errore..si tratta di pid digitale? se il motore fa x giri al minuto in funzione della frequenza la pid a cosa serve? Serve solo quando il motore non gira a vuoto e vi è un carico che lo "rallenta" e dunque bisogna variare la frequenza per riottenere gli stessi giri che realizzava a vuoto?

Bisogna collegare un encoder sull'asse e passare all'inverter il segnale di velocità? Se si in tal caso l'inverter come "scala" il numero di giri in funzione della frequenza?

Come avrete capito non ho nessuna esperienza con motori trifase ed inverter, sono un elettronico appassionato e sto cercando, per esigenze lavorative, di adattarmi avvicinandomi al settore Elettrico più che elettronico..sto studiando relè di sicurezza, quadri elettrici, azionamenti ecc..

GRAZIE, mi scuso per le tante domande.

Cordiali Saluti

Cardonia Mario.

[Livio Orsini]

Anche se non lo dici suppongo che sia un regolatore PID inserito nell'inverter come funzioen ausiliara.

Non conosco l'inverter che stai usando, ma se non risale alla fine del secolo scorso si tratta sicuramente di un full digital, quindi anche la funzione ausiliaria sarà di tipo quantizzato.

In genere i regolatori inseriti come funzioni ausiliare vengono utilizzati per anelli esterni, tipicamente per regolare la portata o la pressione di un circuito di una pompa o di un venilatore.

Tanto per fare un esempio.

Immaginiamo di puilotare una pompa e di voler amtenere costante la pressione in un circuito idraulico. Al regolatore PID sarà fornito un valore di riferimento di pressione, come reazione avrà un segnale da un trasduttore di pressioen. L'uscita del regolatore sarà il riferimento di velocità dell'inverter.

Questo descritto in modo sommario e semplificato.

Se vuoi realizzare un anello esterno di velocità, sempre ipotizzando che il regolatore sia simile a quelli che conosco, devi montare una tachimentrica sul motore e ralizzare un'architettura simile a quella che ho descritto per il regolatore di pressione.

Non credo tu possa usare un encoder, perchè questo trasduttore encessita di un'apposita interfaccia di conteggio.

[mariodipiu]

Ciao Livio, mi pemetto di darti del tu sul forum.

Ti ringrazio per la risposta.. non è importante la marca dell'inverter..nell'azienda usano questo inverter su una linea di produzione..

A me interessa imparare come si fa un controllo pid con inverter, anche se fosse di una pompa che regola la portata di qualcosa..eventualmente adatto poi le conoscenze acquisite al caso specifico..potresti indicarmi un esempio completo di controllo pid ed inverter con motore Asincrono trifase, così inizio a studiarlo bene e se dovessi avere delle difficoltà mi rivolgerò agli amici del forum..

Meglio se l'esempio lo hai realizzato direttamente tu, così mi guardo lo schema elettrico,( se me lo invii), mi scarico i manuali dell'inverter, della tachimetrica (che non ho mai utilizzato).

Grazie Livio per l'aiuto.

[Livio Orsini]

Non è che c'è molto da spiegare, o forse no.

Prova a leggere il mio tutorial sulle regolazioni (lo trovi nella sezione didattica, sottosezione elettrotecnica). Li trovi subito nel primo capitolo l'esempio di un regolatore PID applicato ad un controllo di velocità. Anche se non si usa un inverter ma un drive cc, le cose non cambiano il principio è il medesimo.

[mariodipiu]

Ciao Livio,

scarico e stampo il tuo manuale.

Spero tanto non sia però solo teoria. Libri come Scattolini-Bolzern li conosco a memoria.Schemi anti-windup, desaturazione dell'uscita e via dicendo...li ho studiati per anni all'università..

Poi ti dico comunque le mie impressioni sul manuale.

Io sto cercando in rete qualcosa di pratico, non come si ricava il modello del motore asincrono trifase. Faccio un esempio:

Ho imparato ad utilizzare Schede ingressi analogici per S7-300, uscite analogiche, contatori veloci fm350-1 perchè Siemens metteva a disposizione i "getting started", ovvero esempi operativi con componenti commerciali e poi forniva software AWL da compilare e leggere. Per l'inverter micromaster della Siemens non ho trovato la stessa cosa, nessun programma di esempio, nessuna configurazione hardware con motore, regolatore, trasduttore ecc ecc..

Adesso vorrei fare la stessa cosa con l'inverter e realizzare la PID. C' è un esempio già fatto che usi un Inverter XXX, una scheda ausiliaria YYY, che passi questo riferimento al motore che deve fa questi giri al motore...? un esempio pratico che io possa studiare e adattare al mio caso, con il relativo schema elettrico, altrimenti pur comprando la scheda ausiliaria da collegare all'inverter sono sicuro di non essere in grado di farla funzionare correttamente..

IERI mi sono confuso perchè stavo cercando delle cose in fibra ottica e scrissi come nome produttore AVAGO, in realà l'inverter è VACON NXL.

Scusate per l'errore di battitura , me ne sono accorto quando stamattina ho riletto il messaggio di Livio che diceva di non conoscere l'inverter in questione.

Se qualcuno può darmi una mano sapendo come si fa, io voglio realizzare il controllo PID con questo inverter. Compro la scheda ausiliaria da collegare all'inverter, la tachimetrica e tutto il necessario per far mantenere costante il numero di giri del motore, sia sotto carico sia a vuoto.

Io conosco come si fa una rete PID, l'ho fatta con PIC 18f4525 e mi ha aiuto il Signor Guido Ottaviani. Ho controllato un motore DC con metodo look antiphase PWM.. Adesso io non devo scrivere la P+I+D discreta in linguaggio C..dovrebbe essere una cosa più semplice, perchè già implementata nell'inverter, ma per me non è più semplice, perchè non trovo esempi pratici.

Grazie a tutti per l'aiuto.

Livio se puoi dammi una mano, potrebbe essere un argomento utile per altri amici del forum.

GRAZIE

[Livio Orsini]

Adesso vorrei fare la stessa cosa con l'inverter e realizzare la PID. C' è un esempio già fatto che usi un Inverter XXX, una scheda ausiliaria YYY, che passi questo riferimento al motore che deve fa questi giri al motore...?

Il mio tutorial è essenzialmente pratico, le formule si contan sulle dita delle mani e son quelle indispensabili e basilari.

Ci sono anche un paio di funzioni PID classiche scritte in pseudo "C", messe solo a titolo di esempio-guida.

Applicazioni di inverter con anello esterni PID non ne ho sottomano, specie con scheda esterna.

Comunque è banale. Che la scheda sia esterna o sia una funzione interna all'inverter le cose cambian poco.

C'è anche da considerare un'altro fattore. Con l'avvento dei controlli vettoriali, quando serve la precisione di un anello chiuso di velocità si usa l'inverter in configurazione con vettoriale ad anello chiuso (resolver o encoder).

In genere quando si usa un inverter scalare, ovvero V/f, non si ha necessità di velocità precise e stabili. Quindi l'eventuale anello esterno riguarda, generalmente, portate o pressioni.

Modificato: 4 maggio 2013 da Livio Orsini

[mariodipiu]

Ciao Livio,

quando hai un pò di tempo, supponendo di voler fare un controllo PID di pompe e ventilatori, ho trovato questo manuale di un invetrer HoneyWell.

Il manuale :

http://inverter.ecc.emea.honeywell.com/Download/Documentation/Old%20products%20%28phased%20out%29/NXL/EN-NXL%20Application%20Manual.pdf

Questo manuale è identico a quello cartaceo che ho io, che si chiama invece Vacon NXL . Anche l'esempio a pag 56 del pdf di questo manuale è lo stesso.. Se mi puoi dare una mano, io non ho capito come realizza la rete PID:

Perchè nell'esempio successivo passa il riferimento in tensione attraverso il potenziometro, in questo esempio utilizza un contatto, come se il valore fosse precaricato e settato.

Poi non ho capito come attraverso un trasmettitore a 2 fili, possa passare il valore di retroazione (che è in corrente 4-20 mA).. Retroazione di cosa?

Livio se riesci a spiegarmi questo esempio, oppure il successivo e quindi la differenza tra i due, forse posso capire come realizzare questa pid.

GRAZIE per la pazienza

CIAO

[Livio Orsini]

Ho dato un'occhiata veloce, mi sembra un classico.

Con il potenziometro imposti il riferimento base, dal trasduttore (4mA - 20mA) torna il valore di pressione; la velocità dell'inverter si regola in funzione della retroazione di pressione ed aumenta sino a raggiungere i 50 Hz.

Raggiunta la velocità base il motore viene commutato automaticamente sotto rete e l'inverter prende in carico un altra pompa che sino a quel momento è ferma.

Al diminuire del consumo di acqua in rete si compie il ciclo inverso.

E' un classico controllo per acquedotti. Una ventina di anni fa ne feci parecchi di questi controlli. Solo che gli inverters del tempo avevano meno funzioni e bisognava usare molti circuiti esterni.

In questo caso il PID credo riceva il valore di riferimento da tastiera.

Bisognerebbe studiare un po' più approfonditamente il manuale per appurare meglio i dettagli e questo non ho il tempo di farlo. Comunque la strategia di regolazione è quella che ti ho descritto.

[mariodipiu]

Grazie Livio per il tempo che mi stai dedicando.

Per oggi chiudo i libri, anzi i manuali

Da martedì sera, quando ritorno in azienda, ricomincio a vedere come fare...

Io mi sto laureando, mi manca la tesi che sto completando..anche per questo ho difficoltà a seguire quello che per te è un classico schema standard..non ho molta, anzi nessuna, esperienza. Però in questi mesi devo fare tante ma tante cose, tra cui laurearmi subito, perchè a settembre le devo mettere in pratica oltreoceano queste conoscenze che spero di acquisire.. Va bene ci sentiamo la settimana prossima Livio.

Domani cerco quale tachimetrica( 0-10 Volt, giusto?) far comprare all'azienda e poi cerco di collegarla per realizzare la Pid.

E poi devo imparare la parte meccanica delle macchine..li è buio fitto per me...

Spero in un aiuto, anche morale..

Grazie veramente.

Saluti

Mario Cardonia

[mariodipiu]

Seguendo il consiglio del signor Livio, riporto il messaggio che ho inviato a lui in privato, in maniera tale da condividerlo con gli amici del forum,

che possono aiutarmi tranquillamente, non mi offendo

Salve signor Livio,

sono sempre io. La contatto in privato perchè non credo

che questa domanda sia direttamente legata alla rete PID con inverter.

Ho cercato su internet la dinamo tachimetrica, adesso come si

può convertire il segnale 0-60 volt in un segnale 0-10 volt per

la connessione all'ingresso analogico dell'inverter?

Ci sono dinamo tachimetriche con uscite già 0-10 volt?

Ho anche pensato ad un'altra soluzione e chiedo un suo parere in merito: posso utilizzare un encoder incrementale +plc+scheda conteggio veloce, tutto siemens s7.

Creo un programma che mi converte il numero di giri letti in una tensione analogica tra 0 e 10 volt. Scrivo questa parola binaria che rappresenta la tensione sull'uscita analogica del mio s7-300 e collego l'uscita all'ingresso di retroazione dell'inverter.

Ho un dubbio in merito: devo creare un ob con interrupt temporale fisso in cui eseguo questo calcolo e restisuisco il valore di tensione all'inverter? E se si, come io penso, che frequenza devo scegliere? Deve essere molto più rapido della frequenza di campionamento, non indicata sul manuale,con la quale l'inverter esegue la pid ?

E se non fosse discreta quella PID dell'inverter,bensì analogica, allora non ci sarebbe questo problema?

Grazie Signor Livio

A presto

Risposta Signor Livio:

TI rispondo velocemente ed eccezionalmente perchè di solito non rispondo ai quesiti via MP.

E' quasi impossibile avere tachimetriche 0 - 10 V, in genere una buona tachimetrica fornisce 60 mV/ 1rpm, ovvero 60V ogni 1000 rpm. Per ottenere 0 -10v tutti i convertitori hanno un partitore resistivo come ingresso.

Ti sconsiglio vivamente la conversione frequnza tensione tramite PLC.

Se vuoi regolare la velocità di un inverter tramite anello esterno, è molto meglio se lorealizzi discreto all'interno del PLC.

Un un tempo di campionamento di 10 ms è più che adatto per realizzare l'anello di velocità di un inverter V/f. Piuttosto potrebbe essere un pò difficoltoso realizzare la misura di velocità da encoder. SOlitamente si elabora un misuratore che lavora da periodimentro e da frequenzimetro per avere sempre una buona risoluzione anche a bassa velocità

Ti suggerisco di continuare esclusivamente sul forum, così oltre alle mie opinioni potresti averne anche altre. Inoltre la discussione potrebbe esser d'aiuto anche ad altri.

Datemi una mano per risolvere questo problema in maniera da poter collegare la dinamo tachimetrica 0-60 Volt all'inverter Vacon NXL

Grazie a tutti.

[Livio Orsini]

Datemi una mano per risolvere questo problema in maniera da poter collegare la dinamo tachimetrica 0-60 Volt all'inverter Vacon NXL

Per prima cosa verifica bene le caratteristiche della dinamo, perchè 60 V assomigliano molto alla tipica costante di velocità 60 mV/1rpm ovvero 60V/1000 rpm. Se la velocità massima prevista per il tuo motore fosse, ad esempio, di 4500 rpm, ovvero un motore 2 poli e frequenza massima di circa 75 Hz - 80 Hz, allora la tensione generata sarebbe pari a 270 V.

Poi verifica, sul manuale, anche l'impedenza d'ingresso del canale analogico che andrai ad usare sull'inverter. Se ad esempio hai un'impedenza di circa 50 kohm, valore abbastanza diffuso, ne dovrai tener conto quando andrai a realizzare il partitore della tachimetrica.

Considerando di drenare non più di 10 mA, con la tensione di 270 V, tanto per rimanere nell'ipotesi precedente, il partitore non potrà avere un'impedenza minore di 27 kohm, ripartiti in 26 kohm più 10 khom. Questi 10 kohm avranno in parallelo i 50 kohm dell'ingresso. La variazione del rapporto di riduzione puoi facilmente recuperarle con l'aggiunta di un potenziomentro di taratura, avente un opportuno valore. Questo potenziometro poi servirà per tarare anche la velocità massima.

Se in parallelo al resistore di caduta metti una capacità, ottieni un anticipo di reazione, ovvero un effetto derivativo che agisce nonin base alla rapidità di variazione dell'errore, ma a quella della variabile controllata. In questo modo il regolatore lavora solo in modo proporzionale - integrale.

Sul mio tutorial, poi puoi trovare le linee guida per realizzare il regolatore discreto tramite PLC. In appendice c'è anche un esempio con PLC S7-2xx di un PI applicato ad anello di posizione con trasduttore LVDT ed azionamento con pistone oleodinamico.

PS Sul forum ci si considera tutti amici e colleghi a prescidere dall'età, dalla posizione professionale e dai titoli accedemici; quindi si usa il semplice ed amichevole "tu" senza attributi.

PPS

...perchè a settembre le devo mettere in pratica oltreoceano queste conoscenze che spero di acquisire..

Ecco un altro giovane che se ne va. Importiamo manovalanza e criminalità ed esportiamo cultura e professionalità elevate.

[mariodipiu]

Buongiorno Livio,

ho controllato nello stabilimento dove lavoro,

qui su una linea di produzione hanno una dinamo tachimetrica, questa:

Magnetic SPA Tipo : FRB11/4cb 40Volt a 1000 rpm.

Vorrei applicare le stesse considerazioni della dinamo a 60 Volt su questa a 40 volt, ammesso si possa fare..in questo modo, una volta acquistata e fatte le dovute prove con inverter, la conserveremo in magazzino come scorta.

Ho letto il suo messaggio sul forum, come prima prova vorrei non usare il plc bensì eseguire la pid con il solo inverter passando il riferimento con potenziometro su un canale e il valore trasdotto di tensione dalla dinamo(con partitore resistivo e dinamo) sul secondo canale, che di dafault è impostato in corrente 4-20 mA ma che si può impostare anche il tensione modificando un jumper sulla board dell'inverter.

Se tutto funziona, questa volta vorrei usare il PLC per il loop di controllo:

S7-300 per gestire il PID.. ho cpu 315 2dp oppure 316 2dp , ho ingressi analogici e uscita analogica sm331/sm332.. quello che però non ho è l'unità fm355 che gestisce la pid..

Non vorrei acquistarla, se si può evitare di farlo, e vorrei risolvere in questo modo: lo stesso potenziometro che prima era collegato all'inverter, ora invece lo collego all'ingresso analogico 0-10 volt del PLC. L'uscita dalla dinamo, scalata, la appllico sul secondo canale AN2 dell'ingresso analogico del PLC..Eseguo la pid a tempo discreta implementata nel PLC. Produco l'uscita digitale (la parola digitale) e la invio all'uscita analogica sm332 del PLC per ottenere una tensione 0-10Volt. Questa tensione,così ottenuta, la collego all'ingresso dell'inverter dove prima era collegato il potenziometro..

Per me è importante realizzare questo controllo, non mi è stato chiesto di farlo tant'è che sul quadro attuale non c'è, però voglio riuscirci.

La cosa urgente è capire se quella dinamo va bene, così la faccio comprare subito, e se il plc lo posso usare senza il modulo fm355(questo modulo non lo conosco, non ho letto il manuale..se dovesse essere necessario il suo acquisto, allora sarei costretto a leggerlo )

Grazie a tutti per l'aiuto.

Saluti

Cardonia Mario.

[Livio Orsini]

1. Che la dinamo fornisca 60 mV/1rpm o 40 mV /1 rpm poco cambia, se non i valori dei resistori sul partitore.
   
2. Se il tuo inverter dispone di un PID come funzione opzionale puoi usare quella come regolatore, altrimenti la tua idea non sta in piedi. Al limite puoi costruirti un semplice PI con 2 operazionali più un terzo per sommare i due coefficienti. Il proporzionale è semplicemente un amplificatore con guadagno variabile, L'integrale è un circuito...integratore. Le uscite dei 2 amplificato li sommi in un terzo la cui uscita è il riferimento di velocità. Un po' rozzo ma funzionale.
   
3. Se hai un una CPU, 2 ingressi analogici ed un'uscita anlogica realizzare un regolatore PID, senza grandi pretese di risposte dinamiche che è poi quello che ti serve, è ababstanza semplice. Usi un canale per leggere la retroazione, l'altro per leggere il riferimento. C'è solo un problema da verificare: la tua scheda di conversioen A/D non è un fulmine di guerra anzi. Verifica sul data sheet quanto tempo impiega per la conversione e poi se ne dovrà tenere conto nello sviluppo. Nella configurazione Hw del PLC setti il timer a 10ms e lo elghi all'OB35. Durante il funzionamento ogni 10 ms il programma entrerà nell'OB35 dove avrai la chiamata al tuo FC PID. 10 ms di tempo di campionamento per realizzare un controllo div elocità per inverter sono anche troppo rapidi. Probabilmente anche con 20 si possono ottenre buoni risultati. Addirittura con campionamento a 100 ms, se non si pretende una buona risposta alle variazioni di carico, si può ottenre un'ottima regolazione di velocità.
   

[mariodipiu]

Livio Grazie per la risposta..

Si voglio fare tutte e due le soluzioni come ti dicevo.

L'inverter è sempre quello, ha la PID dentro, ti inviai il link la settimana scorsa con l'esempio di gestione delle 3 pompe che mi spiegasti con molta pazienza..

Ti tengo aggiornato come sempre

Grazie per l'aiuto.

Sei molto gentile.

CIAO

MC