Sinamics S120 motore fuori controllo

[Giuri60]

Buongiorno,

Descrivo l'applicazione: Ho un motore trifase collegato a un inverter siemens S120 con controllo di velocità tramite encoder.

Il motore usato per un avvolgitore viene controllato in coppia tramite scrittura dei suoi limiti.

E' successo varie volte che per motivi di lavoro il valore di coppia risulta molto basso 2/3 % in queste condizioni il motore tenta di partire in avanti ma quando va in tiro e raggiunge il punto di fermo dato dl contro tiro, riceve da questo una leggera rotazione negativa.

A questo punto l'azionamento va fuori controllo e inizia a girare in senso inverso a alta velocità.

Da controlli i valori di riferimento e velocità sono positivi ma la velocità misurata è negativa.

Come si può evitare che i loop di controllo del drive vadano in errore?

Grazie in anticipo

 

[Livio Orsini]

1 ora fa, Giuri60 ha scritto:

Come si può evitare che i loop di controllo del drive vadano in errore?

 

Se stai usando il controllo vettoriale ad anello chiuso, questo non deve avvenire, se avviene c'è o un errore di parametrizzazione o un difetto nell'inverter.

 

Se invece lavori in controllo vettoriale ad anello aperto, con la reazione di encoder usata per controllare la velocità esternamente al l'inverter, questo fatto è abbastanza normale.

 

E tantto vero che quasi tutti i costruttori seri raccomandano nelle applicazioni di sollevamento l'uso del controllo ad anello chiuso (non sensorless), proprio per evitare questo accadimento.

Un avvolgitore controllato in tiro si può trovare in condizioni simili  aquelle di un sollevamento.

[ken]

non è che imposti un limite di coppia con segno errato?

se stai avvolgendo imposterai un limite di coppia positiva e una velocità superiore a quella che ti serve per saturare l'anello.

dove vai a scrivere il limite di coppia? se lo scrivi nel punto sbagliato entra in gioco qualche compensazione. 

[Sandro Calligaro]

Vista l'incertezza, butto lì qualche spunto ulteriore.

 

Attorno a velocità nulla, gli effetti di attrito non-lineare ("static friction" o "stiction") diventano importanti rispetto a quel 2-3% di coppia limite. Immagino che possano causare qualche effetto di "rimbalzo" sul controllo, magari insieme dell'elasticità del materiale sotto tiro.

 

Aggiungo la possibilità che l'anti-windup, se non realizzato bene, potrebbe creare problemi per valori di limite molto bassi.

 

Altra ipotesi è che il controllo di coppia sia troppo lento.

[Livio Orsini]

Sandro però le tue ipotesi, tranne la prima, portano ad individuare pecche progettuali nel drive.

 

Rimane il fatto che quando si effetuano controlli di tiro dove il regolatore agisce direttamente sulla coppia, o sul suo limite, bisogna essere sicuri e precisi nel calcolare la coppia necessaria e non sempre è facile e semplice, specialmente se non si domina bene il problema.

[Giuri60]

Il 2/7/2020 alle 20:41 , ken ha scritto:

non è che imposti un limite di coppia con segno errato?

se stai avvolgendo imposterai un limite di coppia positiva e una velocità superiore a quella che ti serve per saturare l'anello.

dove vai a scrivere il limite di coppia? se lo scrivi nel punto sbagliato entra in gioco qualche compensazione. 

Ciao Ken,

I limiti di coppia vengono scritti tramite 2 PZD sui parametri 1528, 1529

[ken]

quello è il punto più corretto se non vuoi compensazioni da parte del drive. potevi anche scriverlo su P1552 e 1554. li ti entrava in gioco però la compensazione in accelerazione.

Su P1528 e 1529 invece scrivi il limite di coppia prima del regolatore di corrente.

[Giuri60]

Il 2/7/2020 alle 16:43 , Livio Orsini ha scritto:

 

Se stai usando il controllo vettoriale ad anello chiuso, questo non deve avvenire, se avviene c'è o un errore di parametrizzazione o un difetto nell'inverter.

 

Se invece lavori in controllo vettoriale ad anello aperto, con la reazione di encoder usata per controllare la velocità esternamente al l'inverter, questo fatto è abbastanza normale.

 

E tantto vero che quasi tutti i costruttori seri raccomandano nelle applicazioni di sollevamento l'uso del controllo ad anello chiuso (non sensorless), proprio per evitare questo accadimento.

Un avvolgitore controllato in tiro si può trovare in condizioni simili  aquelle di un sollevamento.

Ciao Livio,

Confermo come spiegato al mio post di apertura che il motore è controllato in velocità. Il difetto non avviene ad ogni azione ma si manifestato alcune volte che volgio scongiurare a mio avviso è come se sull'anello della velocità il segnale negativo dell'encoder amplifica l'errore del riferimento nel verso sbagliato.

Se può aiutare allego due file inviatomi dal cliente dove si vede l'andamento temporale del fenomeno. 1520, 1521 son dei parametri del drive

 

Grazie a tutti

 

[Livio Orsini]

2 ore fa, Giuri60 ha scritto:

Confermo come spiegato al mio post di apertura che il motore è controllato in velocità.

 

Non hai risposto alla mia domanda o, meglio, non hai specificato quello che ho richiesto.

 

L'encoder è calettato direttamente sull'albero motore?

L'encoder entra direttamente nell'inverter?

L'encoder è usato esclusivamente dall'inverter?

 

Se la risposta è si a tutte e 3 le domande, la causa sta nell'inverter ed è un difetto di fabbricazione.

Se rispondi no a una o più domande devi spiegare dettagliatamente come è usato e connesso l'encoder.

Modificato: 6 luglio 2020 da Livio Orsini

[Giuri60]

Il 6/7/2020 alle 11:24 , Livio Orsini ha scritto:

 

Non hai risposto alla mia domanda o, meglio, non hai specificato quello che ho richiesto.

 

L'encoder è calettato direttamente sull'albero motore?

L'encoder entra direttamente nell'inverter?

L'encoder è usato esclusivamente dall'inverter?

 

Se la risposta è si a tutte e 3 le domande, la causa sta nell'inverter ed è un difetto di fabbricazione.

Se rispondi no a una o più domande devi spiegare dettagliatamente come è usato e connesso l'encoder.

Ciao Livio,

Purtroppo la risposta è si a tutte e 3 le domande.

Non trovando nulla sul drive sto pensando di fare un controllo sul plc per disabilitare OFF 2 della command word. Quando succede questo il comando OFF 1 non ha effetto.

Che ne pensa?

Saluti e grazie

 

[Livio Orsini]

17 minuti fa, Giuri60 ha scritto:

Non trovando nulla sul drive sto pensando di fare un controllo sul plc per disabilitare OFF 2 della command word. Quando succede questo il comando OFF 1 non ha effetto.

 

Cosa dovrebbe fare quando OFF2 è attivo?

[ken]

off1 arresto in rampa

off2 arresto per inerzia.

off3 arresto rapido con tempo impstato di off3

 

Quando il comando off2 viene messo a zero il motore si ferma per inerzia.

per poter ruotare devono essere attivi tutti gli off

 

Non è la soluzione. ti ci vuole l'oscilloscopio (basta quello interno) e monitorare cosa succede al riferimento di coppia.

 

[Sandro Calligaro]

Forse è ovvio, ma non conoscendo nello specifico l'inverter in questione...

Suppongo che il controllo sia vettoriale, per poter limitare la coppia in modo corretto (anche in scalare con retroazione si potrebbe parlare di "coppia", se la si suppone proporzionale allo scorrimento). Giusto?

 

Nell'ipotesi (quasi certa) di controllo vettoriale...

Il 3/7/2020 alle 07:23 , Livio Orsini ha scritto:

Sandro però le tue ipotesi, tranne la prima, portano ad individuare pecche progettuali nel drive.

Il fatto che la dinamica di regolazione della coppia non sia sufficiente potrebbe non essere un difetto del drive.

L'auto-tuning tenta di impostare, sulla base dei parametri stimati, una certa banda nel controllo di coppia. Non esiste un valore "giusto", le scelte più ragionevoli sono: sulla base di qualche supposizione (per la maggior parte delle applicazioni è sufficiente una certa banda), si imposta il massimo valore fattibile (scelta rischiosa), oppure in funzione della banda che l'utente vorrebbe per il controllo di velocità. Ci sono poi, di solito, dei filtri passa-basso (configurabili) sul riferimento di coppia.

 

Giuri60, se anche solo una di queste impostazioni non è adatta all'applicazione, potrebbero venir fuori dei problemi di instabilità.

Purtroppo, negli anelli di retroazione è difficile risalire alla causa di un malfuzionamento. Se si può, è meglio fare qualche prova in cui si apre il loop.

 

Qui ci sono sicuramente due anelli "concentrici", ossia velocità e coppia (del flusso si occupa il drive).

Mi pare di capire che ci sia anche un ulteriore livello di controllo, quello di un PLC (o altro) che aggiorna il limite di coppia, in funzione della velocità (correggimi se sbaglio!)...

Questo sarebbe un ulteriore anello di controllo, anch'esso a rischio di instabilità...

Il mio consiglio è quello di mettere nero su bianco uno schema a blocchi, che rappresenti il sistema (dal punto di vista dei segnali di controllo) nel suo complesso. Puoi prendere spunto dagli schemi di Siemens, dove mostra i regolatori, i filtri, i segnali, ecc.

Questo serve a noi per capire, ma anche (o soprattutto) a te per chiarirti le idee. Dover spiegare ad altri un problema, di solito porta a ragionare in modo alternativo e a vedere alcune cose che prima si davano per scontati, quindi avvicina alla soluzione.🙂

Modificato: 7 luglio 2020 da Sandro Calligaro

[Livio Orsini]

8 ore fa, Sandro Calligaro ha scritto:

Il fatto che la dinamica di regolazione della coppia non sia sufficiente potrebbe non essere un difetto del drive.

 

Sandro però c'è da considerare che l'inverter ha una retroazione da encoder.

Non appena il sistema riconosce che il motore sta ruotando in senso inverso al riferimento di velocità, deve bloccare e segnalare il codice di allarme.

Questo lo fanno tutti i convertitori ed inverter sin dai tempi dei primi convertitori con reazione da tachimetrica.

Qui invece, stando a quanto scrive Giuri60, saltuariamente l'inverter comanda il motore per una rotazione a senso inverso alla massima velocità.

 

Se non avesse la reazione da encoder lo giustificherei con quanto hai spiegato, ma non in questo caso.

Indipendentemente dal limite di coppia, un inverter con controllo ben fatto non può accettare che ci sia discordanza di segno tra il rifferimento di velocità e la reazioen di velocità.

L'unica alternativa possibile è che l'errore stia nel riferimento di velocità.

Se è dato da PLC con un riferimento numerico tramite una word scritta sul bus di campo, può succere se c'è un errore nel software del PLC.

 

Fossi io ad avere il problema verificherei benbene come viene gestitoilriferimento di velocità

[Sandro Calligaro]

14 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Indipendentemente dal limite di coppia, un inverter con controllo ben fatto non può accettare che ci sia discordanza di segno tra il rifferimento di velocità e la reazioen di velocità.

L'unica alternativa possibile è che l'errore stia nel riferimento di velocità.

Sono quasi del tutto d'accordo, ma per non dare per scontato niente...

Nei casi che ho visto, gli allarmi si possono impostare (con delle soglie massime di differenza tra riferimento e feedback), e volendo anche bypassare.

Bisognerebbe verificare anche quelle impostazioni, anche se, sono d'accordo con te, sarebbe strano non avere un allarme in caso di velocità alta e opposta al riferimento.

 

 

[Livio Orsini]

Hanni fa mi capitò un problema simile con azionamenti ABB DTC, ottimi sia come motori che come inverter; l'origine del problema era il riferimento di velocità dato e calcolato dal PLC. Saltuariamente, per un errore di programmazione, veniva inviato un riferimento negativo.