S120, motori collegati in asse

[VINZENT]

Salve, chiedo a voi che sicuramente avete avuto qualche esperienze simile. 

40 motori asincroni con encoder collegati tutti meccanicamente per far muovere avanti e indietro una cremagliera dentata con su della massa notevole. Sulla cremagliera sono istallati alcuni encoder per la posizione. L'applicazione è trasmettere una quota e tutti devono muoversi in sincronismo. A monte della rete un PLC S7 1500. Azionamenti S120 con cu320. 

Non vorrei dichiarare nessun master di rete per gli azionamenti ma renderli indipendenti. Avevo pensato di far gestire al plc la posizione delle coder istallato sulla cremagliera e il PLC in profinet trasmettere il riferimento di velocità a tutti gli azionamenti. 

Al massimo poteri anche pensare di far lavorare gli azionamenti come riferimento di velocità lencoder istallato sulla cremagliera. 

Che ne pensate? 

Mi date qualche consiglio? 

Grazie 

[Mattia Spoldi]

Riesci a dare qualche info in più? Che cpu stai usando? Che motori e che encoder stai usando? Perchè non vorresti usare un master ma renderli indipendenti?

Dal post non si capisce bene, la cremagliera è una sola e tutti i motori lavorano su di essa o sono 40 cremagliere separate?

 

Modificato: 8 settembre 2020 da il toby

[VINZENT]

Le CPU 320-2

Motori asincroni con encoder as soliti solo per controllare in velocità il motore. 

Il cliente  può perdere massimo un solo  motore e c'è la paura che possa perdere proprio il motore dichiarato master. 

La cremagliera e unica ed è agganciata a tutti e 40 motori meccanicamente 

 

[Livio Orsini]

A mio giudizio, visto che sono meccanicamente collegati, si dovrebbe usare un motore regolato in velocità/posizione e tutti gli altri in coppia dando a tutti il medesimo riferimento di coppia.

[VINZENT]

Si  certo, anch'io faefarei così. Il problema che vogliono gli assi indipendenti da master e slave. La paura è che possono perdere il master e gli slave non funzionerebbe comunque perché li manca il riferimento di coppia dato dal master. 

 

 

 

[batta]

Il 7/9/2020 alle 22:14 , VINZENT ha scritto:

Non vorrei dichiarare nessun master di rete per gli azionamenti ma renderli indipendenti. Avevo pensato di far gestire al plc la posizione delle coder istallato sulla cremagliera e il PLC in profinet trasmettere il riferimento di velocità a tutti gli azionamenti. 

 

15 ore fa, VINZENT ha scritto:

Il cliente  può perdere massimo un solo  motore e c'è la paura che possa perdere proprio il motore dichiarato master. 

Anche se con controreazione da encoder hai sicuramente un buon controllo di velocità, inviare lo stesso riferimento a tutti i motori non è garanzia di posizioni uguali.
Meglio, come dice Livio, pilotare un motore in valocità o in posizione, e gli altri in coppia. Per risolvere il problema del guasto proprio del motore master, ti basta gestire una selezione del master.

 

In altre situazioni, potresti gestire un master virtuale, e tutti i motori come slave. Ma, se sono tutti sulla stessa cremagliera (quindi con un vincolo meccanico), basterebbe un piccolo errore di posizione di un motore per creare problemi. Molto meglio il controllo in coppia.
Con un controllo in coppia, tra l'altro, eviti anche di avere motori che tirano ed altri che frenano: tutti tirano allo stesso modo.

[Livio Orsini]

2 ore fa, VINZENT ha scritto:

La paura è che possono perdere il master e gli slave non funzionerebbe comunque perché li manca il riferimento di coppia dato dal master. 

 

Cosa signifaca "perdere"?

Se dovesse guastarsi il motore pilota è un guasto e si deve fermare la linea. Si dovrebbe fermare comunque indipendentemente dal tipo di regolazione.

Se il motore master dovesse perdere la posizione per un guasto dell'encoder, scatterebbe l'allarme e la linea si deve fermare.

 

Fare un sistema "fault tolerant" è anche possibile, ma va progettato in base a questa specifica; naturalmente i costi, come minimo, triplicano!

[VINZENT]

Ok. Recepito il messaggio. Regolazione di coppia.

Quindi il PLC gestirebbe la posizione visto che sente lencoder,per poi trasmettere la posizione al master di rete. Per assurdo potrei anche dichiarare più master di rete? Così da far transitare la coppia attraverso il PLC? Cosa ne pensate? 

 

 

 

 

[Livio Orsini]

6 ore fa, VINZENT ha scritto:

Cosa ne pensate? 

 

Le regolazioni non sono democratiche, funzionano bene se c'è uno che comanda e tutti gli altri che ubbidiscono

[Roberto Gioachin]

Una alternativa potrebbe essere quella di creare un master virtuale sul plc, passare il riferimento di velocità a tutti gli inverter, leggere il valore di coppia di tutti, poi integrare il riferimento di velocità agli inverter uno per uno sulla base della differenza fra la sua coppia e quella più alta fra tutti.

Un motore in meno (guasto) porterebbe solamente ad un aumento di coppia di tutti gli altri. 

[Livio Orsini]

2 ore fa, Roberto Gioachin ha scritto:

Una alternativa potrebbe essere quella di creare un master virtuale sul plc, passare il riferimento di velocità a tutti gli inverter, leggere il valore di coppia di tutti, poi integrare il riferimento di velocità agli inverter uno per uno sulla base della differenza fra la sua coppia e quella più alta fra tutti.

 

Però è un po' come volersi grattare l'orecchio usando il piede.

Inoltre è tutto da dimostrare che in assenza di un motore gli altri sian suffcienti a movimentare la macchina.

Se fossero 40 motori 0.5kW forse sarebbe possiible, ma se fossero 40 motori da 10kW dubito che ci sia una simile ridondanza din coppia.

Modificato: 10 settembre 2020 da Livio Orsini

[Sandro Calligaro]

Non so se il PLC ed il bus abbiano le caratteristiche per gestire il controllo di posizione con le prestazioni richieste (trattandosi di inerzia elevata, suppongo di sì).

Se le hanno, il PLC può inviare un riferimento di coppia uguale per tutti gli inverter. O mi sono perso qualcosa? 🙂

[Livio Orsini]

7 ore fa, Sandro Calligaro ha scritto:

il PLC può inviare un riferimento di coppia uguale per tutti gli inverter.

 

Sandro tu indenderesti regolare tutti i 40 motori in posizione e, contemporaneamente, dara a tutti il medesimo riferimento di coppia?

Se è così hai un problema.

Se il riferimento di coppia è minore al necessario tutto il sistma non si muove.

Se il riferimento di coppia è maggiore del necessario alcuni motori forzeranno al massimo ed altri saranno trascinati.

Inoltre presumo che la coppia tenda a variare durante la lavorazione.

 

per conto mio è indispensabile che ci sia un anello esterno che equilibri la distribuzione della coppia.

[VINZENT]

Io avevo pensato a diverse soluzioni.

La prima:

il plc legge l'encoder sulla ralla come guida ottica e quindi il plc gestirebbe la posizione ad anello chiuso. Il plc stesso invierebbe a tutti un riferimento di velocita' ad anello aperto trascurando la coppia di ognuno ma fissando il limite di coppia come sorveglianza. Naturalmente ci sara' sicuramente un errore di inseguimento da gestire.

Questo a me porterebbe un vantaggio, quello di non dichiarare nessuno azionamento come Master e tutti master propri.

 

La seconda:

il plc legge l'encoder sulla ralla come guida ottica e quindi il plc gestirebbe la posizione ad anello chiuso.Il PLC invierebbe ad un Azionamento master la velocita e tutti gli altri azionamenti inseguirebbero il driver master in coppia. Naturalmente il rischio di perdere il driver mater comprometterebbe tutta l'aplicazione.

 

La terza:

il plc passerebbe al azionamento master il set point di quota da raggiungere. L'encoder della ralla interfacciato direttamente al driver master. Il driver master gestirebbe la posizione in piena autonomia in anallo chiuso di posizione, gli altri azionamenti inseguirebbero il master come slave in coppia.

 

Unica mia perplessità non essendo un luminare di regolazione e non avendone fatte altre di regolazioni di questo tipo, avrei bisogno di capire quando un azionamento segue un'altro azionamento in coppia, come determina la sua velocita? cioe' lo slave che sta lavorando in coppia, come capisce la sua velocita' di reiferimento?

Grazie

[Livio Orsini]

1 ora fa, VINZENT ha scritto:

il plc passerebbe al azionamento master il set point di quota da raggiungere. L'encoder della ralla interfacciato direttamente al driver master. Il driver master gestirebbe la posizione in piena autonomia in anallo chiuso di posizione, gli altri azionamenti inseguirebbero il master come slave in coppia.

 

Questa mi sembra la pi corretta.

 

1 ora fa, VINZENT ha scritto:

cioe' lo slave che sta lavorando in coppia, come capisce la sua velocita' di reiferimento?

 

Devi dare a tutti il medesimo riferimento di velocità del master+ 1% circa.

Usi il valore di coppia del master per dare il riferimento di coppia a tutti gli altri.

Attenzione che dalla descrizione il sistema me sembra molto inerte quindi devi prevedere opportuni smorzamenti.

 

1 ora fa, VINZENT ha scritto:

Naturalmente il rischio di perdere il driver mater comprometterebbe tutta l'aplicazione.

 

Ti faccio, nuovamente la domanda a cui non hai risposto ancora.

Come potresti perdere il master?

A mio parere lo perderesti solo in caso di guasto del drive, o del motore, o del trasduttore; in tutti questi casi devi comunque fermare la macchina.

[Sandro Calligaro]

12 ore fa, VINZENT ha scritto:

Io avevo pensato a diverse soluzioni.

In testa avevo una diversa possibilità, che mi sembra la più logica dal punto di vista del controllo, e non richiede correzioni strane, solamente un anello di posizione:

Può darsi che abbia capito male la situazione, se è così per favore chiaritemi dove.

 

 

12 ore fa, VINZENT ha scritto:

quando un azionamento segue un'altro azionamento in coppia, come determina la sua velocita? cioe' lo slave che sta lavorando in coppia, come capisce la sua velocita' di reiferimento?

La questione è molto semplice: un azionamento controllato in coppia non fa alcun controllo di velocità, al suo interno.

Lo schema tipico di un azionamento controllato in posizione è qualcosa del genere:

 

Con solo controllo di velocità:

 

E infine solo il controllo di coppia:

 

Nello specifico, qui si tratta di un motore DC, ma la sostanza non cambia: in un asincrono controllato in vettoriale, la coppia è proporzionale ad una delle due componenti di corrente (asse q), che spesso viene chiamata "torque current", negli inverter commerciali.

 

Partendo dal controllo di posizione, il regolatore di posizione dà in uscita un setpoint di velocità, quello di velocità genera un riferimento di coppia, che viene attuato controllando la corrente in un certo modo. Se si vuole che l'azionamento controlli solo la coppia, si bypassano gli anelli esterni (posizione e velocità) e si invia un valore di coppia desiderata. La velocità e la posizione saranno conseguenze della coppia erogata e di come è fatto il sistema meccanico.

Modificato: 13 settembre 2020 da Sandro Calligaro

[ken]

Il 7/9/2020 alle 22:14 , VINZENT ha scritto:

Sulla cremagliera sono istallati alcuni encoder per la posizione

perchè "alcuni encoder"?

non mi è chiara questa cosa

[Livio Orsini]

Sandro è una bella idea, però io vedo la difficoltà nel realizzare il calcolatore di coppia per dare il riferimento di coppia ad ogni motore.

[ken]

Esatto, io solitamente preferisco agire sul limite e variare il riferimento di velocità per saturare l'anello di velocità

[Sandro Calligaro]

Se si deve fare controllo di coppia nel senso che la velocità non viene controllata da nessuno, allora conviene sfruttare la saturazione del regolatore di velocità, per evitare che, in assenza di carico, il motore vada in fuga.

 

Se, però, il controllo di posizione e/o velocità è presente (anche se esterno, sul PLC), non vedo perché complicarsi la vita con un regolatore che ha la sua dinamica.

 

In realtà, implementare il controllo di posizione (magari con anello interno di velocità) penso sia relativamente semplice, la coppia poi andrà ripartita uniformemente tra i diversi drive, per farlo basta inviare a tutti l'unica uscita del controllore di posizione (PID) o di quello, annidato, di velocità (PI).

[Livio Orsini]

L'anello di posizione lo fai esterno, il riferimento di velocità lo dai a tutti i dirive, poi a tutti limiti la coppia.

Altra soluzione.

L'anello di posizione lo fai esterno, il riferimento di velocità lo dai a un dirive con funzioni di master, il riferimento di coppia che è generato dall'anello di velocità del drive lo dai come riferimento a tutti gli altri. Questa è un'architettura classica sui drive in cc, ma credo vada bena anche per inverter a controllo vettoriale.

[ken]

Io farei la seconda. Come dicevi un classico per regolazioni drive cc ma utilizzabile anche in ca

[rfabri]

interessante questo tipo di controllo per 40 motori, però è anche da capire se il movimento il motore lo fa direttamente alla cremagliera o tramite riduttore, perchè tra un sistema e l'altro le cose cambiano di molto, poi in caso di perdita, in trasmissione diretta se il motore viene a mancare può essere anche trascinato, nel caso con riduttore solitamente no.

[Sandro Calligaro]

Se può essere trascinato o meno dipende dal riduttore.

[Sandro Calligaro]

Se può essere trascinato o meno dipende dal tipo di riduttore.