Lettura analogica "ballerina"

[mc1988]

Buonasera a tutti,

 

da qualche giorno sto combattendo, in maniera agguerrita ma almeno finora perdente, contro il seguente problema: ho una lettura analogica "ballerina", come scritto nel titolo del post (si tratta di una misura di lunghezza). Purtroppo non sono in grado di indicare il momento esatto in cui l'anomalia ha iniziato a manifestarsi (parliamo comunque di tempi molto recenti).

 

Descrivo l'architettura hardware:

PLC S7-300

CPU IM151-8 PN/DP (6ES7151-8AB01-0AB0)

Schede di ingressi analogici 2AI HighSpeed 2-wire (6ES7134-4GB52-0AB0)

Trasduttore Gefran WPG200

Segnale 4-20mA

Cavo 0.5mmq schermato, lunghezza (da trasduttore a PLC) circa 5 mt

Lettura su HMI, espressa in mm

 

A fronte di un valor medio di 169.0 mm, la lettura "balla" di circa +/-1.5 mm, anche a macchina totalmente ferma (in pratica solo accesa).

Sulla macchina sono montati 3 trasduttori identici (ma collegati a schede AI diverse) che misurano 3 quote diverse, ma solo 1 dei 3 (sempre lo stesso, diciamo il n°3) manifesta l'instabilità.

I 3 trasduttori sono collegati esattamente allo stesso modo, inoltre 0V e +24V dell'alimentazione sono gli stessi per tutti e 3 (ma non ho verificato se l'alimentazione è in comune anche con il PLC).

 

Precisazioni: il cablaggio è eseguito a regola d'arte, il cavo di segnale è idoneo all'utilizzo ed il collegamento rispecchia fedelmente sia lo schema elettrico della macchina sia, soprattutto, quello che viene indicato nella scheda tecnica del trasduttore a proposito del collegamento a terra dello 0V e dello schermo.

 

Prove effettuate:

- sostituzione trasduttore con uno nuovo preso in magazzino (il problema persiste uguale)

- sostituzione cavo con cavo un cavo preparato al momento e steso in posa "volante" (il problema persiste uguale)

- cambio del canale sulla scheda analogica (il problema persiste uguale)

- sostituzione della scheda analogica (il problema persiste uguale)

- inversione dei collegamenti fra il trasduttore n°3 incriminato ed uno qualsiasi degli altri 2, portando quindi il segnale ad una scheda AI differente (la lettura "ballerina" rimane vincolata al trasduttore spostandosi quindi su una delle altre 2 quote, questa cosa mi ha fatto escludere che l'anomalia possa essere dal lato PLC)

- aggiunta di una resistenza da 100kohm in serie al loop di corrente sull'analogica (non vedevo più il segnale, ma ho il dubbio che possa aver commesso qualche errore nella fretta di provare)

- misura con un multimetro affidabile con portata in mA in serie fra filo di segnale ed ingresso analogico (misura precisa e stabile: 12,61-12,62mA)

 

Prove non effettuate:

- tutte quelle non elencate.

 

Spero di non aver tralasciato dati rilevanti

Qualsiasi consiglio o suggerimento è graditissimo.

 

Grazie mille

mc1988

 

 

Modificato: 16 agosto 2023 da mc1988

[max.bocca]

100kohm in serie??

[mc1988]

47 minuti fa, max.bocca ha scritto:

100kohm in serie??

Confermo... a un certo punto le abbiamo provate tutte, solo su basi empiriche, tanto per non lasciare nulla d'intentato... anche senza un criterio di reale fondatezza.

 

[mc1988]

Aggiungo una prova effettuata, che ho dimenticato di aggiungere prima alla lista:

- provato a cambiare il collegamento di terra allo schermo ed anche a lasciare lo schermo del tutto scollegato da terra (ma nulla è cambiato, il problema è rimasto uguale).

 

Ciao

mc1988

 

 

[drn5]

Mi sono un pò perso tra le varie prove che hai fatto... quindi è un problema di trasduttore o di meccanica.

Hai provato a staccarlo dalla meccanica e muovendolo a mano per verificare che "balli" uguale in diverse posizioni?

Sicuro che non ci siano errori meccanici di montaggio del trasduttore tali per cui sia "fuori asse" rispetto alle sue guide e quindi tiri da qualche parte?

Sicuro che non ci siano vibrazioni di quella sola meccanica?

 

Non specifichi di quanto è la corsa del traduttore, se fosse da 1500mm (massima escursione per quel modello) quella variazione che leggi di 0,01 mA sui 16 mA di escursione della analogica fa circa 1,5mm.

Anche se mi sembra un po tirata per i capelli....

[Livio Orsini]

Il trasduttore problematico è alimentato con alimentazione diversa dagli altri 2?

[mc1988]

8 ore fa, drn5 ha scritto:

Hai provato a staccarlo dalla meccanica e muovendolo a mano per verificare che "balli" uguale in diverse posizioni?

Sicuro che non ci siano errori meccanici di montaggio del trasduttore tali per cui sia "fuori asse" rispetto alle sue guide e quindi tiri da qualche parte?

Sicuro che non ci siano vibrazioni di quella sola meccanica?

Non ho fatto queste prove, ma escluderei la meccanica perchè la lettura è "ballerina" sia con macchina in funzione sia con macchina totalmente ferma e "stabile" (solo accesa).

 

8 ore fa, drn5 ha scritto:

Non specifichi di quanto è la corsa del traduttore, se fosse da 1500mm (massima escursione per quel modello) quella variazione che leggi di 0,01 mA sui 16 mA di escursione della analogica fa circa 1,5mm.

Vero, non ho specificato questo dettaglio.

Il segnale 4mA corrisponde ad una lettura di 131.0 mm (quota minima).

Il segnale 20mA corrisponde ad una lettura di 180.0 mm (quota massima).

In condizioni di lavoro normali la macchina deve raggiungere e mantenere una quota di 169.0 mm, una minima escursione può essere tollerata, ma non +/- 1.5 mm!

 

 

5 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Il trasduttore problematico è alimentato con alimentazione diversa dagli altri 2?

No, 0V e +24V sono gli stessi per tutti e tre i trasduttori.

Mi rimane da verificare se siano gli stessi anche per il PLC.

 

 

Modificato: 17 agosto 2023 da mc1988

[drn5]

Lo 0V DC è a massa ? Macchina, plc e quadro elettrco sono tutti a massa sulla stessa barra? La terra del trifase è collegata? I cavi dei trasduttori arrivano al plc in tratta unica?

Modificato: 17 agosto 2023 da drn5

[mc1988]

Grazie a tutti per l'interesse che state dimostrando.

 

36 minuti fa, drn5 ha scritto:

Lo 0V DC è a massa ?

Sì, l'alimentatore è un Phoenix Contact TRIO-PS ingresso 3ph 400VAC e uscita 20A 24VDC, il negativo dell'uscita in continua è direttamente equipotenziale col PE.

 

38 minuti fa, drn5 ha scritto:

Macchina, plc e quadro elettrco sono tutti a massa sulla stessa barra?

Sì

 

38 minuti fa, drn5 ha scritto:

La terra del trifase è collegata?

Sì, certo

 

38 minuti fa, drn5 ha scritto:

I cavi dei trasduttori arrivano al plc in tratta unica?

Sì, di mezzo non c'è nessuna giunzione o morsettiera. In ogni caso abbiamo già provato sia a sostituire il trasduttore sia a sostituire il cavo con uno provvisorio "volante".

 

 

[mc1988]

Inoltre, ho appena verificato anche che il PLC e tutti i sensori e trasduttori della macchina sono alimentati dalla stessa tensione 24VDC fornita da un alimentatore.

C'è poi un secondo alimentatore, identico al primo, che alimenta un certo numero di motori a 24V.

Mi sembra quindi che sia stata anche una scelta del tutto corretta quella di separare le alimentazioni della parte di potenza e della parte logica.

[STEU]

Se ho capito bene hai sostituito il sensore con uno nuovo il problema presiste, poi hai invertito i collegamenti ed il problema segue il sensore incriminato.

I sensori sono dei magnetostrittivi?

Può essere che dei disturbi arrivino dalla carcassa meccanica su cui è installato il sensore?

Prova ad isolarlo elettricamente dalla struttura della macchina se non lo fosse.

Modificato: 17 agosto 2023 da STEU

[mc1988]

39 minuti fa, STEU ha scritto:

I sensori sono dei magnetostrittivi?

Confermo, i Gefran WPG sono dei magnetostrittivi.

 

39 minuti fa, STEU ha scritto:

Può essere che dei disturbi arrivino dalla carcassa meccanica su cui è installato il sensore?

Prova ad isolarlo elettricamente dalla struttura della macchina se non lo fosse.

Posso verificarlo e, se eventualmente così non fosse già, farlo in qualche modo.

Però da tener presente due circostanze: lo 0V è a terra e quindi il negativo è equipotenziale (a terra) per tutti e tre i trasduttori, inoltre isolando anche lo schermo da terra nulla è cambiato.

 

 

Modificato: 17 agosto 2023 da mc1988

[Livio Orsini]

4 ore fa, mc1988 ha scritto:

No, 0V e +24V sono gli stessi per tutti e tre i trasduttori.

Mi rimane da verificare se siano gli stessi anche per il PLC.

 

 

Da come descrivi il fenomeno sembra un disturbo che entra dall'alimentazione; può essere che alimentazione del sensore e alimentazione della scheda abbiano un giro di zeri differente.

[mc1988]

3 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

può essere che alimentazione del sensore e alimentazione della scheda abbiano un giro di zeri differente.

Livio, un paio di post indietro avevo scritto di aver verificato che il PLC e tutti i sensori/trasduttori sono sotto lo stesso alimentatore, mentre c'è un altro alimentatore per i motorini 24VDC.

 

Quello che sto pensando adesso di fare, ma è un tentativo empirico che con buona probabilità non frutterà nulla, è inserire un separatore galvanico (tipo il mod. Seneca Z109REG) fra il trasduttore e la scheda analogica, in modo da "disaccoppiare" fra loro il segnale 4-20mA proveniente dal campo ed il segnale 4-20mA in ingresso al PLC.

 

Ciao

mc1988

 

 

[Livio Orsini]

2 minuti fa, mc1988 ha scritto:

Livio, un paio di post indietro avevo scritto di aver verificato che il PLC e tutti i sensori/trasduttori sono sotto lo stesso alimentatore, mentre c'è un altro alimentatore per i motorini 24VDC.

 

 

Si ho presente, ma io intendo un'altra cosa.

10 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

può essere che alimentazione del sensore e alimentazione della scheda abbiano un giro di zeri differente.

 

E proprio da verificare punto a punto il percorso dei cavi e le loro connessioni con l'alimentatore.

Ho dei tristi ricordi di "invenzioni" fatte dai cablatori per risparmiare qualche metro di cavo.

[mc1988]

Ah, adesso capisco cosa vuoi dire.

Il cavo (circa 5 mt) passa in punti poco accessibili in effetti, ma è un cavo unico, senza giunte o morsettiere interposte.

Ma, al di là di questo, quando abbiamo approntato così al volo un cavo volante (scusa per il gioco di parole), fatto passare esternamente e tirato direttamente al quadro per collegare il trasduttore al PLC, nulla è cambiato.

 

 

 

[drn5]

Quindi riassumendo:

- non è il trasduttore perchè con uno nuovo il problema resta dove è

- ma non è il cavo perchè se ne metti uno nuovo volante è lo stesso

- ma non è neanche il canale analog-in del plc perchè se lo colleghi su altro canale il difetto si sposta su altro canale

 

 ti rimane da provare :

- scambiare fisicamente due trasduttori tra di loro ( perchè quello nuovo che hai usato potrebbe essere difettato allo stesso modo di  quello problematico)

- verificare se a livello Sw ci sono degli errori

- leggere la corrente dei tre trasduttori a parità di quota per verificare se i segnali in corrente sono uguali

- andare a Lourdes...

 

[mc1988]

34 minuti fa, drn5 ha scritto:

- scambiare fisicamente due trasduttori tra di loro ( perchè quello nuovo che hai usato potrebbe essere difettato allo stesso modo di  quello problematico)

Non si sa mai... ma mi sembra davvero improbabile.

 

34 minuti fa, drn5 ha scritto:

- verificare se a livello Sw ci sono degli errori

Di che tipo?

Ad esempio nella parametrizzazione del blocco FC105, o altrove?

 

35 minuti fa, drn5 ha scritto:

- leggere la corrente dei tre trasduttori a parità di quota per verificare se i segnali in corrente sono uguali

Si può fare, metto la macchina in jog, sposto i 3 "assi" (tra virgolette perchè non sono veri e propri assi) fino a raggiungere la stessa misura in mm e col tester misuro i segnali in mA.

 

 

[pigroplc]

La meccanica sulla quale è montato il sensore è correttamente a terra? Io verificai tempo fa un segnale ballerino a fronte di una parte di impianto correttamente fissata a pavimento ma "dimenticata" dalla messa a terra. 

[mc1988]

1 ora fa, pigroplc ha scritto:

La meccanica sulla quale è montato il sensore è correttamente a terra?

Anche questa è una giusta verifica che posso fare.

[ifachsoftware]

Hai provato a cambiare alimentatore (se ne hai uno a disposizione) ?

[mc1988]

Buonasera,

vi do aggiornamenti:

 

Il 17/8/2023 alle 21:36 , drn5 ha scritto:

- scambiare fisicamente due trasduttori tra di loro ( perchè quello nuovo che hai usato potrebbe essere difettato allo stesso modo di  quello problematico)

Purtroppo non ho potuto fare questa prova, per mancanza di tempo da dedicare a smontare e rimontare due dei tre trasduttori.

 

Il 17/8/2023 alle 21:36 , drn5 ha scritto:

- leggere la corrente dei tre trasduttori a parità di quota per verificare se i segnali in corrente sono uguali

Non sono riuscito a fare neanche questo, perchè i trasduttori sono identici ma le letture sono scalate diversamente.

 

Il 17/8/2023 alle 23:24 , pigroplc ha scritto:

La meccanica sulla quale è montato il sensore è correttamente a terra?

Il telaio della macchina è a terra, mi risulta equipotenziale con la carpenteria dell'armadio elettrico.

 

Il 20/8/2023 alle 14:08 , ifachsoftware ha scritto:

Hai provato a cambiare alimentatore (se ne hai uno a disposizione) ?

No, non ho potuto, ma comunque ritengo poco probabile una responsabilità dell'alimentatore, alla luce del fatto che alimenta tutti i trasduttori (anche quelli che funzionano bene), tutta la logica e nessun altro carico. L'alimentatore è regolato tramite trimmer intorno ai 24.15VDC in uscita a vuoto e li tiene bene anche sotto carico.

 

Il 17/8/2023 alle 17:01 , mc1988 ha scritto:

Quello che sto pensando adesso di fare, ma è un tentativo empirico che con buona probabilità non frutterà nulla, è inserire un separatore galvanico (tipo il mod. Seneca Z109REG) fra il trasduttore e la scheda analogica, in modo da "disaccoppiare" fra loro il segnale 4-20mA proveniente dal campo ed il segnale 4-20mA in ingresso al PLC.

Ho fatto questa prova avendo sotto mano un modulo Seneca Z109REG (peraltro usato).

Ho settato il modulo tramite i suoi dip-switch per 4...20mA in ingresso e 4...20mA in uscita e l'ho alimentato utilizzando la stessa alimentazione di trasduttori e PLC.

Le oscillazioni della quota letta si sono smorzate! Innanzitutto mi sembrano più "lente" e sicuramente l'ampiezza del pendolamento si è ridotta, da +/-1.0mm circa (e non +/-1.5mm come erroneamente avevo scritto inizialmente) a +/-0.2mm circa.

Significa che il convertitore di segnale / separatore galvanico è riuscito a filtrare parte del rumore sul segnale d'uscita del magnetostrittivo?

 

Ciao

mc1988

 

 

 

 

[Livio Orsini]

6 ore fa, mc1988 ha scritto:

Significa che il convertitore di segnale / separatore galvanico è riuscito a filtrare parte del rumore sul segnale d'uscita del magnetostrittivo?

 

 

Sicuramente quel disaccoppiatore ha un effetto filtrante però, avendo usato lo stesso alimentatore, non hai alcuna separazione galvanica, quindi non ha effetto su eventuali problemi derivanti dall'alimentazione. Avresti dovuto usare un alimentatore differente per alimentare o l'ingresso o l'uscita.

[STEU]

9 ore fa, mc1988 ha scritto:

Ho settato il modulo tramite i suoi dip-switch per 4...20mA in ingresso e 4...20mA in uscita e l'ho alimentato utilizzando la stessa alimentazione di trasduttori e PLC.

Le oscillazioni della quota letta si sono smorzate! Innanzitutto mi sembrano più "lente" e sicuramente l'ampiezza del pendolamento si è ridotta, da +/-1.0mm circa (e non +/-1.5mm come erroneamente avevo scritto inizialmente) a +/-0.2mm circa.

Significa che il convertitore di segnale / separatore galvanico è riuscito a filtrare parte del rumore sul segnale d'uscita del magnetostrittivo?

Sicuramente il convertitore ti filtra i picchi, però in questo modo hai messo una pezza, ma non risolto il problema, credo come detto prima , anche se hai messo a terra il telaio della macchina, i disturbi è facile che arrivino dalla struttura, che macchina è , fai saldatura o hai delle saldatrici vicino? Il tuo credo sia un problema di disturbi, un tentativo potrebbe essere quello di mettere a terra la schermatura dei cavi non facendo un filo della schermatura ma mettendo la schermatura a terra direttamente dalla calza con una "piastrina"

 

https://mall.industry.siemens.com/mall/it/it/Catalog/Product/6ES7590-5BA00-0AA0

 

prova a vedere questo codice per avere un'idea

 

[mc1988]

4 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Sicuramente quel disaccoppiatore ha un effetto filtrante però, avendo usato lo stesso alimentatore, non hai alcuna separazione galvanica, quindi non ha effetto su eventuali problemi derivanti dall'alimentazione. Avresti dovuto usare un alimentatore differente per alimentare o l'ingresso o l'uscita.

Non ci avevo pensato Livio. Proverò ad utilizzare una diversa alimentazione per il modulo Seneca (che peraltro può essere alimentato sia a 24VDC sia a 24VAC) per vedere se l'effetto filtrante migliora ulteriormente.

 

Grazie mille a tutti

mc1988