Albero Elettrico

[pineto]

Buonasera,

Mi è stato chiesto di realizzare un'applicazione,da me molto vaga in quanto è la prima volta che la realizzo.

La macchina in questione e strutturata nel seguente modo : due rulli di diametro 500mm dove in mezzo passa del materiale che deve essere lavorato,i due rulli vengono fatti girare da due motori sotto inverter da 5,5Kw con riduttore con una velocita variabile che puo variare da 0 a 40 metri al minuto, all'uscita di ogni riduttore

è collocato un encoder da 1000 impulsi giro per riferimento di posizione che serve al ciclo macchina.

Il tutto viene gestito da un plc della Panasonic (Nais) con scede a conteggio veloce e uscita analogica per il controllo degl'inverter.

Quello che mi è stato chiesto e di creare un albero elettrico tra i due rulli che devono viaggiare alla stessa velocita.

Come dicevo prima non ho mai realizzato una tale applicazione per tanto vorrei delle delucidazioni su come poter realizzare il sistema e quali sono i componenti che mi occorrono oltre a quelli che già ho.

Grazzie mille

[Livio Orsini]

Quello che mi è stato chiesto e di creare un albero elettrico tra i due rulli che devono viaggiare alla stessa velocita.

Il sistema è concettulamente semplice....se sai come fare

Per fartene un'idea puoi leggere il mio tutorial sulle regolazioni, lo trovi qui. C'è anche qualche esempio: vedi capitolo 6.2 e seguenti.

Quello che non è possibile spiegare, ma si può imparare solo sbattendoci contro la faccia, sono i problemi reali.

Prima di progettare e realizzare la funzione verifica sulla carta alcune condizioni: precisione necessaria, tempi di risposta richiesti, prestazioni degli azionamenti e prestazioni del plc

Modificato: 2 maggio 2007 da Livio Orsini

[Dario Valeri]

ciao

o gia' fatto cose identiche .....

usa un BY200 o un suo erede....

ciao

dario

Modificato: 2 maggio 2007 da Dario Valeri

[emanuele.croci]

Quello che mi è stato chiesto e di creare un albero elettrico tra i due rulli che devono viaggiare alla stessa velocita.

Ciao,

una cosa che non ho capito è:

1) Vuoi fare un albero elettrico in velocità? (=> i 2 rulli devono girare alla stessa velocità)

oppure

2) Vuoi fare un albero elettrico in posizione? (=> i 2 rulli devono percorrere "la stessa strada")

Le 2 cose sono diverse:se ti basta il caso 1, ti consiglierei di fare il PID direttamente nell'inverter, se ha la possibilità di essere retroazionato da encoder

Se vuoi il caso 2, allora devi probabilmente usare il plc...

Ciao, Emanuele

P.S. nota che "per quanto tu sia bravo" un piccolo errore nelle velocità o nelle posizioni ci sarà sempre.

QUANTO PICCOLO sarà questo errore, dipende dalla tua bravura e dall'hardware che hai scelto e dalle velocità che vuoi fare.

Ti consiglierei fin dal principio di darti un obiettivo di errore accettabile perché in queste cose la perfezione non esiste...

Modificato: 2 maggio 2007 da emanuele.croci

[pineto]

Per Dario valeri

usa un BY200 o un suo erede....

Mi sapresti indicare cosa sono

Per Emanuele croci

Forse non sono stato molto chiaro nel descrivere l'applicazione.

Quello che dovrei realizzare è proprio la seconda applicazione da te descritta

P.S. nota che "per quanto tu sia bravo" un piccolo errore nelle velocità o nelle posizioni ci sarà sempre.

QUANTO PICCOLO sarà questo errore, dipende dalla tua bravura e dall'hardware che hai scelto e dalle velocità che vuoi fare.

Ti consiglierei fin dal principio di darti un obiettivo di errore accettabile perché in queste cose la perfezione non esiste...

E un inconveniente che avevo già messo in conto ma per fortuna il costruttore della macchina mi ha dato un margine di errore abbastanza da starci dentro

Ho letto il tutorial da livio consigliato e devo dire che e stato veramente interessante per iniziare a capire come funziona il sistema,ora il problema e passare alla fase software.

Qualcuno potrebbe spiegarmi come poter realizzare concettualmente la parte del software. :ph34r:

Quello che chiedo e non avere il progetto già bello e fatto ma capire come poter realizzare la parte software

Grazie mille

[Livio Orsini]

Quello che chiedo e non avere il progetto già bello e fatto ma capire come poter realizzare la parte software

Se hai letto il tutorial c'è tutto, anzi negli esempi allegati c'è anche un'applicazione realizzata con s7200

[pineto]

Livio ho letto il tuo tutorial, mi e servito a capire come funziona il sistema sulla parte teorica ma come molti sanno dalla teorica alla pratica c'è molta differenza.

L'esempio da te descritto non riesco a capirlo perché non conosco molto bene quel lnguaggio,conosco molto bene il Kop

Grazie mille

[Livio Orsini]

L'esempio da te descritto non riesco a capirlo perché non conosco molto bene quel lnguaggio,conosco molto bene il Kop

l'esempio di cui parlo è negli allegati. Lo S7200 usa microwin che ti permette di programmare in KOP o AWL.

[Dario Valeri]

ciao

il by200 era (mi sembra sia stato sostituito da elettronica + moderna) un.... asse elettrico

cioe' quello che tu stai cercando.

il suo errore e' tra master e slave 0 (zero) , contrariamente a quanto si e'detto

esiste la possibilita' di avere un tale errore ...

immagina una macchina da stampa oppure di una macchina che deva imprimere

i due lati di un prodotto che scorre tra dei rulli ed immagina che i rulli

impressori non siano sovrapposti ma distanti alcuni metri , e senza trasmissione meccanica (ovviamente)

....... un piccolo errore sarebbe inacettabile.

come e' chiaro (ormai)tali sistemi sono nati per tali applicazioni

quindi contengono l'esperienza di chi li produce da anni o che fa SOLO quello.

dipende da cosa ti serve , ho visto assi elettri "angolari" fatti con 2 inverter e 2 encode incrementali....

non ti dico il risultato......

il sistema elettronico del quale ti parlo e' di produzione tedesca e commercilizzato da una ditta italiana (di milano)

p.s. non serve fare software...

[emanuele.croci]

il suo errore e' tra master e slave 0 (zero) , contrariamente a quanto si e'detto

esiste la possibilita' di avere un tale errore ... smile.gif

0.000 micron ?? anche se il master va, che so, a 500 metri al minuto??

Inchiodo il master alla massima decelerazione e lo slave lo segue perfettamente ??

Resto a bocca aperta.... Ogni giorno se ne imparano delle nuove....

Scusa la mia arroganza ma -da ingegnere- per me lo ZERO non esiste!!

Ciao, Emanuele

Modificato: 2 maggio 2007 da emanuele.croci

[Dario Valeri]

ciao Emanuele.

si Zero ,,.... in elettronica digitale esiste l'errore 0 (cioe' nulla)

ovviamente devi calcolare tutto cio' che e' meccanica

per esempio se i tuoi rulli hanno (come traino) una catene non tesa, un riduttore di 100 anni

be' allora l'errore zero (dell'elettronica) va a farsi friggere.

calettando GLI encoder direttamente nel motore raggiungi degli errori bassissimi.

dipende anche dall'encoder che monti. se monti un 360 impulsi ...... e' ovvio che la tua precisione (non l'errore)

sara' di 1 grado sull'asse del motore.

se si presenta un errore di 1 impulso (per esempio) sullo slave l'asse elettrico tentera' di far accelerare

lo slave fino ad annullare quell'impulso che manca cioe' portera' l'errore a zero (non 'e cosi' semplice ma ho semplificato io )

riperto il problema non e' l'elettronica (in questo caso il mitico BY200) ma la meccanica "dondolante"

comunque se inchiodi il master lo slave NON segue perfettamente ma la carta (per esempio) che c'e' tra

master e slave NON si rompe ... (ricorda il fattore di riduzione della trasmissione).

OVVIAMENTE Emanuele da ingegnere avresti potuto immaginare che mi riferisco ad una macchina che sta

lavorando normalmente , non giocando.

non ti preoccupare non sei stato arrogante.... sei stato ingegnere

ciao

dario

[beppeconti]

Alberi elettrici Master/Slave con errore 0 non ne ho mai visti neanche io.

CIAo

Beppe

[Dario Valeri]

ciao Beppe

mi sembra chiaro che mi sto riferendo all'elettronica (nel nostro caso il BY200) non alla macchina in se stessa

un asse elettrico con un errore diverso da zero non e' un asse elettrico

ad ogni modo fammi un esempio di come un asse elettrico (mi riferisco all'elettronica) possa avere un errore.

so che mi ripetero' ma non ditemi rampe di accelerazione slittamento prodotto ecc. riferiamoco SOLO all'elettronica.

forse, stiamo intendendo 2 cose diverse , errore 0 io intendo che dopo 2 ore (per esempio) che la macchina sta girando

la posiszione angolare degli assi dei motori e la stessa ..... forse ora e' piu' chiaro.....

ciao

dario

Modificato: 4 maggio 2007 da Dario Valeri

[beppeconti]

... forse, stiamo intendendo 2 cose diverse , errore 0 io intendo che dopo 2 ore (per esempio) che la macchina sta girando

la posizione angolare degli assi dei motori e la stessa...

In questo caso allora concordo con te, negli alberi elettrici classici di posizione ad anello chiuso è fondamentale che non ci siano errori che si sommano nel tempo, in una macchina da stampa sarebbe una tragedia.

CIAo

Beppe

[emanuele.croci]

ad ogni modo fammi un esempio di come un asse elettrico (mi riferisco all'elettronica) possa avere un errore.

Beh... ad esempio se fai un asse elettrico usando un controllore PID, il concetto di errore è già lì dentro, visto che il PID "reagisce" solo in base all'errore, alla sua derivata e al suo integrale.

SE l'errore è sempre ZERO, va da sè che il PID non mi serve.

Se il PID mi serve, va da sè che l'errore per quanto piccolo o transitorio non può essere sempre ZERO.

(Può anche darsi che il PID non ci sia nel tuo sw di gestione, ma quasi sicuramente ci sarà nell'azionamento brushless che usi per posizionare...)

Poi dipende che cosa uno intende per ZERO. Se ZERO-ZERO o CIRCA ZERO...

Volevo solo dire che se ammetti e(t)=0 qualsiasi t, ogni concetto di PID va a cadere.

Come pure la banda passante, il tempo di chiusura dei vari anelli, l'errore di inseguimento, ecc... ecc...

Sarà la fine della teoria dei controlli...?

Ciao, Emanuele

[Livio Orsini]

Conosco, per averlo applicato molti anni fa, il dispositivo citato da Dario. Le specifiche riportate sono corrette, solo che l'errore = 0 si rifierisce "a transitorio esaurito" come esemplifica anche Dario. Essendo un albero elettrico basato sulla misura effettuata con encoders l'errore zero è da intendersi che, nel caso di rapporto 1:1, il numero di impulsi, integrato su tutto il tempo di funzionamento, generato dall'encodere master è identico al numero di impulsi generato dall'encoder slave

[Luca Bab]

Saluto e concordo con Emanuele

non credo possa esistere nessun controllo assi che abbia un errore = 0 di inseguimento in un albero elettrico

Spiegato molto STUPIDAMENTE , il processore del controllo assi controlla la posizione del master e comanda lo slave

e questo tempo si puo' chiamare scansione del sistema , con questo tempo , ( che ovviamente non puo' essere 0 ) se lo moltiplico per la velocita' , trovo il possibile errore di posizione .

Per ridurre il piu' possibile l'errore di inseguimento , si programma un master virtuale con 2 slave che lo inseguono

ma l'errore lo riduci , non lo azzeri , poi ovviamente che se la tua tolleranza e' alta , puoi dire che non ti da' fastidio ma l'errore di inseguimento rimane

riferiamoco SOLO all'elettronica

anche l'elettronica a dei tempi di esecuzione e non riesce a prevedere il futuro ( per ora )

Per Emanuele

proprio adesso sto provando un asse elettrico con un 611 e funziona egregiamente , li usi ancora i masterdrive ??

ciao

Luca

[Livio Orsini]

non credo possa esistere nessun controllo assi che abbia un errore = 0 di inseguimento in un albero elettrico

Non è del tutto corretto. Bisogna distinguere tra errore istantaneo e errore a transitorio esaurito. In un buon sistema, molto stabile, con meccanica precisa, si può arrivare a questo risultato.

Poi si può sottilizzare che, essendo un sistema quantizzato, anche se la differenza di impusi sia zero non è detto che le posizioni reali siano realmente coincidenti ma differiscano di una frazione di impulso. Però essendo un sistema discreto anche l'errore va riferito al discreto e non al continuo.

Ti posso assicurare che ho testato in pratica casi in cui, a transitorio esaurito, le posizioni master e slave coincidevano.

L'uso di un master virtuale serve per incrementare la risposta dinamica e diminuire l'errore istantaneo, anche se l'errore istantaneo potrebbe essere incrementato nel caso che i due errori siano di segno opposto.

[Luca Bab]

Io parlavo dell'errore istantaneo ( da quello che leggo si dovrebbe chiamare cosi ) , ovviamente quando fermo il master , lo slave si ferma nella posizione corretta con un errore = 0 ( ovviamente e' la differenza di impulsi ad essere 0 )

Mi manca un po' di teoria , ma in pratica non ho mai trovato un sistema che con una forte decellerazione del master ( vedi uno stop di emergenza ) , lo slave lo segua senza perdere un impulso in decellerazione , come giaì detto quando i 2 movimenti sono fermi ( dopo un piccolo tempo ) , sono perfettamente in fase. ( e in questa condizione che si parla di " transitorio esaurito " ?? )

Ciao

Luca

[pineto]

Ormai e da ieri che sto provando a fare qualcosa, prendendo in esame l'esempio di Livio.

Purtroppo sembra non andare a buon fine ci sono molti passaggi che non riesco a capire, perchè non conosco il concetto del programma,qualcuno mi potrebbe esporre il concetto di funzionamento di un albero elettrico.

Per concetto intendo come deve essere strutturato all'interno del plc, ve ne sarei molto grato.

Grazie mille

[Livio Orsini]

x Pineto

Per concetto intendo come deve essere strutturato all'interno del plc, ve ne sarei molto grato.

Purtroppo è un sistema semplicissimo se sai come fare, se parti da zero non è per niente semplice. Nel mio tutorial ho cercato di semplificare al massimo i concetti, ma più di così non saprei comefare.

Il fatto che che l'argomento sia posto al capito 6.2 non è casuale, è la logica conseguenza di tutto quello che viene spiegato prima; se hai letto e capito tutto il resto non dovresti trovare soverchie difficoltà, altirmenti....

x Luca

e in questa condizione che si parla di " transitorio esaurito " ??

La dicitura "transitorio esaurito" indica che si è raggiunto un regime di velocità stazionaria.

Ora esaminiamo nel dettaglio quello che avviene durante un transitorio, in altri termini una variazione di velocità sia positiva che negativa.

Immagina un sistema meccanico composto da un motore che movimenta un ruota/cilidro, alla ruota è calettato un albero meccanico di lunghezza "l" al cui estremo è calettata un'altra ruota/cilindro identica alla prima, questo per semplificare l'analisi. Questo sitema meccanico ricrea l'albero elettrico con master virtuale due slave. Immagina di passare dall velocità v0 alla velocità v1 nel tempo t. Se vai ad analizzare la posizione istantanea delle due ruote, magari tramite una lampada stroboscopica sincrona con la velocità ancgolare del motore; ti accorgerai che la posizione delle ruote differisce da quella del motore, anche la posizione relativa delle due ruote è differente. Questo fino al temrine dell'accelerazione. Raggiunto il nuovo valore di velocità (transitorio esaurito) le 3 posizioni torneranno a coincidere, magari dopo un piccola e breve oscillazione nell'intorno dello zero relativo. Questo è dovuto ai momenti d'inerzia delle ruote ed alla elasticità dell'albero. DIminuendo i momenti d'inerzia, la lunghezza dell'albero ed aumentandone la rigidità, questi errori di posizione tendono ad anullarsi.

In un sistema di albero elettrico, ben progettato, ben dimensionato e ben otimizzato, il comportamento è analogo.

Diminuendo l'inerzia dei carichi, aumentando, sino al valore limite, i guadagni dgli anelli di regolazione e la coppia motrice l'errore istantaneo tende a diminuire, raggiunto il nuovo valore di velocità costante ci sarà una piccola oscillazione nell'intorno dello zero e poi l'errore tende a zero. Se gli azionamentim impiegati sono precisi, stabili, ben ottimizzati, se l'albero elettrico è ben otimizzato ed il feed forward fa il suo dovere gli errori di velocità sono minimi e con variazioni molto lente. Visualizzando l'errore istantaneo si vedranno piccole e lente variazioni nell'intorno dello zero, il valore medio dell'errore è nullo.

Nonostante questo, in applicazioni particari come la stampa in quadricromia o esacromia, si aggiunge un controllo di registo. Questo perchè non c'è solo l'errore di posizione relativa dei cilindri di stampa, ma c'è anche l'allungamento dle materiale stampato.

[pineto]

Livio scusami della mia insistenza, vorrei alcuni consigli su come devo progettare il sistema.

Inanzi tutto vorrei saper se per la mia applicazione convenga fare un asse master e uno slave o un asse virtuale e due slave?

Il progetto che sto realizzando funziona in questo modo:

A cicli di interupt rilevo gli impulsi dal primo motore dove nel mio caso e il master,poi vado a verificare la differenza che ci sono tra gli impulsi rilevati dal master con quelli rilevati dallo slave e mi calcolo la differenza in spazio.

Una volta calcolata la differenza verifico se devo aumentare o diminuire la velocità,in fine a vado ad aumentare o diminuire a step

la velocità a sencondo del risultato campionato in precedenza.

Sono convinto che qualche passaggio me lo sono passato o e del tutto sbagliato,vorrei capire dove sbaglio.

Livio scusami dell'insistenza è un'applicazione dove vorrei veramente andare a fondo.

Grazzie mille

[Livio Orsini]

Se hai descritto correttamente il tuo impianto il rapporto è 1:1, quindi facilitato.

Presumo avrai 2 contatori, uno master ed uno slave. I contatori avranno una dimensione massima, solitamente 65535 (16 bits).

Ad ogni interruzzione leggi entrambi i contatori. La differenza tra i due è l'errore di posizione. L'errore lo processi con un algoritmo PI (proporzionale integrale), non userei la componente derivativa.

per evitare il trabocco dei contatori, verifica se hanno superato entrambi un valore di soglia, p.e. 50.000. Se la condizione è vera sottrai ad entrambi la stessa quanità, p.e. 40.000.

Per migliorare la risposta del sitema devi generare un feed forward; in questo caso è semplicissimo: dai il medesimo riferimento di velocità sia al master che allo slave. Al riferimento dello slave sommi l'uscita del regolatore PI scalata di 1/10, cioè 10v in uscita dal regolatore corrisponderanno ad 1v sommato al riferimento. Tari i 2 azionamenti in modo da avere la massima velocità, per entrambi, con riferimento pari a 9v.

Nel tuo caso non credo che puoi ottenere significativi vantaggi usandom un master virtuale.

Quello che ho scritto non è altro che il riassunto brevissimo di quanto è scritto nel mio tutorial. E' tutto quello che è possibile fare in questa sede.

Modificato: 6 maggio 2007 da Livio Orsini

[pineto]

Livio ti ringrazio della pazienza che mi stai dedicando, domani mattina provo a modificare il tutto e poi faro sapere

Grazie mille

[pineto]

Livio avrei alcune domande da farti per dei chiarimenti

per evitare il trabocco dei contatori, verifica se hanno superato entrambi un valore di soglia, p.e. 50.000. Se la condizione è vera sottrai ad entrambi la stessa quanità, p.e. 40.000.

Perché sottrai un valore diverso nel momento che il contatore arriva al livello di soglia, non dovresti sottrarre un valore di 50.000

Quando mi suggerisci di sottrarre la stessa quantità ai due contatori il valore che andrò a scrivere ad ogni uno è 0. Se io lascio

scorrere il contatore non appena super i 65535 non ritorna a 0 da solo ?

Al riferimento dello slave sommi l'uscita del regolatore PI scalata di 1/10, cioè 10v in uscita dal regolatore corrisponderanno ad 1v sommato al riferimento.

Aggiungendo un feed forward attenendomi alle tue indicazione il mio slave non andrà sempre più veloce del master dato che lui avrà sempre 1/10 di riferimento in piu rispetto al master?

La stessa tecnica la potrei utilizzare con un master virtuale?

Grazzie mille