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Avvolgitore - Consiglio Sulla Regolazione - Regolazione con servodiametro e PID


ken

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Volevo un consiglio su un'avvolgitore con rapporto diametro 3,6.

La motorizzazione è CC e l'avvolgitore è regolato in velocità. Ho una briglia prima che mi crea il tiro.

Per regolare la velocità periferica ho, all'interno del drive, un calcolatore di diametro ed un blocco PID.

Il calcolatore di diametro lavora in maniera classica Vomega (la tako del motore) e Vlinea (il riferimento puro di velocità). Il Blocco PID utilizza lo stesso riferimento di linea del calcolatore di diametro e un riferimento di velocità reale preso da una dinamo che legge la velocità reale del materiale prima della briglia di tiro.

Il riferimento di velocità proveniente dal calcolatore di diametro va poi in somma a quello che arriva dal PID e la somma dei due va al regolatore di velocità del drive.

La regolazione funziona bene a velocità costante il riferimento in uscita dal PID è prossima allo zero. La regolazione principale è quella del calcolatore di diametro mentre il PID fa quella fine, la regolazione finale.

In fase di accelerazione ho un piccolo problema, il PID comincia a lavorare in maniera più decisa perchè il calcolo del diametro è bloccato. Appena la velocità linea torna costante il calcolatore di diametro si adegua e il PID comincia a riportarsi vesro zero. Noto però che per alcuni secondi il diametro cresce più del dovuto facendo rallentare leggermente l'avvolgitore perdendo per alcuni istanti il tiro richiesto. Sembra quasi che arrivato a velocità costante le due regolazioni si contrastino fino a che il PID ritorna come sempre vicino a zero.

Pensavo a due soluzioni e chiedo consiglio a chi ne sa più di me su quale è la migliore:

  1. taroccare il diametro utilizzando solo per la vel linea del calcolatore una velocità leggermete scalata in modo da ottenere un diametro minore di quello reale
  2. mettere in somma il riferimento che arriva dal blocco PID alla Vel linea a monte del colcolatore di diametro invece che a valle come è nella regolazione attuale
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Ciao, Ken , è un po' di tempo che non metto le mani su un ....oggetto del genere, però provo a darti qualche consiglio, almeno a livello di prove.

1) Hai la possibilità di non bloccare il calcolo del diametro in rampa ?? Se la velocità la leggi tramite dinamo, è praticamente reale, quindi se si potesse provare a vedere che cosa calcola.....

2) La prima soluzione che ti prospetti può funzionare empiricamente ( sono quei trucchetti che tutti usiamo prima o poi.....), però è difficile centrare "di quanto" taroccare.

3) La seconda soluzione si può provare, forse potrebbe essere una buona idea....

Ma, è una macchina fatta da te, che quindi sai come gestire, oppure ti hanno dato un incarico per risolvere un problema generato da altri ???

Così, giusto per capire.......

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si l'ho avviata io con un collega ma la regolazione non è farina del mio sacco. Io di solito lo facevo solo con blocco PID. questa regolazione è molto più accurata. La soluzione giusta è sicuramente trovare il giusto equilibrio tra anello di velocità del drive (i puri guadagni prop e int) e anello di correzione sul quale lavorare di brutto. Li i fattori sono due:

  1. velocità del calcolatore di diametro
  2. risposta del PID
Trovare il giusto equlibrio non è facile. se poi chi utilizza la macchina non lascia molto spazio alle prove (ormai la macchina produce a pieno ritmo).

Ok, non ho un grosso problema perchè se al cliente il risultato sta bene sta bene anche a me.

Il calcolo del diametro era prima libero, lavorava sempre con la macchina in moto sopra una velocità x. L'ho bloccato perchè di solito, sui transitori, l'errore di calcolo è sempre in agguato.

Di quanto taroccare? di quanto sbaglia in eccesso il calcolatore durante la fase incriminata penso. Taroccandolo dovrei ottenere il blocco PID che lavora non più prossimo allo zero ma lavorerà sempre in negativo, la vel periferica Ok perchè regolata dal PID. Unico neo è quello che in velocità manuale l'avvolgitore girerà con un diametro leggermente inferiore a quello reale e perciò con una velocità periferica maggiore di quella lavoro.

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Io di solito lo facevo solo con blocco PID

In effetti questo è il tipo di funzionamento che ho visto più spesso sugli avvolgitori.

Le macchine che facevo io tempo fa lavoravano solo di PID, senza calcolo di diametro....beh, almeno quelle più semplici, sai....se non vai troppo veloce.....

Com'è regolato il tiro, con ballerino ??

Unico neo è quello che in velocità manuale l'avvolgitore girerà con un diametro leggermente inferiore a quello reale e perciò con una velocità periferica maggiore di quella lavoro.

Questo non mi sembra un grosso problema.....

Se è contento il cliente.. :)

la macchina è giusto dalle tue parti

Non ero a conoscenza che da queste parti si usassero macchine del genere, qui quasi tutti stampano...lamiere.!!!! :lol::lol:

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Il tiro è regolato con un pinchroll e una briglia.

Se stampano lamiera devono prima tagliarla e se la stampano da coil devono quasi sempre tagliarla longitudinalmente e riavvolgerla.

la macchina è uno slitter ed è abbastanza veloce (300mt/min)

Modificato: da ken
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Se fai un controllo di avvolgitura con controllo sulla velocità periferica il calcolo del diametro è controproducente.

Il sistema migliore è usare un controllo PID basato sulla velocità periferica. L'uscita del PID va sommata-sottratta al riferimento di velocità di linea. A diametro minimo le due velocità coincidono, con il crescere del diametro la velocità angolare del dell'aspo diminusce, così l'integrale cresce in valore negativo per diminuire il feedforward. Basta misurare l'integrale per correggere il feedforward, così si mantiene l'integrale leggero; se l'integrale è pesante crea problemi durante le fasi di accelerazione.

COn un rapporto diametri bassi 1:3,6 non è neanche necessario ricalibrare dinamicamente i guadagni.

Io per le regolazioni aspi in periferico ho sempre usato questa strategia con buoni risultati (ce ne dovrebbero essere ancora qualche decina funzionanti in circolazione tra Europa e Asia :P )

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questo lo facevo anche io e ce ne saranno fatti da me almeno 30 in Europa. ;)

Utilizzare solo un pID ha però un piccolo svantaggio, il setpoint è modificato solo dal PID. Se fai un movimento manuale non sai che diameto hai e perciò la velocità del materiale sarà direttamente proporzionale al diametro contando che il setpoint in questi casi è fisso. Con un calcolatore di diametro invece puoi tenere la velocità periferica circa uguale a quella del materiale se il tuo calcolatore di diametro lavora come si deve.

Comunque non è una regolazione inventata da poco questa. La si faceva anche in analogico ai tempi con balleriuni. con tachimetriche etc etc. Di questo tipo saranno a centinaia fatte in giro per il mondo

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Utilizzare solo un pID ha però un piccolo svantaggio, il setpoint è modificato solo dal PID.

No! Leggi bene quello che ho scritto; il PID corregge solo. Il calcolo del diametro lo fai anche nel caso che ho descritto, solo che è derivato in altro modo. Il calcolo del diametro che avete implementato va bene se lavori in servo diametro o comunque regoli in coppia. Se regoli in velocità può essere instabile in alcune condizioni, inoltre durante i transitori è poco affidabile (difatti lo bloccate).

A parte ottimizzare le tarature, se non puoi decidere cosa fare, non ti resta molto.

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  • 2 weeks later...

Scusate se non ho più detto nulla. il tempo è sempre quello che è in questi periodi di ferie per gli altri...

Livio, sto con te. Ma se non ho il materiale sotto il trasuttore di velocità linea a che velocità girerà il mandrino?

Nessuna retroazione, nessuna influenza del PID. Vomega uguale a Vset del drive. Velocità periferica dipenderà dal diametro.

Con un calcolatore di diametro invece ottengo Vomega inversamente proporzionale al diametro calcolato.

Questa regoalzione comunque non è una new entry. Ho visto alcuni flow Chart di ditte storiche delle regolazioni, ditte che hanno fatto storia in quanto ora realtà interne ad un grosso gruppo di automazione. (non faccio nomi giusto per non fare pubblicità. Dico solo che Lucerna (ch) era la sede principale giusto per far capire agli adetti ai lavori. Erano ancora regolazioni in analogico, fatte a lucido, perciò gli possiamo dare almeno 20 anni...

Avevo letto bene tranquillo, solo che resta il problema sopra descritto.

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Ciao Ken, ciao Livio,

scusate se mi intrometto nella vostra discussione. Probabilmente sono fuori tempo e non completamente nel merito. Volevo semplicemente segnalarvi, magari per altre applicazioni, che c'è una ditta italiana (di Gerenzano-varese-) che produce azionamenti/inverter con le applicazioni avvolgitori/svolgitori di serie. Nel campo della lavorazione della carta funzionano abbastanza bene, ne sto avviando uno in questi giorni (nei dintorni di Torino). Il software contempla le fasi di transizione della velocità linea, di movimento manuale degli aspi e gestisce la giunta al volo tra due bobine.

Spero di aver dato un piccolo contributo a questo forum che giudico interessantissimo.

Saluti e buone feste (anche se dobbiamo lavorare).

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scusate se mi intrometto nella vostra discussione. Probabilmente sono fuori tempo e non completamente nel merito. Volevo semplicemente segnalarvi, magari per altre applicazioni, che c'è una ditta italiana (di Gerenzano-varese-) ...
Non è una nostra discussione, tutti possono contribuire. L'aziend ache citi la conosco molto bene, tato che ci ho lavorato per quasi dieci anni come dirigente :) , realizzandovi il primo controllo di avvolgitura full digital (RollPerfect).

Nessuna retroazione, nessuna influenza del PID. Vomega uguale a Vset del drive. Velocità periferica dipenderà dal diametro.

Ken non credo di aver compreso appieno quello che scrivi. In quanto all'azienda che citi ed alla sue regolazioni, data la mia età non più verde, la conosco abbastanza bene. Attenzione: non sempre quello che vedi sui flow chart è la regoalzione completa, anzi non lo è quasi mai; serve solo ad illustrarne la strategia fondamentale, poi ci sono tanti piccoli accorgimenti....

Inoltre, anche nelle migliori famiglie non tutti i figli sono belli e bravi............ :D

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Per Fnc, li conosco e li utilizzavo fino a poco tempo fa. Buon prodotto quello, lo utilizzavo senza problemi.

Per Livio.

Vedo di spiegarmi meglio.

La regolazione di cui parli è un PID, fin li tutto OK. la retroazione della velocità del materiale di solito arriva da un trasduttore di velocità tipo tako (giusto per fare un esempio).

I due ingressi del mio PID saranno vel linea impostata e vel linea reale. L'uscita del PID sarà un riferimento proporzionale alla differenza tra la velocità reale e quella impostata. Questo riferimeto che ottengo va poi in somma a quello principale che va al controllore di velocità. Più aumenta il diametro più la differenza di velocità sarà alta più correzione avrò.

Correzione perciò direttamete proporzionale al diametro e se non riesco a congelare in qualche maniera questo valore a linea ferma l'uscita sarà zero.

L'esempio fatto è scritto in maniera grossolana in quanto l'azione integrale del PID è alla base di tutto.

Metto in marcia l'impianto, e tutto andrà come descritto (Correzione perciò direttamete proporzionale al diametro)

Per un motivo qualsiasi la tako viene a mancare. (eempio banale taglio il materiale e lo riavvolgo a mano, in jog, giusto per chiudere la mia bobina).

In questo caso il PID non può lavorare con il materiale fermo sotto il trasduttore di velocità otterrei l'effetto opposto, avvolgitore che accellera sempre più fino al limite della mia regoalzione. Il setpoint che darò al motore sarà perciò un valore fisso indipendente dal diametro. La velocità esterna della bobina sarà perciò dipendente dal diametro. Più il diamertro sarà grosso più la velocità periferica sarà elevata, con rapporto diametro 1 a 2 avrò che il materiale viaggerà al doppio del mandrino vuoto.

Seconda ipotesi, si rompe il trasduttore di velocità cosa sucecde se non ho messo delle protezioni efficaci? avvolgitore in fuga.

Se calcolo invece il diametro avrò la veloità periferica regolata in base al diametro.

Spero di essere stato più chiaro.

La regolazione vista disegnata è quella, tale e quale perchè chi la realizzo ai tempi, la disegnò e ci mise mano lavora con me.

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Per un motivo qualsiasi la tako viene a mancare.
1- E' sempre indispensabile, come norma di buona progettazione, prevedere le protezioni in caso di guasto della reazione.

2 - Anche se hai un riferimento di velocità angolare proporzionale al diametro ed alla effettiva velocità del materiale, in caso di mancanza della reazione, rottura del materiale o rottura della tachimetrica, la velocità avrà comunque un errore non trascurabile.

3 - In questo tipo di controllo si usa sempre dare un feedforward che, nel caso più semplice, è il riferimento di linea riscalato al diametro medio. Nel caso di un rapporto diametri 1:2 è più che sufficiente per una buona regolazione. Per diametri maggiori si riscala per diametro minimo (avvolgitore) o massimo (svolgitore), poi si corregge dinamicamente durante la lavorazione. Come? Behe ognuno ha i suoi metodi derivanti dall'esperienza e dalle sue osservazioni...

4 - L'uso del diametro calcolato con il rapporto delle velocità angolari (linea - aspo) per calcolare il riferimento di velocità dell'aspo, oltre a rendere il sistema instabile non garantisce niente in caso di rottura, se non intervengono delle protezioni efficienti. Spesso usando questo sitema si è costretti ad "addormentare" la macchina perchè a certe velocità tende a pendolare. Ho visto molti tecnici andare a caccia di fantasmi con la macchina instabile, quando l'unica causa era il feedforward generato nel mdo sopradescritto. La cosa peggiore è che ci possono essere due macchine apparentemente uguali in cui una non manifesta problemi evidenti, mentre l'altra si. La causa è dovuta al sistema che è al limite della stabilità.

5 - Misurando il diametro, invece, usando lo l'effettivo sviluppo della circonferenza è possibile usarlo per riscalare il feedforward. Nel caso di un controllo con reazione da velocità di linea comunque non protegge da un'eventuale rottura del materiale o da mancanza di reazione. Comunque il controllo di avvolgitura con reazione da periferica è da intendersi per rapporti diametri non superiori a 1:4; con questa gamma non è necessario un controllo molto sofisticato, anzi..

Quando si usa calcolare il diametro con il metodo del rapporto di velocità (il più antico) l'unica protezione serie, efficace in tutte le condizioni è il tempestivo riconoscimento di un'anomalia nel calcolo. Ci sarà o una discontinuità nel valore di diametro oppure, caso più frequente, un'improvvisa inversione. In altri termini in un avvolgitore il diametro inizierà a decrescere.

...in quanto l'azione integrale del PID è alla base di tutto

In un controllo di avvolgitura ben fatto, e con aprametri ben ottimizzati, il valore dell'integrale è molto prossimo allo zero in tutte le condizioni di esercizio. In pratica, facendo riferimento ad un riferimento di 10v, il valore d'integrale non dovrebbe superare 500mV-600mV. La sua funzione è quella di azzerare e compensare i piccoli erori di calcolo.

Poi ognuno può fare quello che crede. DI macchine progettate non bene ne ho viste tante, anche da parte di nomi altisonanti......

Modificato: da Livio Orsini
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  • 5 weeks later...

Penso che per migliorare la stabilità in acc/dec basti aggiungere la compensazione di accelerazione.

Nel sito Siemens si puo scaricare ad esempio come devono essere impostati i parametri liberi nel 6RA70 (azionamento CC) per realizzare la funzione aspo con relativo manuale d'uso oppure, sempre dallo stesso sito si puo scaricare la descrizione della scheda T400 SW420 per aspi che spiega molto esaurientemente come' realizata la funzione aspo. Per rapporti diametri cosi piccoli (3,6) e per velocità modeste (300m/min) il tutto e possibile realizzarlo anche su PLC seguendo le indicazioni della realizzazione con blocchi liberi per aspo con 6RA70.

Saluti

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Penso che per migliorare la stabilità in acc/dec basti aggiungere la compensazione di accelerazione.
Dal primo post di KEN
La motorizzazione è CC e l'avvolgitore è regolato in velocità. Ho una briglia prima che mi crea il tiro.

La compensazione ha senso in un controllo di coppia. Se la usi su un controllo in velocità significa che l'azionamento non fa il suo dovere. Vai a correggere un errore commettendo un secondo errore :angry: . Un controllo aspi in velocità non deve aver nessuna forma di compensenzzione per accelerazione!

Modificato: da Livio Orsini
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