Controllo A Loop Chiuso, Semi Chiuso, Aperto - confusione totale

[misterbazza]

Scusate ma sono un neofita nel campo dei controlli e non ho capito bene le caratteristiche di un loop.

Per esempio, mi sono costruito una fresa cnc con controllo a loop aperto o forse semi aperto ( in ingresso riceve solo la tacca di zero), motori brushless con driver digitali e encoder incrementali gestiti solo dai driver. Lavora molto bene, in interpolazione circolare tiene il centesimo e non perde un passo. E allora cosa mi serve avere un sistema chiuso? Tanto più che anche in un sistema dove i segnali dell'encoder sono controllati dal cnc, se per esempio mi si rompe la cinghia dentata che trasmette il moto, il motore gira, l'encoder legge ma il carro non si muove e il cnc non se ne accorge. Tanto vale usare driver analogici e righe ottiche.

[Livio Orsini]

Idee molte e molto confuse

Primo

I loops o anelli (boucles in francese) di controllo sono aperti o chiusi, i semichiusi non esistono. La tacca di zero non chiude l'anello, ma ne realizza l'azzeramento automatico.

Secondo

I controlli di posizione si effettuano ad anello chiuso con trasduttori di posizione numerici: encoders incrementali o assoluti; oppure con trasduttori analogici: potenziometri lineari, rotativi, misuratori di lunghezza ad ultrasuoni o ad infrarossi.

Si possono effettuare anche controlli detti ad anello aperto avvalendosi di particolari motori come gli stepper o passo-passo. Questi motori hanno la particolarità di routare di un angolo ben preciso ad ogni impulso di comando. Sono indicati per posizionatori e assi dove non sono richiesti alti valori di coppia. Essendo ad anello aperto se perdono il passo non si è in grado di conoscere la posizione o si ha un errore di posizione fino al prossimo azzeramento. Hanno dei limiti di accelerazione e velocità e vanno usati nel modo corretto, come tutti i motori.

Un posizionamento realizato tramite azionamento analogico e riga ottica è comunque un posizianemento ad anello chiuso.

Modificato: 10 gennaio 2007 da Livio Orsini

[walter.r]

Attenzione !! La fresa come la hai descritta non può funzionare.

Controlla bene, perchè sicuramente avrai un segnale di encoder emulato che va dai drivers al CNC, oppure un BUS digitale ad alta velocità che fa dialogare CNC e drivers: altrimenti come fa il CNC a conoscere le quote ??

Quindi sei comunque in un loop chiuso, che usa un solo encoder per due diverse funzioni:

1) Regolazione di velocità nel driver ( un brushless per funzionare ha bisogno di conoscere la posizione angolare dell'albero motore)

2) Regolazione di spazio nel CNC ( il CNC per funzionare ha bisogno di conoscere le posizioni degli assi )

Il problema della cinghia dentata è in realtà un falso problema; anche nell'autovettura se non metti la benzina non parte.

Una cinghia rotta è un argomento da MANUTENZIONE, non da PROGETTAZIONE

Livio, però potremmo provare ad inventare il loop semichiuso, nel nostro settore si sente molto la mancanza di qualche grossa novità !!

Modificato: 10 gennaio 2007 da walter.r

[Livio Orsini]

Livio, però potremmo provare ad inventare il loop semichiuso, nel nostro settore si sente molto la mancanza di qualche grossa novità !!

Tempo addietro un'azienda aveva inventoto il ...."back up tiepido". Non è uno scherzo, lo denominavano in questo modo sulle loro specifiche. Esiste da sempre il back up freddo, quello usuale che si fa con sistema non attivo in controllo; poi è arrivato il back up caldo: il sistema continua a controllare l'impianto mentre esegue il ripristino delle condizioni precedenti ad un crash o ad altro inconveniente. Il back up tiepido era un back up freddo ma eseguito senza l'intervento di un operatore.

Potremmo fare qualche cosa di simile per i controlli a loop semichiuso....

[walter.r]

...."back up tiepido

[misterbazza]

X walter: la mia fresa funziona benissimo, la posizione dei carri viene determinata dal segnale Z che è l'unico che il cnc controlla. Perciò lui sa dove è la posizione iniziale dei carri e quindi può determinare i limiti di corsa.

In effetti se scolleghi il cnc dai driver, lui sul pannello operatore ti fa vedere che le quote si muovono senza darti nessuna anomalia ma ovviamente i motori non si muovono. Lui manda un treno di impulsi, i driver lo ricevono e lo convertono in moto. Gli encoder sui motori fanno capo solo ai driver a parte il rimando per lo Z. E' solo il driver digitale che si preoccupa di controllarsi attraverso l'encoder.

Per quanto riguarda il loop semichiuso, ho citato quello che mi ha detto personalmente un tecnico Fanuc: loro intendono un loop semichiuso quando gli encoder ritornano direttamente al cnc, chiso quando gli encoder passano prima dai driver e poi ritornano al cnc. altro non so

[walter.r]

Scusa, ma credo che tu stia facendo un po' di confusione.....

Il segnale di Z serve al CNC solo per sapere dov'è la posizione di zero, e OK anche per i finecorsa.

Ma se scolleghi i drivers da CN, come fa LUI a farti vedere le quote ?? E' magico ???

I casi sono due: o stai usando degli stepper, e allore vedi le quote che il CN CALCOLA, non quelle reali, oppure tutto il discorso non sta in piedi.

O mi vuoi dire che il CN invia in digitale le quote ai drivers e POI loro vanno in posizione ???

In tal caso ( possibile ) non potrai fare interpolazioni e comunque la quota letta sul CN non potrà essere reale.

Per quanto riguarda Fanuc, non mi pronuncio, non conoscendo.

Lascio la parola in proposito al nostro amico Piero Azzoni.....

[Livio Orsini]

Walter sai cosa succede? Un tecnico con idee confuse e terminologia particolare tenta di spiegare come funziona la macchina ad una persona che nulla sa di controllo assi e controlli in generale. Questo è un risultato tipico.

Probabilmente il sistema funziona in questo modo.

Il controllo assi traduce posizione, velocità e accelerazione in un treno d'impulsi dove la frequnza corrisponde alla velocità ed il numero degli impulsi alal posizione da raggiungere. Per ogni impulso generato ne deve tornare uno dall'encoder; il motore è comandato fino a che la differenza non è zero. E' un sistema che usava già 35 anni fa, o forse più (sono troppo vecchio ).

Sono parecchi costruttori ad usare questo sistema. Mitsubishi, ad esempio, nei suo PLC ha una scheda posizionatore basata su questa tecnica. Se l'accoppi con un servo della stessa casa hai realizzato un bell'asse.

E' evidente che se scolleghi il CNC dal driver, essendo il CNC un oggetto stupido, crede di andare in quota perchè lui invia i segnali di riferimento, quindi ti mostra la posizine che s'incrementa. QUello che è assurdo è che non ci sia un segnale di ritorno dal driver che segnali "driver in movimento" ed un altro che segnali "driver OK". Io spero che si tratti solo di un non corretto utilizzo del mezzo, altrimenti dovrei pensare che anche un serio costruttore come Fanuc sia andato a donne di facili costumi

Però questa tecnica è ad anello chiuso. Il semichiuso è un'idiozia di qualcuno che non sa bene cosa sia un anello di regolazione. CHe l'anello lo chiuda il driver o lo chiuda il cnc non ha importanza. Lo può anche chiudere un computer posto nel centro spaziale di Huston; si tratta sempre di anello chiuso.

Modificato: 12 gennaio 2007 da Livio Orsini

[walter.r]

Ciao Livio, sul fatto che il loop di posizione sia chiuso da qualche parte, non ci piove, altrimenti le precisioni centesimali di cui ci parla misterbazza non le ottieni sicuramente.

Lavoro da più di 25 anni con i CNC, e sinceramente non mi sento di considerare "stupido" un CNC.

Conosco il tipo di interfacciamento di cui parli, ma NON E' lo standard ...

E non è quello usato normalmente sulle macchine utensili.

Qualunque CNC decente, degno di questo nome, VUOLE leggere le quote assi, tramite encoder reale, simulato, riga ottica, etc...., ma li vuole vedere !!

Se ad un CNC serio scolleghi il trasduttore di posizione, va in allarme in 1 millisecondo !!

Il nostro amico dice che la sua fresa "... non perde un passo...", per questo ho pensato che potesse aver usato degli stepper comandati da un posizionatore ( non mi sento di chiamarlo CNC, il CNC è un'altra cosa...) con il loop di posizione richiuso sul suddetto drive stepper. Se così fosse, succede quello che dici tu, cioè il "CN" non si accorge se l'asse si è davvero mosso oppure no.

Inoltre il nostro amico ha detto che "... un tecnico Fanuc gli ha parlato di anello semichiuso.." , non ha detto "..la mia fresa monta un Fanuc....." .

Sarebbe meglio che misterbazza chiarisse un po' che componenti ha usato per la sua fresa, non credi ???

[Livio Orsini]

Lavoro da più di 25 anni con i CNC, e sinceramente non mi sento di considerare "stupido" un CNC.

No Walter non intendevo dire che il CNC è una macchina "stupida", ma solo quel CN.

Anche nel caso che ho citato ad esempio (Mitsubishi) pur trattandosi di controllo asse con PLC, e non certo di CNC, se, per un motivo qualsiasi, l'asse non si muove anche se comandato, trascorso il tempo di WD inpostato, il PLC scatena la sequenza di allarme.

Comunque tutte le macchine sono, per loro natura stupide. Il grado di stupidità è inversamente proporzionale al grado di intelligenza del progettista e dell'applicatore.

[walter.r]

non intendevo dire che il CNC è una macchina "stupida", ma solo quel CN.

OK, scusa Livio , non avevo inteso correttamente il tuo pensiero.

Però a questo punto sono proprio curioso di sapere di che apparecchio si tratta ........

[Piero Azzoni]

bisogna distinguere i tecnici che sono tecnici dai tecnici commerciali che sono ...(censura)

il loop semichiuso eà probabilmente un parente degli inverter semivettoriali

cio' detto

un loop e' aperto quando lancia un segnale di controllo, di regolazione o di posizione e da' per scontato che lo stesso venga realizzato da cio' che sta a valle

un loop e' chiuso quando il sistema regolante riceve una retroazione che confronta costantemente ed in tempo reale (per meglio dire in tempo relativamente reale in relazione al tempo del processo) che il risultato della regolazione sia consono alle sue aspettative, se non lo e' procede ulteriormente nella correzione in maniera piuà precisa

questo a prescindere da quale sia il vandor in gioco, qualsiasi altra considerazione eà' un'invenzione nel senso negativo del termine

[walter.r]

Benvenuto Piero , sentivo la tua mancanza in questa discussione.

Ti chiedo: esiste una apparecchiatura Fanuc che funziona nel modo descritto da misterbazza ??

[felix]

Buongiorno a tutti

Entro in questa discussione per cercare di spiegare come un cnc Fanuc gestisce gli encoder o sistemi di misura lineari:

1 Sistema "SEMI CLOSED" (definizione Fanuc), l'asse è retroazionato dall' encoder montato sul motore, encoder che è collegato all'azionamento dell'asse tramite cavo seriale e comuni con il cnc tramite Bus a fibra ottica denominato FSSB

2 Sistema "FULL CLOSED" (definizione Fanuc), ha le stesse cose del sistema sopra descritto e in più ha una sistema di misura esterno (riga ottica o encoder rotativo) collegato ad un interfaccia (SDU), che raccoglie tutti i sistemi esterni ed è collegata al cnc tramite lo stesso Bus in fibra ottica degli azionamenti, uno dei vantaggi di questo sistema è nella migliore precisione di posizionamento in quanto l'anello di posizione è chiuso sul sistema di misura esterno, mentre quello di velocità è sempre su quello interno.

3 Esiste un terzo sistema che è sempre definito "FULL CLOSED" ma utilizza solo il sistema esterno che espleta entrambe le veci di posizionamento e velocità, ed è utilizzato quando sono presenti motori lineari o torque motor.

Questo a in grandi linee il sunto di tutto.

E' superfluo dire che indipendentemente dal nome dato dal costruttore tutti i sistemi sopra riportati sono ad anello chiuso, e che il cnc monitorizza in tempo reale sia il feedback che la connessione fisica del sistema esterno e interno.

Rimango in attesa di sapere con che sistema Misterbazza pilota la sua fresa.

Saluti a tutti e complimenti al Sig. Orsini seguo sempre con molto interesse i suoi interventi.

Felix

[walter.r]

Grazie, Felix , per il tuo intervento.

In attesa di sapere da misterbazza qual'è la sua configurazione, ipotizzo che sia la prima da te indicata, cioè quella "SEMI CLOSED".

Se così fosse, è vero che il CNC non si accorge che sono stati scollegati i drive, e che quindi lui crede di muovere una macchina che in realtà non si sta muovendo ??

Perchè se così fosse sarebbe possibile anche il contrario, il che mi pare un po' pericoloso........

[felix]

Ciao Walter.r

No non è assolutamente vero, ti posso assicurare che se ne accorge e ci rimane anche molto male.

La connessione fisica è monitorizzata in tempo reale e un eventuale sconnessione provoca un allarme immediato provocando l'immediato arresto dell'asse, il feedback di posizione è invece soggetto ad una soglia di errore, naturalmente più è grande la soglia più posso avere differenza tra la posizione reale dell'asse e quella calcolata, quando questa differenza (servo error) supera il valore impostato nella soglia ( o soglie, sono più di una) si ha un allarme di servo error.

Ciao

Felix

[walter.r]

OK, Felix , quindi è un CNC " SERIO " , come immaginavo.

Difficile fare andare bene una macchina utensile senza certe caratteristiche....!!

A questo punto, rimane il mistero.

Cosa avrà utilizzato misterbazza ??

Ai posteri l'ardua sentenza...

[Livio Orsini]

Benvenuto Felix, da quanto scrivi sembra tu sia aggoirnato sui sitemi Fanuc, costruttore che ho sempre considerato tra i migliori nel campo del controllo assi e CNC.

Al di là della semantica particolare, presumo adottata per semplicità interna, rimane il fatto che i controlli assi Fanuc si comportano come si deve

Che il sistema detto "Full closed" abbia prestazioni migliori in precisione di posizione è dovuto al fatto che usa l'encoder motore per reazionare velocità e posizione del rotore, mentre la riga ottica, o altro trasduttore, misura la posizione effettiva dell'asse, indipendentemente dai giochi della trasmissione.

Anch'io mi associo alla generale curiosità di sapere quale sistema ha usato "misterbazza"

[misterbazza]

ammazza,sto via un attimo e si scatena la tempesta.

Allora. il discorso fanuc era in relazione al loop chiuso, aperto, semichiuso. Dato che avete messo in dubbio la definizione di semichiuso ho citato quello che mi ha detto un tecnico fanuc.

Non ho mai asserito di aver montato un fanuc, anche perchè non me lo posso permettere su una fresa che tengo in garage e poi, probabilmente, non saprei neanche installarlo da solo:)

Ho usato questo sistema www.great-cnc.com che costa na cicca e per adesso va bene e il suo onesto lavoro lo fa egregiamente. I driver sono quelli digitali GTAS e dal connettore AJ3 il cnc preleva solo OZ+ e OZ-. Il driver viene comandato con pulse e dir.

Riporto in sintesi quello che ho già detto in un'altra discussione a scanso di equivoci: riparo macchine utensili tradizionali da 20 anni, il garage è accessibile solo a me e conosco bene i rischi che questo sistema comporta. Volevo passare al mondo cnc con poca spesa e ottenere un risultato che fosse proporzionale a quello che devo fare, cioè ciappini; si ciappini ma al centesimo.

Modificato: 15 gennaio 2007 da misterbazza

[Livio Orsini]

Me pareva! E' il solito cinese

E cosa poteva essere un CNC che se il drive non si muove non se ne accorge

Continuiamo a montare robaccia. Se usavi un controllo con dei motori stepper forse spendevi meno ed era più sicuro. Baha

[walter.r]

Ciao, misterbazza, finalmente si è svelato il mistero....

Mi pareva che non poteva essere Fanuc.

Però, gli assomiglia molto ( esteticamente..intendo ).

Hanno copiato il look dei vecchi CNC Siemens e Fanuc.

Per quanto riguarda la soluzione tecnica di pilotaggio degli assi, tieni presente che se usa "Pulse+Dir" e richiude l'anello di spazio all'interno del drive, beh..... insomma....succede che il CNC non sa dove si trova la macchina.

E basta che perda un "Pulse" che ti canna la quota...

E basta che si scolleghi il "Dir" che la macchina va dalla parte opposta...

Sono felice per te che ti funzioni, personalmente non mi fiderei molto....

[misterbazza]

Livio, hai perfettamente ragione, è il solito cinese ma per un privato farsi un fanuc ritengo sia proibitivo. E quando lo ammortizzo?

Comunque, questo sistema lo usa anche la Festo che è tedesca ed ha un certo nome. Un buon sistema stepper occidentale con gli stessi Nm costa moto di più.

1) Regolazione di velocità nel driver ( un brushless per funzionare ha bisogno di conoscere la posizione angolare dell'albero motore)

Adesso lo so che mi prendo un'altra sdentata: credo che questa affermazione non sia del tutto vera. ci sono brushless sensorless come il motore che muove l' HD nei nostri pc oppure come questi http://www.jonathan.it/ita/ita_priv/produc...=Elettrici&.

Grazie a tutti, siete stai preziosi come al solito.

[walter.r]

1) Regolazione di velocità nel driver ( un brushless per funzionare ha bisogno di conoscere la posizione angolare dell'albero motore)

Beh, allora se vogliamo essere pignoli diciamo : " Un driver per motore brushless che permetta di realizzare un servo con controllo di posizione ed avente una coppia superiore a 0,001 Nm e che abbia caratteristiche adatte ad essere montato su una macchina utensile con precisioni >= 0,01 mm deve avere un trasduttore di posizione angolare "

Ci sono i motori sensorless, ma non li puoi mettere su una macchina utensile e lavorare a CN .....

Ad esempio, sugli elettrodomestici......

I motori brushless, usualmente utilizzati nei robot industriali e nelle macchine utensili, vengono oggi impiegati anche negli elettrodomestici (e.g. lavatrici, compressori frigoriferi, pompe di lavastoviglie).

Tali motori, dal punto di vista dell'effecienza e del rapporto peso/potenza, sono superiori a quelli tradizionalmente utilizzati nel mondo degli elettrodomestici. D'altra parte, però, il controllo dei motori brushless risulta più complesso e, poichè esso necessita di sensori di posizione per il controllo della commutazione della corrente nelle fasi del motore stesso, risulta di particolare interesse (e di non facile soluzione) il problema della generazione di coppia motrice sufficientemente regolare a partire da sensori economici o in assenza totale di tali sensori.

Ma su una lavatrice un motore non deve poter girare a 0,1 RPM con coppia nominale.

Le esigenze sono molto diverse. Il sensorless può STIMARE la posizione dell'albero, ma se vuoi precisione assoluta, la devi poter LEGGERE. Capito la differenza ??

Modificato: 15 gennaio 2007 da walter.r

[Livio Orsini]

Io comunque preferirei montare un vecchio CNC ocidentale o giapponese di recupero, mgari grosso, ingombrante ed esteticamente non bello, ma che funzioni in sicurezza, piuttosto di una ciofeca cinese che non sa se il motore sta girando sul serio o se fa finta .

Poi ti auguro che il tuo CNC ed i tuoi driver funzionino sempre...

Se FESTO monta quel tipo di CNC vuol dire che anche FESTO è passata ad esercitare il meretricio . Poi tedesco non è necessariamente sinonimo di qualità. Porcherie ne fanno anche loro; non tutte le ciambelle riescono con il buco, anche a costruttori serissimi.

Per i brushless vale quaello che vale per gli asincroni. Puoi effetture un controllo vettoriale a loop aperto, lavorando con la posizione del rotore stimata. Se non serve un preciso controllo di coppia, con erogazione di valori di coppia anche a velocità prossime allo zero, si lavorare sensorless. Detto questo, se necessita effetture un posizionomento, è sufficiente usare un trasduttore di posizione sell'asse. Può essere una soluzione valida per alcune applicazioni.