Brushless "fermo In Coppia" Con Sinamics S120

[uncas]

Salve a tutti, questo è il mio primo messaggio.

Per un'applicazione ho la necessità di pilotare un motore brushless con azionamento Siemens Sinamics S120.

E' richiesto un controllo in coppia.

Essendo alle prime armi, ho una domanda forse piuttosto banale.

L'applicazione prevede che, in determinate condizioni, il brushless debba rimanere fermo continuando ad esercitare una determinata coppia.

Come si ottiene questo comportamento solitamente?

Nel caso specifico del Sinamics S120 esiste un apposito comando?

Vi ringrazio.

[ken]

solitamente e non solo con l'inverter che hai tu si da riferimento di velocità nella direzione che deve avere la forza e si limita la coppia.

[uncas]

Grazie per la risposta.

Intendi che dovrei utilizzare un controllo in velocità ed impostare come riferimento 0 giri/min?

Il tipo di applicazione purtroppo richiede necessariamente un controllo in coppia.

[Livio Orsini]

Si può benissimo lavorare solo in coppia dando un riferimento di coppia ed escludendo il riferimento di velocità.

Però dipende molto da come è fatta l'applicazione.

Perchè non descrivi la macchina? Se non dai dei dati precisi puoi ricevere solo risposte generiche.

[uncas]

Ciao, certamente.

Si tratta di una linea per il tessile, in cui ci sono 2 brushless da controllare in coppia.

Il primo brushless deve gestire una stazione di accumulo al termine della quale c'è una cella di carico.
(in parole parole il brushless muove dei cilindri aumentando/diminuendo la quantità di materiale presente nell' accumulo.)
Devo regolare la coppia del brushless per ottenere la tensione di set point dalla cella di carico.
C'è poi 1 fine corsa oltre il quale i cilindri movimentati dal brushless non devono andare.

Pertanto dovrei arrestare il brushless nella posizione di fine corsa e non farlo muovere fino a nuovo comando.

Per non dilungarmi troppo non descrivo la funzione del secondo brushless, eventualmente lo farò poi.

Grazie della disponibilità.

[ken]

no, intendo dare riferimento diverso da zero in direzione della forza e limitare la coppia massima dell'inverter. dare velocità serve a saturare l'anello di velocità in modo da creare una coppia. se devi tensionare del materiale come puoi farlo se non muovi il motore?

come dice Livio puoi anche omettere il controllo di coppia senza dare riferimento di velocità, li dipende dall'inverter e sopratutto da come intendi realizzare la cosa. sarà poi il sistema a dare velocità per ottenere una certa coppia.

visto che hai delle celle di carico vuol dire che il tuo sistema dovrà essere ad anello chiuso.

riguardo i sinamics puoi scaricare i manuali da internet e leggere bene il controllo di coppia. ci sono anche degli esempi solitamente sui manuali.

[Livio Orsini]

Per prima cosa la tensione sul materiale quel brushless la ottiene tirando o frenando?

Comunque se hai una cella di carico te ne puoi fregare bellamente del controllo di coppia. Fai una regolazione di velocità con reazione da cella di carico; è un classico.

Se vai alla sezione didattica (link nella firma), sottosezione eelttrotecnica, trovi il mio tuturial sulle regolazioni dove problemi simili a questo sono stati affrontati e risolti.

[uncas]

Buongiorno e grazie per le risposte.

provo ad allegare uno schemino per cercare di spiegare meglio l'applicazione.

http://it.tinypic.com/r/250l8wz/8

Abbiamo svolgitore -- accumulo -- avvolgitore.

I 2 cilindri movibili dell'accumulo sono trainati dal brushless tramite una catena.

In alto è posizionato un finecorsa che, quando impegnato, deve fermare l'avvolgitore (controllato dal cliente).

All'uscita dell'accumulo c'è una cella di carico.

L'idea è quella di eseguire 2 controlli:

1) sulla posizione dell'accumulo tramite un sensore che legge la sua posizione. In sostanza un PID che gestisce lo split di velocità tra avvolgitore e svolgitore per fare in modo che l'accumulo raggiunga la posizione desiderata.

2) sul tiro misurato dalla cella di carico, agendo sulla coppia del brushless (che devo comandare per l'appunto in coppia).

Per tornare alla domanda iniziale:

quando l'avvolgitore si ferma per il cambio bobina, lo svolgitore non si arresta e l'accumulo sale.

Nel momento in cui l'accumulo tocca il finecorsa, come faccio a tenere il brushless fermo in quella posizione e a non farlo proseguire oltre?

Grazie

[Livio Orsini]

L'idea è quella di eseguire 2 controlli:

Se non vuoi avere problemi di instabilità devi separare un poco le cose.

La macchina che ha schematizzato, così come è assomiglia ad uno stracannaggio per ispezione o per riduzione di pezzatura.

Questo tipo di controlli si son sempre fatti usando un accumulo passivo. Ovvero l'accumulo si comporta come un ballerino e la sua posizione determina la differenza di velocità dell'avvolgitore. Ovviamnete il peso viene compensato tramite cilindri di spinta ad aria compressa cos' che il tiro sul materiale sia quello voluto. In altri termini se il sistema pesa, ad esempio, 100 kg e si vuole avere un tiro di 10kg i cilindri devono dare una spinta equivalente a 90 kg. Cosa abbastanza facile da ottenere regolando la pressione tramite valvole proporzionali.

Sarebbe meglio usare il brushlesse per motorizzare un traino intermedio invece dll'accomulatore.

Se invece no si vuole o non si può mutare l'architettura della macchina devi separare le due regolazioni.

Schematizzando.

• Lo svolgitore deve lavorare da freno con riferimento di velocità pari a zero e limite di coppia stabilito attraverso un controllo ad anello aperto in "servodiametro".
• L'avvolgitore viene regolato in velocità, dando un riferimento di velocità pari alla velocità di linea. Su questo riferimento si mette la correzione ottenuta da un PID che ha come reazione la misura di tiro eseguita dalla cella di carico. Attenzione. Se il rapporto diametri è abbastanza ridotto, 1:3 max, può andar bene un regolatore così semplificato. Altrimenti bisagna anche agire almeno sul feed forward.

Per il controllo di posizione dell'accumulatore.

Presumo che l'accomulo di materiale debba essere usato per poter cambiare subbio senza fermare del tutto la linea, quindi durante la normale lavorazione rimarrà fermo in una determinata posizione.

La cosa migliore sarebbe l'adozione di un freno meccanico, perchè con il solo motore avrà sempre un leggero pendolamento sulla posizione, pendolamento esasperato dai giochi della trasmissione a catena.

Per portarlo in posizione, e tenercelo, c'è poco da fare: devi realizzare un anello di posizione controllando il motore in velocità. Ammesso, e non concesso, che il sistema possa sopporate ri leggeri pendolamenti durante la fase di lavoro normale, i veri problemi nascono nella fase in cui si sfrutta il amgazzino per il cambio.

Ammettiamo di voler cambiare lo svolgitore vuoto, sfruttando l'accumulo di materiale.

Normalmente l'accomulatore è passsivo, si blocca il materiale in ingresso con l'accumulo tutto basso. L'avvolgitore continua ad avvolgere facendo salire l'accomulatore, come fosse un ballerino. La tensione sul materiale è costante ed è uguale al peso non compensato, come ho descritto in precedenza.

In questo caso invece dovresti dare al brushless un riferimento di velocità per far salire l'accumulo, limitando al coppia ad un valore tale che compensi parzialmente il peso dell'attrezzo in modo da mantenerela necessaria tensione del materiale.

Il rischio, tuttaltro che remoto è che i due regolatori, quello del'avvolgitore e quello dell'accumulatore si influenzino a vicenda con conseguenti instabilità, anche gravi.

Vi siete cercati proprio una bella grana. Auguri.

[uncas]

Grazie Livio,

sei stato molto chiaro.

Dopo aver letto tua spiegazione avrei una domanda: quando parli di rapporto di diametri (bobina) 1:3, a quali diametri fai riferimento precisamente?

Grazie

[Livio Orsini]

Diametro minimo e diametro massimo. Se hai il nucleo con diametro 0.3m ed il diametro massimo di 1m hai rapporto 1:3 di diametro e, conseguentemente, rapporto 3:1 di velocità angolare per mantenere la velocità del amteriale costante; anche la coppia varia in rapporti 1:3 per mantenere il tiro costante. Se hai 1kg di tiro sul materiale avrai una coppia all'albero motore di 0.5 kgm a diametro massimo e 0.165 kgm circa al diametro minimo.

[Livio Orsini]

Dimenticavo puoi anche provare ad usare il motore per scaricare il peso del magazzino. Dai un riferimento di velocità a salire, poi dai un limite di coppia pari alla differenza di forza tra tensione e forza peso equivalente a tutto il dispositivo.

Esempio.

Tiro sul materiale voluto 10 kg, peso totale dell'accumulo 100 kg equivalenti ad un coppia all'albero di 100 Nm. Dai un riferimento di coppia pari a 90 Nm, il tiro che mantien in equilibrio il sistema equivale ad un peso esercitato di 10 kg.

E' un po' meno stabile del sistema con pisto ada aria compressa, ci sono anche i giochi della trasmissione, ma con un poco di pazienza si riesce a metterlo a punto per avere una condizione di lavoro decente.