Gruppo Intermittore Vs Azionamento - Come fare a sostituire un intermittore

[alberto rosso]

Gentili frequentatori del forum, prima di tutto un saluto e un augurio di buon anno.

Volevo sottoporvi un quesito da novellino del mondo degli azionamenti: mi trovo a dover modificare un dispositivo posizionatore a quattro bracci ortogonali e rotanti azionato da un motore asincrono trifase collegato tramite riduttore ad un gruppo intermittore a camme. Contemporaneamente lo stesso motore mi aziona un manovellismo che comanda il moto alternato delle attrezzature che agiscono sui pezzi caricati sui bracci rotanti.

Purtroppo il sistema, seppur ottimo e collaudato, è troppo rigido a causa della presenza dell'intermittore e della intrinseca impossibilità a cambiare la legge di movimento dell'albero in uscita.

Ora io mi trovo a dover poter variare il tempo di pausa e di trasferimento mantenendo le quattro stazioni a 90° a seconda delle condizioni di lavoro senza dover stravolgere tutto il macchinario.

La mia idea per risolvere il problema era di utilizzare un brushless con azionamento per fare il posizionamento dei bracci e un motoriduttore asincrono di taglia inferiore all'originale per comandare il manovellismo che comanda gli attrezzi mobili. Il mio problema sta nel come fare a mantenere il sincronismo tra i due movimenti pur variando la legge di spostamento dei bracci tra una stazione e l'altra a seconda del tipo di lavorazione.

Saluti e grazie in anticipo a chi vorrà aiutarmi.

Rosso Alberto

[Pietro Buttiglione]

battezziamo il tuo probl: CAMMA ELETTRONICA.

Lo puoi risolvere con due H/W diversi:

1) un brushless che abbia al suo interno qs. performance...

2) un controllore dedicato che esegue il profilo a camma.

Quale e' il tuo interfaccia uomo/macchina??

ciao

pietro

[alberto rosso]

Quale e' il tuo interfaccia uomo/macchina??

L'elettronica di controllo è un PLC S7-200: CPU226 con pannello TP170A.

Saluti.

Rosso A

[Pietro Buttiglione]

quindi penserei ad un brushless che includa la funzione camma e che comunichi col tuo PLC.

Potremmo parteciparci le relative esperienze sui prodotti disponibili:

Siei

Lenze

Eurotherm

e chi piu' ne ha piu' ne metta!

ciao

pietro

[alberto rosso]

Prima di tutto scusa per il ritardo nella risposta.

In sostanza, se ho capito bene, io avrei il motore asincrono in continua rotazione che trascina un encoder. Tramite PLC o direttamente sull'azionamento andrei a collegare questo encoder che mi va a dare il consenso al movimento a step che mi interessa.

Ho capito bene?

Ciao.

A Rosso.

[Livio Orsini]

In sostanza, se ho capito bene, io avrei il motore asincrono in continua rotazione che trascina un encoder. Tramite PLC o direttamente sull'azionamento andrei a collegare questo encoder che mi va a dare il consenso al movimento a step che mi interessa.

I motori brushless devono avere un encoder o, meglio, un resolver calettato sull'albero; questo dispositivo è indispensabile per conoscere la posizione del rotore. Se viene usato un resolver il convertitore genera comunque anche un ecoder virtuale.

Alcuni convertitori hanno già integrato un'opzione detta camma elettronica. Se esamini le marche suggerite da Pietro dovrest trovare un convertitore dotato di questa opzione. Sicuramente il brushless SIEI ha anche integrato un piccolo PLC, anche se la sua programmazione è meno immediata della normale programmazione di un PLC.

[Pietro Buttiglione]

rileggendo Livio mi sono riletto tutto il 3D...

Guarda che se il rapporto pausa/trasferimento ti va bene costante...

o detto altrimenti, se vuoli aumentare il tempo di pausa e non te ne frega se

aumenta anche quello di trasferimento... basta aggiungere un banale, stracomunissimo,

oramai svaccatissimo INVERTER!!!

ciao

pit

[alberto rosso]

Intanto sempre grazie per le risposte.

Guarda che se il rapporto pausa/trasferimento ti va bene costante...

o detto altrimenti, se vuoli aumentare il tempo di pausa e non te ne frega se

aumenta anche quello di trasferimento... basta aggiungere un banale, stracomunissimo,

oramai svaccatissimo  INVERTER!!! 

Orpolina! Sarebbe bello, ma ho la necessità di poter variare il tempo di trasferimento (in genere di ridurlo al limite per una questione di ingombri fisici degli attrezzi fissati sul rotore rispetto agli utensili che si muovono alternativamente) indipendentemente dalla velocità di movimento degli utensili. In più però i due movimenti devono essere collegati da un controllo di velocità "master" che fa accelerare o rallentare tutto il sistema mantenedo il sincronismo impostato tra i due movimenti.

Credo a questo punto di essermi incasinato abbastanza.

Saluti.

ARosso

[Mario Maggi]

Caro Alberto,

anche per te, invece delle sole parole, metti giu' graficamente i due movimenti e assegna le variabili.

Ci capiremo tutti e si arriva ad una soluzione.

Ciao

Mario

[alberto rosso]

Ok. Ce l'ho fatta. Ho trovato il tempo per fare uno schemino dell'applicazione. Mi scuso se non è in scala.

cliccate su "schema_intermittore.jpg"

A grandi linee il sistema attuale è questo:

Il motore comandato da un inverter (Siemens 420 - 0,75 KW) e gestito da PLC (S7-200) aziona due sottosistemi:

1- il gruppo intermittore che effettua una rotazione della piattaforma porta pallet su quattro stazioni;

2- un sistema di manovellismi (non disegnato per semplicità) che muove in maniera "sincrona" alla piattaforma i gruppi di prelievo , di lavorazione e scarico secondo un moto alternato.

3- un albero con delle camme che azionano degli attuatori pneumatici e dei servizi accessori sempre in fase con i gruppi di cui al punto 2.

Partiamo dal presupposto che il sistema è collaudatissimo e funziona in maniera egregia, ma il massimo di regolazione che ho è la regolazione della velocità del motore principale che mi aumenta o diminuisce i colpi al minuto della macchina (variano da 20 a 70 pz/min).

La mia necessità è di poter variare anche il rapporto sosta/rotazione della tavola porta pallet mantenendo il sincronismo con i movimenti al punto 2 e 3.

Per quanto riguarda il punto 3 ho pensato di risolverlo con un encoder su un albero che mi fa un giro ogni ciclo macchina e utilizzare un ingresso veloce per realizzare una serie di camme elettroniche (non ho enormi problemi di dinamica e necessità di correzione di anticipi vista la velocità comunque modesta del sistema).

Il mio problema è come aumentare la flessibilità del sistema senza complicarlo troppo. Tanto per capirci: non posso mettere anche dei brushless sui porta utensili per questioni economiche e di ingombro.

Spero di "essermi capito" a sufficienza. Vi ringrazio già adesso per l'aiuto e comunque per l'attenzione dimostrata fino ad ora.

Saluti.

Rosso Alberto

[Pietro Buttiglione]

calma e gesso...

qs. 3d dimostra come e' facile scantonare.. mica si parla di patate, dove la specializzazione si riduce a:

- rosse x chips

- gialle x arrosti al forno

- bianche x pure..

Nello specifico x cambiare il rapporto Tarresto/Ttraslazione DEVI buttare via il tuo intermittore e:

- o ne comperi uno nuovo a rapporto fisso..

- o se vuoi la liberta' di scelta del rapporto stesso lo devi sostituire con un normale riduttore,

a cinghia dentata o epicicloidale.

Veniamo adesso alle lavorazioni accessorie:

anche qui, prima di cantonare, se hai i tempi e le modalita' di lavorazione sufficienti

considera in primis di asservirli alla posizione della tavola, magari con proximity.

Ultima imbeccata: se proprio vuoi fare sincronizzazioni tipo camme ricorda che lo slave

andrebbe quello piu' 'piccolo', a minor inerzia.... quindi NON la tavola che puoi lasciare

con inverter...

ciao

pietro

[alberto rosso]

Orpolina. Forse "mi sono capito" male... non volevo scantonare.

Patata rossa: io voglio svincolarmi dall'intermittore, sia perchè ho un rapporto pausa/traslazione fisso, sia perchè costa uno sproposito. Per questo che sto cercando di capire come utilizzare un azionamento o chi per esso.

Patata gialla: il disegno non è completo (mea culpa mea culpa mea magnissima culpa), ma i tre sottosistemi che ho citato sono tutti collegati meccanicamente tramite biellismi e rinvii vari ad un solo motore (quello disegnato per intenderci) quindi le traslazioni seguono cinematiche fisse e non modificabili a meno di stravolgere la macchina.

Patata bianca: Io pensavo, visto che attualmente la macchina è ragionata "sul giro", pensavo di avere come master un asincrono sotto inverter di taglia inferiore che mi gestisce la traslazione dei porta utensili secondo lo schema attuale di manovellismo e mi trascina in rotazione un encoder che posso utilizzare come "indice angolare" per fare compiere la rotazione alla tavola quando voglio (e nel tempo che decido a seconda del formato del pezzo da lavorare), nonchè, tramite PLC, gestirmi le azioni accessorie come se avessi un albero a cammes.

Saluti, Alberto Rosso

[Pietro Buttiglione]

non vale! tu vuoi TUTTE le patate insieme

comunque da come la hai descritta tieni presente:

- x te non cambia niente fare il master la tavola e slave un asservimento

o vice-serva.. quindi rinnovo il consigli a master la tavola x la sua inerzia:

in qs. modo sulla tavola puoi usare inverter + encoder master..

Poi x l'asservimento usa un brushless con due ingressi encoder completo di

albero elettrico interno ed il gioco e' fatto.

pietro

[alberto rosso]

E chi non vorrebbe tre patate contemporaneamente (anche se l'azionamento ne supporta una sola per volta...)

La faccenda è chiara nella sua condizione generale anche se mi risulta oscura (sicuramente per la mia scarsissima conoscenza nel campo e forse per dei miei preconcetti errati) la necessità di montare un brushless su un albero che attualmente gira a velocità costante e un AS3f+inverter sul movimento che io devo controllare con più precisione e sul quale devo andare ad agire con rampe e tempi diversi.

A parte il discorso più che sensato dell'inerzia non riesco a vedere come realizzare materialmente il tutto (intendo come cablaggi e come controllo PLC)

Una precisazione: partendo dal fatto che la soluzione proposta sia quella più corretta, considerato che la tavola sarà sicuramente asservita da un motoriduttore o da una trasmissione a cinghia, con il semplice inverter vettoriale+encoder devo prevedere un freno di stazionamento sulla tavola per mantenere la posizione ed eliminare i giochi della trasmissione o il sistema inverter vettoriale/encoder può tenere ferma la tavola come se fosse un azionamento di un asse CN?

Ancora grazie per dare retta a un "niorante come a me".

Alberto Rosso

[Livio Orsini]

Io la penso al riguardo come Pietro.

Comunque fermo restando che il master deve essere sempre il motore con maggior carico inerziale, anche la soluzione con asincrono ed inverter vettoriale potrebbe funzionare. Uso il condizionale perchè non ho fatto verifiche sui tempi di risposta; tieni presente che, generalmente, un brushless è più pronto di un asincrono. Comunque se usi un asincrono con inverter vettoriale retroazionato, potrebbe anche non essere necessaria la frenatura meccanica. I vettoriali con retroazione controllano perfettamente il motore anche a velocità zero.

Il freno meccanico potrebbe essere necessario per motivi di sicurezza. Questo devi giudicarlo tu che conosci la macchina.

[Pietro Buttiglione]

mi risulta oscura (sicuramente per la mia scarsissima conoscenza nel campo e forse per dei miei preconcetti errati) la necessità di montare un brushless su un albero che attualmente gira a velocità costante

hai detto che non ti vanno piu' bene i rapporti Ton/Toff della tua tavola??

-------> quindi devi buttarla via ed usare un riduttore.

Quando avrai il riduttore... puoi ancora viaggiare a velocita' costante??

that is the question (or the misunderstanding )

pietro

[alberto rosso]

Intanto mi scuso per la lentezza con cui mi ripresento a leggere questo thread che, al di là delle apparenze, mi interessa non poco.

Now, about the misunderstanding.

Forse non mi sono spiegato bene, ma il sig. Orsini ha centrato il punto e, correggetemi se sbaglio, a questo punto potrei anche fare a meno dell'azionamento e fare tutto con due motori 3ac di cui uno (il master, vettoriale retroazionato) collegato alla tavola che fa l'avanzamento a step e un altro (lo slave, anche semplicemente V/F) che gira in continuo e mi aziona i biellismi.

Benissimo.

Adesso però qualcuno mi dica come fare in maniera pratica la cosa perchè non riesco nemmeno ad immaginarmi come gestire la cosa con il mio S7-226.

Insisto, sono sicuramente vittima dei miei preconcetti in materia. Almeno datemi un minimo di bibliografia a cui attingere per risolvere il problema.

Grazie di nuovo e saluti a tutti.

Alberto Rosso

[Livio Orsini]

Adesso sono io a non capire. Bene per il primo motore con inverter. Ma il secondo ?

che gira in continuo e mi aziona i biellismi.

Cosa vuoi fare? Vuoi asservirlo in velocità al master in un controllo tipo asse elettrico? Ed eventualmente quale è la gamma dei rapporti tra i due? Quale è la precisione che intendi ottenere o che ti necessita? In funzione di questi dati si può dare un eventuale consiglio

Da ultimo, ma non meno importante, come te la cavi a maneggiare lo S7-226?

[alberto rosso]

Con il buon s7-200 me la cavo abbastanza bene. Poi sicuramente la cosa è soggettiva e altrettanto sicuramente non c'è limite al meglio.

PEr quanto riguarda il secondo motore si ritorna al problema di partenza, ovvero a come è costruita attualmente la macchina: un solo motore sotto inverter che gira in continuo e aziona due cinematismi: uno a biella-manovella che comanda gli utensili e uno a intermittore che mi comanda la rotazione a passo della tavola.

Al momento quindi i movimenti sono sincronizzati meccanicamente e conseguentemente molto precisi.

I due movimenti devono essere "legati" secondo una fase macchina che attualmente è data dal giro dell'albero d'ingresso dell'intermittore. Lo zero macchina è con gli utensili a fondo corsa. Dopo un certo angolo di rotazione dell'albero di cui sopra inizia la rotazione della tavola che adesso è vincolata a una rotazione di 120° dell'albero di entrata dell'intermittore (mentre io devo poterla ridurre).

Chiaramente quando vado ad aumentare la velocità del motore mi aumenta la velocità di traslazione degli utensili e la velocità di rotazione della tavola, ma le fasi non devono cambiare.

Forse ragionando in termini di fase angolare si riesce a capire di più la cosa, o forse sono io che non riesco a spiegarmi correttamente.

Saluti e grazie, Alberto Rosso

[Livio Orsini]

Forse ho capito. Provo ad esporre succintamente i termini per verificare se tutto quadra.

Primo motore ruota con velocità che può essere variata, la velocità del secondo motore deve mantenere un rapporto costante con la velocità del primo. Inoltre la movimentazione degli utensili è legata ad un ben preciso angolo della tavola. Quindi sono necessarie due funzioni: sincronismo di velocità (albero elettrico) e camma elettronica. In teoria il sistema è realizzabile, resta da analizzare il dettaglio dei tempi. Tieni presente che con la serie 200 non si scende al di sotto dei 10 ms di temporizzazione. Poi bisogna calcolare il tempo di elaborazione.

Tanto per fare un esempio pratico. La funzione albero elettrico, con campionatura a 10ms e un master con un solo slave, viene elaborata in circa 3 ms (caso pessimo). Poi c'è l'asservimento della camma.

[alberto rosso]

Ok. Ci siamo. Non avrei saputo dire meglio.

Per quanto riguarda i tempi al momento attuale si lavora con una velocità di lavoro di circa 40 pezzi/min, quindi la mia "camma" che mi da la fase della macchina gira a 40 g/1'. Facendo due conti rapidi la traslazione al momento si svolge in circa 0,5 secondi e potrei avere necessità di ridurla a 0,4 secondi nella peggiore delle ipotesi.

Il problema di velocità che tu poni si riflette nel sincronismo tra i due assi? (Partiamo dal presupposto che non ho grande esperienza di gestione di assi elettrici)

Diciamo ancora che non sono vincolato in maniera ferrea al s7-200. Il mio è un tentativo di mantenere una continuità con i modelli precedenti di macchina per quanto possibile e restando in un certo budget. Ovvio che se il poveraccio non ce la fa più si passa alla serie 300 con quello che serve.

Grazie ancora.

Alberto Rosso

[Livio Orsini]

Diciamo ancora che non sono vincolato in maniera ferrea al s7-200.

Saggia idea quella di normalizzare un tipo di PLC, senza rincorrere continuamente le mode e le ispirazioni contingenti.

Rimane il problema di verificare se la capacità di elaborazione è sufficiente.

Diciamo che la tua camma compie una rivoluzione completa in 666,666 ms. Ora dipende un po da come hai organizzato il sistema. Presumo che il motore della tua tavola non giri a 40 rpm, non ricordo se hai descritto il motore della tavola, ma ammettiamo che sia un 4 poli e che giri a 1500 rpm max (tanto p.e.), con una riduzione 1:37 circa. Se hai un encoder sul motore, e lo devi avere per forza se vui fare l'albero elettrico, avrai che i 360 gradi della camma corrispondono a 37*N, dove N è il numero di impulsi/giro dell'encoder. Puoi usare l'impulso di zero per resettare lo HSC del 226, poi presetti lo stesso HSC con un numero di impulsi pari all'angolo di intervento della camma e, raggiunta la comparazione lo HSC ti genera un'interrupt. nella routine di interrupt gestisci il lavoro della camma. Se hai una sola comma non è molto pesante. Poi ti fai u timer di sistema che genera un interrupt ogni 10ms (campionamento giusto per un asse elettrico). La gestione dell'asse, feed forward più PID più funzioni accessorie, ti assorbe 3ms-5ms; allunghi questo tempo di uno o due ms per la gestione della camma e ottieni, caso pessimo, un'occupazione della CPU del 70%; in altri termini ti avanzano 3 ms ogni 10 per gestire tutto il resto del programma. Ti bastano? Se si non hai problemi. Nota che i conti li ho fatti molto a spanne, anche perchè non conosco tutta la macchina.

Spero di averti dato una traccia utile.

Per l'asse elettrico leggi il mio tutorial sulle regolazioni, il link lo trovi nella sezione didattica o nella discussione in evidenza nel forum dei COntrolli e Regolazione.

[alberto rosso]

Spero di averti dato una traccia utile.

Traccia utile? Ma è fantastico. Adesso mi devo smazzare bene il tuo tutorial.

La mia paura è che rischio di non avere sufficiente tempo CPU per gestire il tutto.

Se ho capito bene questa situazione che mi hai prospettato prevede l'utilizzo di due inverter V/F. Chiaramente se utilizzo un brushless e un azionamento digitale che mi fa già da asse elettrico e camma ho risolto il problema.

Altra soluzione potrebbe essere di utilizzare due CPU master-slave in cui una gestisce l'interfaccia con l'operatore e la periferia della macchina, mentre l'altra si occupa solamente della gestione degli azionamenti?

Per intanto grazie mille per il prezioso aiuto.

Sono sicuro che ci risentiremo quando avrò letto bene la documentazione.

Ciao.

Alberto Rosso

[alberto rosso]

Aggiornamento... Per la serie non c'è mai fine.

Pensavo di aver trovato la quadra, ma ora mi esce un problema di carattere puramente meccanico e concerne i giochi introdotti dall'inevitabile riduttore che devo interporre tra motore e tavola. Un buon riduttore mi introduce un gioco tale da comportare uno scostamento di circa 0,3 mm sul bordo della tavola. La mia domanda ora è la seguente: è sufficiente un encoder sulla tavola per "tenere in posizione" la medesima considerato che mi sto indirizzando verso la soluzione con l'inverter vettoriale retroazionato?

Poi: sempre parlando di inverter vettoriali, che marca si può prendere in considerazione per gestire un posizionamento di questo tipo? Ci va una architettura particolare per gestire una sorta di camma o tutti sono equivalenti sotto questo aspetto?

Grazie di nuovo e saluti a tutti.

[Pietro Buttiglione]

io declino... vedo tropppo Rosso

pb