Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Synchronizacja prędkości dwóch silników

szyno 14 Kwi 2011 02:17 6728 11
  • #1 14 Kwi 2011 02:17
    szyno
    Poziom 11  

    Witam.
    Potrzebuję zrobić układ zapewniający synchronizację prędkości liniowych dwóch silników. Silniki nie są na jednym wale, mają różne obciążenia, a prędkości kątowe będą różne (przekładnie i różne średnice "wałków"). Synchroniczne mają być prędkości liniowe.
    Rozważam rozwiązanie, gdzie napęd master to będzie silnik klatkowy + falownik + enkoder, a napęd slave - serwo. Dodatkowo układ slave ma mieć możliwość wprowadzenia offsetu (stałą wartość) względem mastera ustawianego doraźnie (możliwość zmiany w każdym momencie). Potrzebuję jakiegoś układu, który to wszystko zgra, najchętniej bez sterownika zewnętrznego, ale obawiam się, że to się nie uda, dlatego rozważam zrobienie tego sterowania na PLC (choć nie wydaje mi się to najlepszy pomysł). Mianowicie po stronie mastera jako sygnały wejściowe do PLC były by to sygnał zadający prędkość (potencjometr, ewentualnie panel) oraz enkoder, natomiast sygnał wyjściowy na falownik. W slave'ie sygnały wejściowe to sygnał z enkodera oraz sygnał offsetu (potencjometr, ewentualnie panel), a wyjściem - sterowanie serwem. Układ regulacji (PID) miałby być realizowany w PLC.
    Do enkoderów trzeba szybkie wejścia i obsługiwać je przerwaniami. Niestety nigdy nie korzystałem z tych funkcji i nie do końca wiem jak to obsłużyć, zwłaszcza aby pogodzić z PIDem, który powinno się realizować w stałym przedziale czasowym (wartość zadana porównywana z sygnałem sprzężenia zwrotnego - enkoder - różnica z tego na PIDa i dalej na falownik w masterze. Natomiast w slave'ie różnica między enkoderem master /jak wartość zadana/ + ewentualny offset a sygnał sprzężenia zwrotnego z enkodera serwo. Tu dodatkowo trzeba sygnał z enkodera mastera /wartość zadana/ przeskalować - inna prędkość liniowa układu slave niż master. Wdzięczny będę za pomoc i podpowiedzi w rozwiązaniu tego sterowania.
    No i jak wysterować serwo (poprzez szybkie wyjście)?
    Obawiam się jedynie, że czas pętli w PLC może wyjść za długi. Jakie czasy można przyjąć za akceptowalne - czy 2 ms są jeszcze do przyjęcia (mam wątpliwość)? A może jednak wymagane są czasu rzędu us, ale wtedy o układzie opartym o PLC można zapomnieć.
    Przy wykorzystaniu np. Simotion D czas pętli regulacji będzie krótszy, wydaje mi się, że lepszym rozwiązaniem dla tego układu było by poszukanie rozwiązań w tym kierunku (niekoniecznie Siemensa).
    Proszę o pomoc, podpowiedzi, rady.
    Pozdrawiam,
    Szymon

  • #2 14 Kwi 2011 03:21
    1988maciejt
    Poziom 13  

    Witam,

    A może, jeśli Kolega nie chce brnąć w elektronikę i w rosnące koszta, warto spróbować z przekładnią elektromaszynową? Mam na myśli wykorzystanie selsynów. W prawdzie połączone selsyny pracują w synchroniźmie (mają równe szybkości obrotowe), ale selsyn nadawczy może być sterowany poprzez przekładnię mechaniczną charakteryzującą się tym, że szybkosć obrotowa osi wyjściowej przekładni jest równa wymaganej szybkości obrotowej silnika "slave".

    Polecam także prostsze i tańsze niż enkodery i sterowniki PLC rozwiązania, na przykład układ realizowany na jakimś tanim mikrokontrolerze (lub nawet na zwykłych układach logicznych) - złożony z dwóch częstościomierzy, np. przetworników f/U, których sygnały wyjściowe, poprzez operację różnicy, wytwarzałyby sygnał błędu, który z kolei wykorzystany byłby do sterowania silnikiem podrzędnym (slave).

    Pozdrawiam wszystkich!

  • #3 14 Kwi 2011 06:55
    Jacek-Anovo
    Poziom 8  

    Zależy jak dokładnie potrzebujesz zsynchronizować te napędy i czy mają wykonywać pracę z dynamicznymi zmianami prędkości i kierunku obrotów (np. do przodu 50 obrotów- do tyłu 30 obrotów -stop - do przodu 30 obrotów).

    Opcją mogą być na przykład falownik z silnikiem ind. dający na wyjściu sygnał analogowy proporcjonalny do prędkości obrotowej.
    Oraz falownik z drugim silnikiem względnie serwonapęd, na wejście którego podawany jest sygnał analogowy odpowiednio skalowany,
    aby zachować synchronizację jakiej potrzebujesz.
    Możesz spytać np. w Lenze, w Strober.
    Ponadto Lenze pozwala na pracę w trybie serwo silników indukcyjnych na falownikach 8200 oraz ma wbudowaną sieć CAN pozwalającą na komunnikację.


    Pzdr
    J

  • #4 14 Kwi 2011 16:19
    Usunięty
  • #5 15 Kwi 2011 08:18
    krzysiul
    Poziom 18  

    Witam
    Potrzebne jest Ci aplikacja o nazwie wał elektryczny. Jeżeli chodzi o Lenze to proponowałbym przemienniki 9400 z modułami częstotliwości wiodącej. Co do napędów może tak być że master jest zwykłym asynchronem ze sprzężeniem (i najlepiej z wymuszonym chłodzeniem ale w tym przypadku mamy już praktycznie cenę silnika serwo) a slave lepiej żeby był po prostu silnikiem serwo. Jak najbardziej do osiągnięcia jest offset pomiędzy masterem a slavem. Regulator PID jest dostępny jako blok funkcyjny w 9400 więc najlepiej wtedy użyć tych wewnętrznych. Poza tym jest tam na tyle dużo dostępnych bloczków więc podejrzewam że może nawet obeszłoby się bez dodatkowego PLC.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Jacek-Anovo napisał:

    Ponadto Lenze pozwala na pracę w trybie serwo silników indukcyjnych na falownikach 8200 oraz ma wbudowaną sieć CAN pozwalającą na komunnikację.

    8400 ma te funkcje (tak dla jasności tryb serwo w 8400 HL to praca wektorowa ze sprzężeniem zwrotnym przy nieco poprawionym algorytmie ale dla silników asynch. Dopiero 8400 TL obsługuje silniki synchroniczne i trochę więcej rodzajów sprzężeń zwrotnych)

  • #6 18 Kwi 2011 02:15
    szyno
    Poziom 11  

    Witam.
    Dziękuję za zainteresowanie i przepraszam, że prze kilka dni nie odpisywałem.
    Selsyny wyeliminowałem z rozważań. Podobnie, nie widzę możliwości realizacji tego układu bez sprzężeń (enkodery), a same przetworniki f/U w przypadku silników asynchronicznych nie dają informacji o aktualnej prędkości, a to przecież ona ma być synchronizowana. Ponadto przetworzenie informacji ze sprzężeń zwrotnych i regulacja musi odbywać się w rozsądnym czasie, a tani mikrokontroler tego nie zapewni.
    Co do dokładności synchronizacji, to musi być ona na tyle duża, aby nie rozrywało (zrywało, przerywało) dość delikatnych materiałów typu folia, papier. Natomiast dynamika zmian prędkości, to generalnie zwiększanie bądź zmniejszenie zadanej prędkości, zmiany kierunku praktycznie nie występują (typu 30 obrotów w przód, 30 w tył, 30 w przód ... ), praca w zasadzie jednokierunkowa.

    Jacek-Anovo napisał:
    Opcją mogą być na przykład falownik z silnikiem ind. dający na wyjściu sygnał analogowy proporcjonalny do prędkości obrotowej.
    Rozumiem, że masz na myśli rozwiązanie, które na wyjście analogowe wyprowadza wartość powiązaną z wartością z enkodera, a nie z wyliczenia prędkości synchronicznej z zadanej aktualnie częstotliwości. Ja się spotkałem niestety jedynie z tą drugą opcją (wyliczona z prędkości synchronicznej).

    Dokładnie, aplikacja typu wał elektryczny (elektroniczny) to potrzebne rozwiązanie. Chodzi tylko o sposób jej realizacji. Wydaje mi się, że optymalnym rozwiązaniem byłyby dwa falowniki z kartami enkoderowymi. Prędkość mastera zadawana z potencjometru, a sprzężenie zwrotne z enkodera i jednocześnie ta wartość (aktualnej prędkości) zadawana jako wartość zadana do slave'a (np. poprzez spięcie komunikacją cyfrową falowników lub analogowo - sygnał proporcjonalny do faktycznej, aktualnej prędkości obrotowej /chyba jednak lepiej drogą cyfrową/), gdzie ją można odpowiednio przeskalować. No i w slave'ie sprzężenie zwrotne. Do tego miejsca wiem, że są falowniki z kartami rozszerzeń, które umożliwiają osiągnięcie czegoś takiego. Natomiast w układzie wymagana jest możliwość wprowadzenia ustawianego offsetu do slave'a. I tu nie wiem, czy są rozszerzenia do falowników które umożliwią to bez dodatkowego sterownika, choć po wypowiedziach skłaniam się ku wnioskowi, że tak. Generalnie najwygodniejsze wydaj mi się rozwiązanie, gdzie nie będzie wykorzystany osobny sterownik nadrzędny.

    Cytat:
    Falowniki wektorowe same zadbają o utrzymanie prędkości liniowej, przy zmianach obciążenia.
    Masz na myśli same poprzez wbudowane PIDy czy coś innego?

    Cytat:
    Realizacja w PLC to po prostu dwie zmienne typu real: Prędkość i Offset. Prędkość wysyłasz od razu do wyjścia analogowego 1, a składnik Prędkość + Offset do wyjścia analogowego 2 karty PLC. Rozwiązanie bardzo drogie i nieopłacalne.
    Czyli całą pętle regulacji pozostawiasz poza zewnętrznym sterownikiem PLC (w falownikach), a sterownik traktujesz jedynie jako zadajnik wartości (co w efekcie prowadzi do podwajania rozwiązań, szybkie karty w PLC i karty enkoderowe w falownikach). Natomiast ja miałem na myśli, w przypadku wykorzystania dodatkowego PLC, w nim stworzenie całej regulacji i wysyłanie na falowniki już konkretnych wartości, bez realizacji w falownikach sprzężeń. Stąd moje pytanie odnośnie pogodzenia PIDa z obsługą przerwań z szybkich wejść (enkoderów).
    Natomiast co do ceny, to ten układ czy też będzie wykorzystywał dodatkowy zewnętrzny sterownik PLC czy też nie i tak nie będzie tani.

    Natomiast dlaczego slave jako serwo? Ponieważ obawiam się, że silnik klatkowy nie nadąży, choć opcja z silnikiem klatkowym na pewno byłaby tańsza.

  • #7 27 Kwi 2011 13:24
    1222722
    Usunięty  
  • #8 27 Kwi 2011 18:03
    Usunięty
  • #9 28 Kwi 2011 07:58
    krzysiul
    Poziom 18  

    Cytat:
    W falownikach wektorowych oraz w falownikach typu U/f ...

    A jaki to ma związek z omawianym tematem (wałem elektrycznym) ? :)

  • #10 28 Kwi 2011 10:09
    Tips_Senior
    Poziom 8  

    Własnie realizuje takie zadanie. Całością steruje sterownik CP1E OMRON, master to napęd serwo oraz falownik V1000 z silnikiem indukcyjnym (wszystko oprócz silnika też Omron).
    Sterownik CP1E mimo kompaktowej budowy oraz niskiej ceny ma 2 wyjścia impulsowe o maksymalnej częstotliwości pracy 32 kHz oraz jedno wejście analogowe o rozdzielczości 8 bitów.

    Zrobiłem tak:
    1. Prędkość jest podawana z panelu (który i tak jest w maszynie) w m/min i przeliczana przez sterownik na odpowiednie częstotliwości wyjściowe. W oprogramowaniu sterownik ten, ma gotowe funkcje realizujące takie zadania wraz rampą. W Twoim przypadku możesz użyć wejścia analogowego.
    2. Pierwsze wyjście impulsowe steruje pracą serwo co daje bardzo dokładną stabilizację obrotów i precyzyjną realizację "rampy".
    3. Drugie wyjście impulsowe steruje częstotliwością zadaną falownika (slave) bez pośrednictwa sygnałów analogowych. To nie pomyłka, falownik V1000 ma możliwość sterowania częstotliwością zadaną za pomocą wejścia impulsowego (oznaczonego RP). Dzięki tej sztuczce falownik staje się takim "mniej dokładnym servo" w zupełności wystarczającym do zadań o których piszesz. W moim wypadku to jeszcze ciepłe profile PVC, też bardzo podatne na zerwanie. Jedyne na co trzeba zwrócić uwagę to szybkość narastania i opadania rampy w falowniku. Ja ustawiłem je na "zera", a funkcje rampy realizuję w PLC synchronicznie z Serwo.

    Układ ten pozwala na pełna kontrolę nad dynamiką ruchów. Np. zmianę offsetu w biegu realizuje przez krótkotrwałe obniżenie lub podniesienie prędkości slave bez zmian w prędkości master. Co więcej falownik V1000 ma jeszcze wyjście impulsowe pozwalające na podłączenie kolejnych działających synchronicznie napędów.

    Pozdrawiam i życzę powodzenia w realizacji.:D

  • #11 19 Maj 2011 00:06
    darekplc
    Poziom 12  

    krzysiul napisał:
    Witam
    Potrzebne jest Ci aplikacja o nazwie wał elektryczny. Jeżeli chodzi o Lenze to proponowałbym przemienniki 9400 z modułami częstotliwości wiodącej. Co do napędów może tak być że master jest zwykłym asynchronem ze sprzężeniem (i najlepiej z wymuszonym chłodzeniem ale w tym przypadku mamy już praktycznie cenę silnika serwo) a slave lepiej żeby był po prostu silnikiem serwo. Jak najbardziej do osiągnięcia jest offset pomiędzy masterem a slavem. Regulator PID jest dostępny jako blok funkcyjny w 9400 więc najlepiej wtedy użyć tych wewnętrznych. Poza tym jest tam na tyle dużo dostępnych bloczków więc podejrzewam że może nawet obeszłoby się bez dodatkowego PLC.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Jacek-Anovo napisał:

    Ponadto Lenze pozwala na pracę w trybie serwo silników indukcyjnych na falownikach 8200 oraz ma wbudowaną sieć CAN pozwalającą na komunnikację.

    8400 ma te funkcje (tak dla jasności tryb serwo w 8400 HL to praca wektorowa ze sprzężeniem zwrotnym przy nieco poprawionym algorytmie ale dla silników asynch. Dopiero 8400 TL obsługuje silniki synchroniczne i trochę więcej rodzajów sprzężeń zwrotnych)


    Wał elektryczny odnosi się tylko do silników indukcyjnych z uzwojonym rotorem nie ma nic wspólnego z falownikami

  • #12 19 Maj 2011 07:58
    krzysiul
    Poziom 18  

    darekplc napisał:

    Wał elektryczny odnosi się tylko do silników indukcyjnych z uzwojonym rotorem nie ma nic wspólnego z falownikami

    Skoro tak uważasz :).
    Ogólnie istnieje coś takiego jak aplikacja "Electronic gearbox (Electrical shaft)"
    Synchronizacja prędkości dwóch silników

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME