Два частотника и два вала. Синхронизация Опции

[meister1024]

Здравствуйте, уважаемые знатоки.
У меня вот такой вот случай.
Имеется диффузионная установка. У нее два вала (шнека) идут параллельно друг
другу в общем корпусе. Большие и длинные. С каждой стороны этой установки стоит
двигатель 75кВт с частотником от ABB ACS800.
С одной стороны один двигатель соединен через редукторы жестко с обоими валами.
С другой стороны другой двигатель соединен через дифференциал и редукторы с
другими концами тех же самых двух валов. Т.е. один двигатель крутит оба вала с
одной стороны, другой двигатель крутит оба вала с другой стороны.

Нужно обеспечить синхронное вращение этих валов и нужно не допустить скручивания
вала относительно своей оси.

Пока планируем связать частотники по системе ведущий-ведомый с помощью
оптоволокна. В абб есть такая функция. Будем надеятся что этого возможно хватит
для нашей задачи. Но еще есть мысль с помощью ПЛК сравнивать текущую скорость
вращения валов и угол поворота между ними. Возможно нужен энкодер. С энкодерами
дела вообще никогда не имел. Имею только теоретические знания. Кроме энкодеров
есть идея поставить индуктивные датчики, реагирующие либо на зубцы на шкивах
валов, либо на ролики в цепи, либо еще что-то.

Ну вот собственно, хочется узнать как лучше реализовать все вот это.
Если энкодер, то полагаю что абсолютный. Но вот как с ним общаться контроллеру я
пока не совсем представляю. Разные виды сигналов, разные энкодеры... Я так понял
один из самых распространенных вариантов это протокол SSI. Но я не знаю как его
подцепить к ПЛК. У ПЛК скорее всего не будет возможности поставить спец модуль
для подключения энкодера.

В общем, посоветуйте. Примерную картинку прилагаю, чтобы нагляднее было.

[meister1024]

Здравствуйте, уважаемые знатоки.
У меня вот такой вот случай.
Имеется диффузионная установка. У нее два вала (шнека) идут параллельно друг
другу в общем корпусе. Большие и длинные. С каждой стороны этой установки стоит
двигатель 75кВт с частотником от ABB ACS800.
С одной стороны один двигатель соединен через редукторы жестко с обоими валами.
С другой стороны другой двигатель соединен через дифференциал и редукторы с
другими концами тех же самых двух валов. Т.е. один двигатель крутит оба вала с
одной стороны, другой двигатель крутит оба вала с другой стороны.

Нужно обеспечить синхронное вращение этих валов и нужно не допустить скручивания
вала относительно своей оси.

Пока планируем связать частотники по системе ведущий-ведомый с помощью
оптоволокна. В абб есть такая функция. Будем надеятся что этого возможно хватит
для нашей задачи. Но еще есть мысль с помощью ПЛК сравнивать текущую скорость
вращения валов и угол поворота между ними. Возможно нужен энкодер. С энкодерами
дела вообще никогда не имел. Имею только теоретические знания. Кроме энкодеров
есть идея поставить индуктивные датчики, реагирующие либо на зубцы на шкивах
валов, либо на ролики в цепи, либо еще что-то.

Ну вот собственно, хочется узнать как лучше реализовать все вот это.
Если энкодер, то полагаю что абсолютный. Но вот как с ним общаться контроллеру я
пока не совсем представляю. Разные виды сигналов, разные энкодеры... Я так понял
один из самых распространенных вариантов это протокол SSI. Но я не знаю как его
подцепить к ПЛК. У ПЛК скорее всего не будет возможности поставить спец модуль
для подключения энкодера.

В общем, посоветуйте. Примерную картинку прилагаю, чтобы нагляднее было.

[Pawel]

У вас же уже стоит дифференциал, он и будет синхронизировать валы по нагрузке, сравнивать токи и ввести перекрестную связь по токам, энкодер можно поставить для точного контроля и поддержания скорости. А конторллеры и прочее по моему лишнее.

[Сергей Валерьеви...]

Да и мне кажется, ПЛК тут лишние..
Можно былоб поставить энкодера на валы приводов, причем 1 энкодер на 1ПЧ для поддержания частоты вращения, а уже с платы энкодера транзитом импульсы на вход второй платы энкодера на 2ПЧ, как сигнал задатчик. а энкодер 2 для поддержания необходимой частоты вторым АД. Абсолютный не пойдет, вам же не путь считать...Инкрементальный нужен. На ЧП КЕВ есть для этого свои платы..А во как у АВВ с этим дело, не знаю..

[Михайло]

Блин, я в чистой механике не секу... Мне одному кажется, что дифференциал в данном случае больше вреден, чем полезен? Вы с одной стороны ставите задачу синхронизации, а с другой - дифференциации........

Нужно обеспечить синхронное вращение этих валов и нужно не допустить скручивания
вала относительно своей оси.

И этот момент... Хм... Мне кажется, что это вы гонитесь за двумя зайцами, которые бегут в разные стороны, а нога при этом всего одна.

[Михайло]

Ошибка выбора такой механики заключается в следующем: у первого двигателя момент передается на валы неравномерно, а у второго двигателя пополам в силу дифференциала - это уже создает условия для скручивания валов.
Допустим первый двигатель имеет момент M1, который делится на k* M1 и (1-k) * M1, а у второго двигателя момент M2, который делится на 0,5*M2 и 0,5*M2. Условия нескручивания валов: k*M1=0,5*M2 и (1-k) * M1=0,5*M2, откуда k=0,5. Но k никому не обязался быть равным 0,5!

Сообщение отредактировал Михайло - 21.6.2012, 20:03

[Сергей Валерьеви...]

Нда, что то тут с дифференциалом и ПЧ намудренно..

[meister1024]

Доброе утро)
Михайло, вот у меня самого схожие мысли если честно)
Мне тоже кажется, что дифференциал будет тут только мешать. Он бы помог наверно если бы не было никаких ПЧ, выравнивал бы валы при разных нагрузках с какой то дискретностью (я это так понимаю).

Мешать скручиваться валам относительно своей оси (т.е. мешать обгонять одному концу вала другой конец того же вала) я думаю здаесь должна связь ведущий-ведомый между двумя ПЧ. А вот как избежать рассогласования углового положения между валами я, честно говоря, пока не до конца понимаю(((

Не знаю, заметил ли кто или нет, но мне кажется что даже если бы у меня стояли энкодеры, и если бы я знал текущее угловое положение валов в любой момент времени, то что мне с ним делать??? Поднять/опустить частоту на каком-либо ПЧ?? но ведь ПЧ крутит ОБА вала сразу, т.е. рассогласование может сохраниться, и даже дифференциал хоть может и избавит от излишнего напряжения (в механическом смысле), но проблемы углового рассогласования не решит как мне кажется((

[poludenny]

Нужно обеспечить синхронное вращение этих валов и нужно не допустить скручивания
вала относительно своей оси.

Синхронное вращение обеспечивается редуктором М1, недопущение скручивания обеспечивается распределением момента между М1 и М2.

Т.е. ПЧ М1 работает в режиме укорости, с аналогового выхода ПЧ1 берём сигнал момента и заводим на ПЧ2, работающий в режиме управления моментов. Этим мы добиваемся уравнивания моментов между двигателями.


Насчет дифференциала чето мозги запутались ))

[meister1024]

Механику не я выдумывал. Я проектировщик по АСУ. Механику, видимо, старую, когда там еще не было никаких ПЧ на этих движках, хотят тамошние заводчане срастить с ПЧ, энкодерами и прочим, так сказать, ноу-хау))

Можт попросить их выкинуть этот дифференциал, если возможно? Но это наверно не решит всех проблем...

[meister1024]

Синхронное вращение обеспечивается редуктором М1, недопущение скручивания обеспечивается распределением момента между М1 и М2.

Т.е. ПЧ М1 работает в режиме укорости, с аналогового выхода ПЧ1 берём сигнал момента и заводим на ПЧ2, работающий в режиме управления моментов. Этим мы добиваемся уравнивания моментов между двигателями.


Насчет дифференциала чето мозги запутались ))

Так то оно так, дифференциал поможет наверно в уравнивании моментов. Но как только дифференциал сработает, один вал сдвинется по углу относительно второго на какой-то угол. Т.е. произойдет рассинхронизация по углу, и таким макаром один шнек наедет на другой когда нибудь

[poludenny]

Так то оно так, дифференциал поможет наверно в уравнивании моментов. Но как только дифференциал сработает, один вал сдвинется по углу относительно второго на какой-то угол. Т.е. произойдет рассинхронизация по углу, и таким макаром один шнек наедет на другой когда нибудь

Рассинхронизация по углу не произойдет, валы же механически первым редуктором вращаются синхронно.


Да, и еще, момент на двух шнеках не обязательно должен быть одинаковым. Момент определяется нагрузкой (материалом) в шнеке. Момент должен быть одинаковым на конце и на начале одного шнека.

Сообщение отредактировал poludenny - 22.6.2012, 11:22

[meister1024]

Рассинхронизация по углу не произойдет, валы же механически первым редуктором вращаются синхронно

А вообще наверно да...

Ну и что же получается? я типа ни чем не могу тут помочь, кроме как настроить мастер-слейв на частотниках?

Было бы больше возможностей, если валам придавали бы вращение независимые движки и ПЧ и редукторы. Но вот так вот есть как есть

Сообщение отредактировал meister1024 - 22.6.2012, 12:23

[Михайло]

Было бы больше возможностей, если валам придавали бы вращение независимые движки и ПЧ и редукторы. Но вот так вот есть как есть

О чем и речь: зайца два, а нога одна.

И по поводу недопущения скручивания валов: на самом деле это не задача регулирования положения, это задача регулирования крутящего момента. Если моменты на обоих концах валов будут одинаковыми, то валы никогда не будут перенапряжены. Как Вам подсказывают: момент двигателя М1 надо передать на привод М2 и "повторить" усилие в режиме мастер-слейв. Посмотрите функционал droop control, предназначенный для этого.
Данная механика неспособна на независимое управление крутящими моментами со стороны двигателя М2. Замена редуктора с дифференциалом на простой редуктор тоже не поможет. Надо два двигателя и два редуктора на вторых концах валов.
Синхронизация же валов - это зависит от конструктива редуктора М1 и требований к точности синхронизации. И вопрос: синхронизация углов поворота или скоростей?

[Pawel]

Ребята почитайте букварь по принципу работы дифференциального редуктора и всё сразу будет ясно, особенно по перераспределению моментов на валах. По механике проект сделан правильно и грамотно.

[Михайло]

Гугл не знает, что такое "дифференциальный редуктор"

[SVKan]

Гугл не знает, что такое "дифференциальный редуктор"

Зато знает, что такое дифференциал.
И его вполне достаточно. Даже если поставить один частотник и регулировать им скорость вращения только одного двигателя, то, в разумных пределах, все равно все будет работать нормально.

[Михайло]

Ну вам же сказали, что дифференциал бесполезен, ибо:

момент на двух шнеках не обязательно должен быть одинаковым. Момент определяется нагрузкой (материалом) в шнеке. Момент должен быть одинаковым на конце и на начале одного шнека.

а вы заладили уравнивать моменты на шнеках.

[SVKan]

Ну вам же сказали, что дифференциал бесполезен, ибо:

а вы заладили уравнивать моменты на шнеках.

Вы же сами сказали, что ничего не понимаете в механике...
Это частотник здесь нафиг не нужен, ибо дифференциал и так сделает все что требуется. Автомобили ездят с чистыми дифференциалами без всяких частотников и никаких проблем у них не возникает. "Вывешивание одного колеса" в данной схеме не грозит...

[meister1024]

частотник я так думаю не столько для выравнивания моментов, а скорее для необходимости управлять частотой вращения этих шнеков по требованию техпроцесса

Кроме того, можт я чего то не понимаю, но мне кажется что дифференциал когда будет выравнивать эти моменты он рассогласует шнеки по углу, и они рано или поздно наедут друг на друга. А это нам никак не надо. Вот еще в чем проблема то, а выровнять по моменту эт я думаю еще полбеды

[Михайло]

Вы же сами сказали, что ничего не понимаете в механике...
Это частотник здесь нафиг не нужен, ибо дифференциал и так сделает все что требуется. Автомобили ездят с чистыми дифференциалами без всяких частотников и никаких проблем у них не возникает. "Вывешивание одного колеса" в данной схеме не грозит...

Давайте будем рассуждать: в автомобиле дифференциал выравнивает моменты на двух разных валах, которые он позволяет вращать с разной скоростью. Здесь же необходимо вращать два разных вала с одинаковой скоростью, а выравнивать моменты надо не на двух валах (как в автомобилях), а на двух концах одного вала. Механика в этом вопросе оказалась проще, чем я думал...

[SVKan]

Хотя да, если там используется обычный дифференциал на конических шестеренках, то есть косяк в такой схеме...
Дифференциал позволяет только перераспределять скорости на входе и выходе. Суммарная скорость с двух сторон остается неизменной.
Если мы имеем два двигателя с немного разной скоростью вращения, то получится фигня. Один движок будет все время пытаться немного разогнать валы, а второй притормозить...
Имеем повышенную нагрузку на движки и всю механику (шестеренки и что там еще).

Если "дифференциал" допускает некоторое проскальзывание, то будет все работать нормально.

[meister1024]

Мне вот думается что если наладить по моменту ведущий-ведомый на частотниках, то они выровняют момент на разных концах валов все таки и дифференциал тут не понадобится. Или я не прав?

Я смотрю никто не обращает внимания на второй мой вопрос: будет ли здесь иметь место рассогласование валов относительно друг друга по углу поворота? и как с ним бороться?

хотя вроде кажется что если опять же эта система ведущий-ведомый на ПЧ будет работать нормально то возможно никакого рассогласования по углу и не будет... хотя наверно из-за дифференциала одни вал может повернутся относительно другого?

[Pawel]

Уже всё сказано и написано, а вы всё гадаете , повернется- не повернется, не совсем ясно что у вас за система, дифференциалов сколько? два или один. Проект интересный, почему кто-то за вас должен его делать.

[SVKan]

Мне вот думается что если наладить по моменту ведущий-ведомый на частотниках, то они выровняют момент на разных концах валов все таки и дифференциал тут не понадобится. Или я не прав?

Я смотрю никто не обращает внимания на второй мой вопрос: будет ли здесь иметь место рассогласование валов относительно друг друга по углу поворота? и как с ним бороться?

хотя вроде кажется что если опять же эта система ведущий-ведомый на ПЧ будет работать нормально то возможно никакого рассогласования по углу и не будет... хотя наверно из-за дифференциала одни вал может повернутся относительно другого?

Да не смогут они разбежаться. Одинаковая скорость жестко задана как минимум одним из приводов через редуктор(ы).
Да и со второй стороны наверняка тоже. Дифференциал наверняка один между движком и редуктором/редукторами...

[Михайло]

Я смотрю никто не обращает внимания на второй мой вопрос: будет ли здесь иметь место рассогласование валов относительно друг друга по углу поворота? и как с ним бороться?

1. Почему возникло требование по рассогласованию углов, а не скажем, требование по рассогласованию скорости? Что за техпроцесс?
2. Какое рассогласование допустимо?

[meister1024]

to Pawel:
никто Вас не просит делать за меня что-то. Делать в любом случае мне а не Вам. Я лишь хотел услышать мнение возможно более опытных людей, лучше соображающий в механике. А может кто-то делал что то подобное. Я не думаю что мой случай настолько уникален. Услышать комментарии, может кто то ткнет в то место где могут быть наибольшие проблемы... как то так. А насчет того что что-то непонятно... мне тож не все понятно, я этого живьем еще не видел. Съездить и посмотреть пока нет возможности.

to Михайло:
техпроцесс - диффузионная установка, сахарный завод
важна и одинаковая скорость и угол

to all:
Да, я как то тоже согласен с тем что вся эта система имеет какую-то не совсем понятную механику.
думаю это потому что раньше там эта хрень работала без всяких частотников а теперь им захотелось их туда впихнуть. Мне вот кажется что лучше бы поставить еще 2 движка (т.е. по два движка на вал, с одной и с другой стороны), т.е. сделать как бы два независимых вала (ну по технологии то они зависимы вроде бы) и ими управлять

[BorisZV]

техпроцесс - диффузионная установка, сахарный завод
важна и одинаковая скорость и угол
Да, я как то тоже согласен с тем что вся эта система имеет какую-то не совсем понятную механику.
думаю это потому что раньше там эта хрень работала без всяких частотников а теперь им захотелось их туда впихнуть. Мне вот кажется что лучше бы поставить еще 2 движка (т.е. по два движка на вал, с одной и с другой стороны), т.е. сделать как бы два независимых вала (ну по технологии то они зависимы вроде бы) и ими управлять

Мысли вслух.
Ставили частотники на установки диффузии (замена ДПТ + всей системы управления). Не вникал в тонкости механики, где там какие дифференциалы, но по факту никакой сверхточности в синхронизации скоростей двигателей и уж тем паче в углах поворота не требовалось. Просто по принципу ведущий-ведомый связывались два частотника на валах - и в путь.
Штук 6 таких диффузионных установок (по 2 связки валов в каждой) отработали 2 сезона без проблем.

[Михайло]

Смысл диффузионной установки в равномерной подаче материала в состав?

[meister1024]

BorisZV, а система была такая же как я описал в начале? Т.е. один двигатель крутит оба вала с одной стороны и другой двигатель крутит оба же этих вала только с другой стороны? Может заказчик перегибает палку с точным регулированием скоростей и углов.

Михайло, не совсем я понял вопрос. Смысл диффузии, насколько я знаю, это вымыть сок из свекловичной стружки. Стружку шнеки гонят вверх а навстречу бежит водичка и вымывает сок из этой стружки.

Сообщение отредактировал meister1024 - 29.6.2012, 13:36

[BorisZV]

а система была такая же как я описал в начале? Т.е. один двигатель крутит оба вала с одной стороны и другой двигатель крутит оба же этих вала только с другой стороны? Может заказчик перегибает палку с точным регулированием скоростей и углов.

По-разному механика была, и с двумя двигателями на установку диффузии, и с четырьмя. Точно сейчас что-то никто уже и не вспомнит. Мы частотники и часть системы управления поставляли; управление техпроцессом диффузии другая фирма делала, они-то с механикой и разбирались.
Но инфа 100% - все работает в скалярном режиме, просто с синхронизацией по скорости. Никакого специального выравнивания моментов - просто контролируется, чтобы на связанные двигатели загрузка по току и мощности была одинаковой (в пределах допуска).