Добрый день.
Ситуация:
Нужно очень быстро (до 10 секунд) и очень точно разогнать два частотника, и поддерживать очень точно натяжение ленты.

ЧП1. Бабина с бумагой. Бумага тонкая, и очень легко рвётся.
ЧП2. протяжка бымаги.
Натяжение полотна контролируется токовым датчиком.
Натяжение нужно установить постоянным.

Собственно дилемма: на чём можно это реализовать?
У данфоса есть модуль синкпос, но может ли он поддерживать корректировку по показаниям аналогового датчика?
У шнайдера есть куча плат обработки сигналов с энкодеров на 61-71 альтивары, но ничего подобного синкпосу я не нашёл.
У дельты есть серия VFD-VE, очень вкусная по цене, но ничего похожего я тоже не нашёл...

Если же делать управление на базе ПЛК, то у каких частотников дела обстоят лучше с точки зрения скорости работы по модбасу и по аналоговым входам?

У Данфосс есть не только SynPos но и Center Winder (MCO352).
На крайний случай их можно попробовать совместить...

KEB Combivert, с инкодерами на двигателях - там это функция (синхронизация валов) заложена в привод, только мы еще не пробовали - лежат пока на складе

У меня передаточные числа на валах, и двигателя абсолютно разные.
Плюс - нужно учитывать натяжение полотна по сигналу 4-20.
Тут по моему даже данфосовский синкпос не помошник???

По моему это классическая задача поддержания постоянного усилия натяжения.
У нас есть подобная шняга мелкая для перемотки рулонов с этикеткой, там двигатель подающего барабана вообще крутиться в противоположную сторону без нагрузки, а нормальном режиме выполняет роль тормоза. На пружинном ролике стоит потенциометр, выдающий сигнал пропорционально усилию, и он с помощью несложной электроники обеспечивает натяжение......(движки пост. тока)
Как это реализоватьпри помощи двух типовых частотников - честно говоря сразу в голову не приходит - сложно получается
Жесткая синхронизация тут не катит. Диаметр рулона меняется, и момент и скорость подающего вала тоже должны меняться

Частотник размотки стоит на прижимном ролике, и разница в диаметре барабана значения не имеет.

Я бы попробовал сделать это на ATV31 и SMH2010. Должно получиться. Хотя, многое зависит от механики.
Вообще, магнитофон напомнило. В нём, если кто помнит, натяжение ленты реализовывалось фрикционами. В данном случае это разве не применимо?

Вариант решения задачи (взято из каталога на серию Fuji VG7). Отличие от сабжа лишь в отсутствии барабана winding-up.
ЧП2 - это Master.
ЧП1- это winding-off machine

Есть и более экономичный вариант. В новых сериях Fuji (FRENIC-Multi и FRENIC-MEGA) добавлен специальный ПИД-регулятор для систем натяжения.
Отличается от обычного в том, что регулируемой величиной является не само задание скорости, а отклонение скорости от заданного значения. Т.е. при включении этого ПИД-регулятора частотник использует два задания, задание скорости и задание натяжения.
На картинке приведена блок схема из инструкции. Она дана для системы с прижимным роликом до барабана (на рисунке не показан), однако для системы с роликом после барабана принцип работы аналогичен.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Для сабжа решение выглядит следующим образом:
Подается общее задание скорости на ЧП1 и ЧП2 с учетом передаточного коэффициента, при котором двигатели вращались бы синхронно для какого то промежуточного диаметра между максимальным и минимальным.
На ЧП2 подается только задание скорости.
На ЧП1 подается то же задание скорости (пропорциональное) и задание ОС натяжения 4-20 мА.
Таким образом ЧП1 будет в первую очередь отрабатывать заданное натяжение (при этом скорость конечно может отличаться от заданной).
Прелесть такого регулятора в том, что при изменении общей скорости ленты ЧП1 мгновенно отрабатывает это изменение (задание меняется для обоих приводов), а ПИД-регулятор отрабатывает натяжение и изменение диаметра.

Для наилучшей динамики и точности естественно желательны энкодеры для мгновенной отработки скорости. Но в принципе можно обойтись и без них (ПИД-регулятор у ЧП1 будет при этом отрабатывать дополнительно и погрешность в отработке задания скорости).

Прочитал все, что тут написали про регулирование натяжения... Натяжение - это усилие (момент), а все говорят о каких-то регуляторах скорости, заданиях скорости и ни разу никто о регулировании момента не заикнулся...

Пусть преобразователь частоты ПЧ1 управляет приводным двигателем, а ПЧ2 - тормозным. ПЧ1 должен регулировать скорость намотки, ПЧ2 - натяжение. ПЧ2 должен создавать усилие, направленное в сторону, противоположную вращению. ПЧ1 создает усилие такое, которое необходимо для того, чтобы преодолеть усилие натяжения (собственно это стандартная задача привода - компенсировать момент сопротивления). Таким образом задание скорости в условно положительном направлении и задание усилия в противоположном направлении не являются взаимно противоречивыми. При этом задача натяжения решается.


Вы описали именно ту систему, но немного неправильно. Вам нужно понять, что значит регулировать момент. Например, создать момент 100 Н*м - это не значит, что привод будет крутиться именно в сторону момента (тормоз не раскручивает барабан в противоположную сторону, он его просто тормозит). Самое главное, чтобы ПЧ2 не работал без ПЧ1, иначе будет именно так, как Вы написали про вращение в противоположную сторону.

2010 не хватит производительности процессора и частоты опроса аналоговых входов.
Я сделал это на овене 154 и 31 альтиваре. И з.....я с этим овеном...
Сейчас думаю как сделать лучше: та же схема на фаствеле, или же реализовать натяжение на самих частотниках.
Ну и смотрю в сторону поставить вместо 31 альтивара дельту серии VFD-VE, и организовать управление по модбасу. 31 альтивар медленно работает по модбасу, а по токовому сигналу как то.......
Ну и у этой дельты есть встроенный контур позиционирования, обработка данных с энкодера, можно было бы его использовать...
З.Ы.: я демал 71 альтивар, но ничего подобного данфосовскому синкпосу я у шнайдера так и не нашёл(

Кажется ОНО)))

Без энкодеров на разгоне будем рвать ленту. Тут они нужны без вариантов.

Нет. Барабан нужно раскручивать в ту же сторону. Если снизить скорость подающего барабана, то лента порвётся. Так что задача упрощается до поддержания одинаковой скорости ЧП с коррекцией по датчику и с учётом что передаточные числа не одинаковы

Так. Что-то я не совсем догоняю, что нужно.
Либо
А. РАЗОГНАТЬ с постоянным натяжением и дальше это натяжение поддерживать ( ну или менять по какому-либо закону )
Б. Разогнать абы как, лишь бы полотно не порвалась, а дальше мотать с натяжением.

Задача А решается только с помощью ведения по положению ( при высоких скоростях )
Задачу Б можно решить способами, описанными выше ( выход регулятор натяжения как добавка к заданию скорости )
Хорошо бы еще знать диапазон регулировки скоростей и насколько тянется материал.

Задача Б. При задаче А мы не сможем разогнать его быстро.
Диапазон регулирования скоростей - от 0 оборотов, до 50Гц на протяжке (где-то 40 на размотке)
Материал тянется очень плохо. Небольшая трещина на боковине бумаги, и при серьёзном натяжении она рвётся.

Что значит ведение по положению, передаточное число ведь меняется при изменении диаметра барабана? Как при этом используется сигнал с датчика натяжения?

Не меняется. Частотник размотки крутит прижимной ролик а не сам барабан

Ну у прижимного ролика то понятно, что не меняется а у барабана диаметр ведь меняется.
Т.е. отношение частоты вращения прижимного ролика к частоте вращения барабана не постоянно и изменяется с изменением диаметра барабана.

Я прекрасно знаю как регулировать момент, и еще, усилие натяжения и момент торможения строго говоря не одно и тоже. Как тут правильно заметили, скорость прижимного ролика подачи будет меняться в зависимости от диаметра подающего барабана, следовательно и момент сопротивления тоже, при постоянном усилии.
Двигатель может работать в режиме тормоза, как при обратном направлении вращения, так и в прямом, но с меньшим заданием скорости
(тогда он будет в генераторном режиме), естественно при ограничении момента на валу.

Посмотрите Vacon серия NXP там по моему даже решение для типографий есть!!!!

ЧП размотки, как я понял, это ЧП1, управлять через аналоговый вход от переменного резистора, ручка которого присоединена к рычагу натяжения. Необходимо только опытным путем подобрать время разгона и замедления, а также частоту. Теперь, какую бы частоту протяжки мы не устанавливали на ЧП2, ЧП1 будет его догонять (подстраиваться), что бы уравновесить натяжение.

Не порвется, ибо подающий привод регулирует момент торможения. Момент торможения не должен превышать усилия разрыва ленты. Для этого достаточно сформировать соответствующее задание на момент. Правда, есть одно "но". Его описал Pzotov:


Актуальность проблемы зависит от двух факторов:
- насколько сильно меняется диаметр намотки подающего барабана в процессе перемотки.
- насколько велика разница между усилием разрыва ленты и минимальным усилием (натяжением), которое нужно создавать для нормальной работы системы.

У АВВ ACS800 есть решение данного вопроса проктически в полном обьёме. Соединяешь 2 привода по оптике, как ведущий ведомый. Количество ведомых ограничено лишь характеристиками плат оптического расширения.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И далее регулируй натяжение полотна ПИД регулятором. Используеш датчик натяжения с выходом 4-20мА, програмно задаёшь необходимый уровень и поехоли.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Но как всегда есть но. Нужно рассматривать, как всегда конкретную систему, с её кокретными маховыми массоми (момент инерции ещё ни кто не отменял) и инжиниринг програмирования преобразователей должен быть на професиональном уровне. И ещё, если честно по отдельности системы работают точно "Ведущий-ведомый" на вагоноопрокидователе с жесткой сцепкой, а регулеровка натяжения на конвеере. Соединение систем вместе на практике не проверял.

задача для приводников, достаточно тиипичная, я бы рекомендовал всё таки обратиться к тем, кто уже решал подобную задачу... я знаю, что у данфосс есть, в том числе и в России. Мы делали намотку в режиме поддержания момента без обратной связи по моменту. Рабочий цикл ~10сек, цель - плотный рулон, но материал не рвать... при этом толщина материала разная. Энкодер нужен по любому...

Вы чего, коллеги?
Изначально речь шла о ТОНКОЙ бумаге, то есть моменты там не будут выше единиц ньютонов, а двигатель такого не наработает. Тут что-то типа муфты надо, скорее всего... И подтягивать ее пневмосигналом с регулятора, а на регулятор давать сигнал с датчика натяжения.
Кстати, тут все активно советуют некие готовые решения - ни у кого не завалялось матмодели системы с дансером, типа как на картинке, помещенной коллегой fuel.
Со своей стороны могу поделиться собственными скромными штудиями на эту тему.

Задача стояла:
В указаной мною схеме в предыдущем посте, существует датчик аналоговый натяжения. А что косается аналогового входа: Периоды обновления в стандартной прикладной программе АВХ - 6мс.
А что косается Semiconductor и предложенному скриншоту. Энкодером вы контролируете позеционирование вал на котором тот установлен, но между собой частотники вы как будете связовать???? Я думою, что представленая картинка реально управляется как минемум с контралёра. А я предлагаю обойтись без него. А вот правельная настройка ПИД ребят похоже насторажевает(возможно это моё субьективное мнение)

если нада связать частотники, то, согласен, нужен котроллёр... А вопрос реализации уже за исполнителем, либо брать тот же SyncPos от Данфосс (на картинке так) - его настроит любой сервис инженер по ПЧ, либо ставить внешний контроллер, брать программера и писать SyncPos cамим. Что про настройку ПИДа, то при регулировании момента более трудоемкая, чем при регулировании скорости...

время реакции VLT FC302 <2mc; разрешение аналогового входа 10бит + знак;

Не путайте, задача SyncPos - жёстко связать скорости или положения валов ЭД при различных режимах. Здесь типовая задача натяжения-поддержания линейной скорости рулона, для этого в Данфоссе используется Center Winder option (MCO352)... Алгоритм как у того-же АВВ ACS800 от Wasiliy (см. 21 пост)или Fuji от fuel (cм. 9 пост)...

Датчик натяжения - ОБЯЗАТЕЛЬНО вне зависимости от используемого оборудования!

Semiconductor Извеняюсь если обидел чем. Но я о том и говорю. Довайте рассмотрим стоимость проекта (обстрактно конечно). Существует два варианта с энкодером и без. 1. С энкодером: Все привода для работы с энкодером требуют установки дополнительной опции (платы для считывание данных с энкодера)+стоимость самого энкодера (а если вы еще берёти из дорогих с высокой точностью позиционирования, или из дешовых но остаётся вопрос надёжности, или ставете двигатель со встроеным энкодером и тоже не из дешовых)+контроллер, если привод неумеет контролировать соседа. 2.Без энкодера: (в описаном АВВ) Установка модулей для работы с оптикой, ну и пожалуй всё из материальных затрат. Ну конечно и тот и другой случай включает в себя затраты на сам частотник. А что косается работы частотников Указаных выше частотников ACS800 серии от АВВ то они тоже умеют работать с энкодерами и бортовой контроллер умеет контролировать соседа.
Подведу небольшой итог: С моей точки зрения использование энкодеров целесообразней как раз, ну например на сушильной машине. Потому как должно быть учтено много факторов, такие как маховые массы, удлинение полотна, изменение температуры полотна и т.д. и т.п. Вот как раз там без энкодера и необойтись. Прошу конечно прощение за небольшое словоблудие.

Здесь показана типовая задача синхронизации скоростей валов для вытягивания пластиковой плёнки (алгоритм обратный БумМашине). Т.е. скорость каждого последующего вала на дельту отличается от предыдущего.. Немного другая задача...

+1

Прижимной ролик прижимается напрямую к барабану, так что коэффициент по оборотам между частотников менятся не будет.

Вторая схема как есть - моя. НО как соединить это на практике - не хотелось бы впухнуть на пусконаладке.

Я видел демонстрационный ролик данфоса, сам учился на курсах данфоса, но в роликах данфоса нигде не видел корректировки по аналоговым датчикам.

Если жёстко разогнать, а потом натягивать - система будет работать вполне.

Сервис инженер по ПЧ Данфосс у нас в открытую говорит что он синкпос видел один раз в жизни.
Сейчас сделали систему на базе ПЛК Овен 154, как следует с ним не.....сь, поставили вместо второго двигателя вариатор, и ищем энкодеры. Идея управления вторым частотником с пид регулятора от датчика натяжения была не самой лучшей. Эту систему мы таки заставим работать, НО сейчас встаёт вопрос на следующую систему.
Я могу сделать ту же самую систему на ПЧ дельта серии VFD-VE, скорость работы и точность у них заметно выше чем у 31 альтивара, либо перенести синхронизацию на частотники. И сейчас я пытаюсь выяснить на каких ПЧ можно это сделать, с поправкой на финансы. Ну и как это сделать лучше.

ПИД-регулятор у ABB практически идентичен с Fuji кроме одного. У ABB выход ПИД-регулятора абсолютный, а у Fuji относительный (умножается на опорное задание скорости).
Рассмотрим повдение для абсолютного выхода ПИД:
Задание на привод ролика - F
Задание на привод барабана - k1*F+deltaF
где k1-передаточный коэффициент между частотой вращения барабана и ролика для определенного диаметра барабана.
deltaF - это выход ПИД, который отрабатывает погрешность коэффициента k1 из-за изменения диаметра барабана и регулирует натяжение.
При этом результирующий передаточный коэффициент при конкретном диаметре барабана = k1 + deltaF/F. В динамике при ускорении или замедлении общее задание скорости будет меняться, а передаточный коэффициент можно считать постоянным на коротком участке времени. Таким образом выход ПИД-регулятора должен отрабатывать это изменение задания (deltaF/F=const).


Теперь для относительного выхода ПИД:
Задание на привод ролика - F
Задание на привод барабана - k1*F+deltaF*F=F1*(k1+deltaF)
Результирующий передаточный коэффициент = k1+deltaF, и он не зависит от общего задания скорости.
Это означает, что в динамике при изменении общего задания F выход ПИД-регулятор изменяется незначительно и главной его задачай остается отработка натяжения.

Расшифруйте пожалуйста свой рисунок тогда в 1-м посте. По нему явно другие выводы напрашиваются.
Я то напрямую ее идентифицировал с рисунком в моем посте 8.

Глянул ценник на 800 серию АББ... за эти деньги можно купить данфосс с синкпосом, и ещё на ТР177 сименс останется...
Однако ничего себе ценник............

В рисунке снизу барабан, к нему - к бумаге прижимается ролик

А ЧП2 это на другом ролике протяжки? Вроде понятно теперь. Я думал ЧП1 непосредственно на валу барабана.
В таком случае на ЧП1 (барабан) идет главное задание скорости, а на ЧП2 реализуется ПИД-регулирование по натяжению. ПИД регулятор будет отрабатывать натяжение и возможное проскальзывание роликов.

В том то и проблема, что стандартный ПИД для этой задачи не годится. Японцы пишут, что система со специальным ПИД-регулятором натяжения (без использования энкодеров) по эффективности почти сравнима с другими реализациями на энкодерах.
Учитывая, что FRENIC-Multi по цене сравним с альтиваром 31, ИМХО это наиболее эффективное low end решение для данной задачи.
Про SyncPos забудьте уже, это совсем из другой оперы.

Пид регулятор по натяжению не подходит.
Если делать просто пид регулятор, то сразу же, при старте он рвёт бумагу. Пробовали.
Если же уменьшить параметры, то разгон получается медленный и печальный.
Регулировка только по натяжению не подходит - я долго пытался настроить это.
Нужна обработка по энкодерам.
У дельты кстати есть три платы работы с энкодерами. Кто нибудь может подробнее рассказать по ним

Не надо утверждать, что ПИД-регулятор натяжения не подходит, если не использовали его (в альтиварах и дельтах ПИД-регулятора натяжения нет, есть только стандартный). Чем отличается ПИД-регулятор натяжения от стандартного я уже писал.

Нужно понять, что энкодеры это лишь часть решения задачи. Энкодеры с платой синхронизаци могут обеспечить жесткое передаточное соотношение, однако передаточный коэффициент нужно задавать вручную. И получать Вы его будете опытным путем. Если коэффициент выставить даже с минимальной ошибкой, то даже на установившейся скорости бумага будет либо рваться либо натяжение уменьшаться до провисания бумаги. В идеале можно подобрать коэффициент, чтобы на установившейся скорости ролики работали абсолютно синхронно, но любой фактор типа растяжения бумаги, небольшого проскальзывания будет изменять натяжение бумаги и плате синхронизации на это будет по барабану, каждый фактор будет только увеличивать погрешность. Тут нужно чтобы все эти факторы устранял ПИД-регулятор натяжения, который бы корректировал все факторы временным изменением скорости одного из двигателей (именно по этому принципу и работает ПИД-регулятор натяжения у ABB и Fuji, они изменяют не саму скорость а лишь корректируют ее значение от заданного).

colonel_Shepard
Вы не пробовали купить у официального дилера. А то может вам предложили прайсовую цену РФ. Любой диллер при приличных обьёмах даст нормальную скидку. А цены действительно подросли причем у всех официальных поставщиков, так как все поставщики приводов перешли на евровый расчет. Так, что говорить о дороговизне?????? а если вы покупаете дешовое оборудование, или оно серое, или китай. Но кстате у АВВ в китае тоже есть заводы, но продажа их преобразователей официально запрещена компанией в Европу и Россию. Если не секрет у кого цену узнавали. С Данфосс не работал, так, что немогу ничего сказать. В нашем регеоне в основном на данный момент АВВ, Шнайдер, Сименс, Веспер, Вакон и несколько других.

Да не нужна здесь жесткая синхронизация.
Разгоняетесь без датчика натяжения, по общей рампе, может быть придется небольшое опережение дать, если бумага при разгоне провисать будет.
Вышли на рабочую скорость - включаете датчик натяжения, и работаете по нему.
Если надо в процессе намотки натяжение менять - ну, задание на регуляторе смените да и всё.
Но вообще без энкодеров не обойтись.
Я такого на контролтехниксовских инверторах делал изрядно.

Я как раз думал на дельтовской серии VFD-VE с платами синхронизации такое сделать.
Ставится один частотник, на оба двигателя энкодеры, оба энкодера на этот частотник на плату синхронизации, а второй работает напрямую от контроллера.
Включаем синхронизацию, разгоняем с жёсткой синхронизацией, а потом по модбасу меняем задание, и слегонца корректируем по датчику натяжения, и опять передаём на жёсткую с энкодерами. Ну и контролируем...

Либо завязываем всё, в том числе и энкодеры на контроллер, как я делаю сейчас, и пишем этот регулятор под контроллер.
Насколько я понял, это увы самый оптимальный вариант. По цене и возможностям...

Чёт помнится мне, что привода для бумпрома - фишка Control Techniques. У них вроде бы даже есть стандартные решения.
Точно помню, что их инженер постоянно переходил на конкретны езадачи и всегда - перемотка бумаги.

Энкодеры увеличивают точность регулирования натяжения. Натяжение должно укладываться в некоторый диапазон: верхний предел определен усилием разрыва бумаги, нижний предел - условием петлеобразования. Если этот частотник удовлетворяет этому дипазону, то все хоккей

Ставятся два энкодера и заводятся на один частотник, только НЕ на плату синхронизации, а на обычную плату PG у которой есть два входа для энкодера: задание и обратная связь. И 2-е условие успеха: у этого ПЧ должен быть ПИД-регулятор натяжения (Tension PID, dancer PID и т.д.), который задание с энкодера будет корректировать по аналоговому сигналу с датчика натяжения. У данфосов этот ПИД находится в опции MCO 352 (center winder), у фуджи этот регулятор стандартная функция. Если у ПЧ этого регулятора нет, то остается только внешний регулятор. Только вот вряд ли он будет быстрее и эффективнее, чем внутренний в ПЧ.

Отличие обычной платы PG с двумя входами для энкодера (задающего и ОС) от платы с синхронизации (тоже с двумя входами) в том, что в обычной плате PG импульсное задание просто подается на регулятор скорости. А в плате синхронизации есть дополнительный ПИ-регулятор, который корректирует задание для регулятора скорости по рассогласованию импульсов (положения) между заданием и ОС. Для задачи натяжения это не нужно, т.к. регулировать нужно не рассогласование, а натяжение. Поэтому промежуточный регулятор в плате синхронизации тут явно лишний.

Не, не хоккей. Если натяжение будет эдак вот мотыляться, торец рулона получится такой, что только на помойку его. А задача, насколько я понимаю, получить именно ровный торец.
Проблема в том, что топикстартер не обосновал конкретно, что он хочет получить на выходе - то ли рулон с максимальной плотностью намотки, то ли рулон максимально возможного диаметра - а задачки эти ой как разные, и подход, соответственно, разный.

Ну да, есть у них типовое приложение - center winder, и непохо, кстати, работает - проверял сам, но всего многообразия намоточных задач не охватывает. Как, впрочем, и приложения от других фирм.

А какая разница то, максимальная плотность намотки нужна или максиально возможный диаметр? При любой из реализаций разница лишь в изменении уставки натяжения для регулятора. А вот точность поддержания этого заданного натяжения уже и определяет подход.
А подходов похоже всего 3:
1. Управление заданием регулятора скорости через ПИД-регулятор натяжения (с ОС по натяжению)
2. Управление заданием ограничителя момента двигателя без ОС по натяжению (принимается что натяжение=момент*диаметр)
3. Управление заданием ограничителя момента через регулятор натяжения (с ОС по натяжению)

По точности и быстродействию как я понимаю на 1-м месте подход №3, за ним идет подход №1 и на последнем месте подход №2.

Подними темку, может, кто подскажет.
Система состоят из двух ЧП, ПЛК и датчика натяжения.
Вообщем, Есть узел размотки, есть узел тиснения, нужно контролировать натяжение бумаги между ними, между ними стоит качающийся вал, есть с него сигнал, его нужно держать в среднем положении.
Читал мануал, набросал блок схемку, как это представляю. Правильно ли?
Ну и есть вопросы по параметрам ПИД, какие брать хотя бы для начала что б запустить систему?
Спасибо.

А на размотке обязательно ПЧ ставить, может муфты тормозной с регулировкой хватит? И остальная схема проще становится.

На подобных линиях стоят везде ПЧ
Восстанавливаю такую же после пажара...Разматывается бумага, рвется относительно легко, скорость до 500 м/мин