Создал эту тему, чтобы получить представление о современных технологиях управления движением/положением.

Разрабатываем сварочную установку на базе автомата ESAB (Швеция). Система состоит из двух основных частей - держателя свариваемого изделия и системы перемещения сварочной головки.

1) Держатель изделия имеет две ступени свободы - вращение изделия и наклон изделия. К сожалению, подобный стандартный модуль от ESAB не подошел по своим техническим характеристикам, поэтому разрабатываем свой нестандартный модуль.

2) Система перемещения сварочной головки имеет 3 степени свободы - координаты x,y,z. Возможно использование стандартного модуля от ESAB.

Теперь о требуемой точности регулирования положения:
1а) Привод вращения изделия - требований не предъявляется, но похоже требуется остановка в заданной точке с точностью 1 градус(т.е. достаточно грубо)

1б) Привод наклона изделия - плюс/минус 0,1 градуса или плюс/минус 6 угловых минут.

2а) Привод маршевого перемещения (координата X). Честно говоря, пока еще не занимались этим приводом...

2б,в) Привода точного перемещения (координаты Y и Z). Точность перемещения 0,6 мм.

Как видно, требуемая точность не столь высокая, но все равно достаточно сложно с нуля что-то разработать.

В качестве приводов для 1а и 1б выбрали сервоприводы на основе сименсовских мотор-редукторов 1FK7 с геликоидными и коническими редукторами с передаточным числом i=50 и номинальной частотой вращения n=2000 об/мин. Здесь более-менее все понятно. Труднее с приводами линейного перемещения (приводы 2а, 2б, 2в).

Вопросы специалистам ЧПУ:
1. Как борются с люфтами? Как с ними бороться программно? (Используем сервочастотники Sinamics S120.)
2. Что можете порекомендовать по выбору двигателей, редукторов, сервочастотников, энкодеров?
3. Какая точность может быть обеспечена и как она ориентировочно изменяется со временем?

Чтобы выбрать мотор нужно как минумум знать массу и необходимую скорость перемещаемых объектов

а управлять-то чем будете?

На мой взгляд, перво наперво сама суть вопроса должна быть сформулирована иначе - как подать проволоку на свариваемую поверхность с постоянной скоростью и что делать при вознткновении внештатной ситуации, такой , как залипание проволоки, перепады по току, а также как определить расстояние до свариваемой поверхности для получения максимально чистого и качественного шва. Сервы, поворотки и прочие прибамбасы - совершенно второстепенная задача - их точности и скорости, особенно под ваши задачи, хватит за глаза. А что делать будете, если проволока вдруг залипнет? Поезд-то едет дальше... Порвать проволоку 0,5-0,8 не так просто. Результат - поломанная сварочая головка или механизм подачи проволоки, ведро брака.. Пока не определитесь на выборе нормальных "мозгов" для свой системы, двигаться дальше нет смысла. Наверняка существуют специализированные ЧПУ контроллеры, заточенные под сварку -надо рыть сеть и искать. Но, как выход, за неимением такого можно попытаться заточить плату из серии Touch height control от плазморезов для регулировки по высоте и измерения свариваемого тока, а в качестве управления рассмотреть готовую ЧПУ систему для электроэрозионной резки проволокой. Эти системы как раз заточены для автоматической регулировки скорости подачи, в зависимости от изменения тока.
Вопрос на вопрос ". Как борются с люфтами? Как с ними бороться программно? (Используем сервочастотники Sinamics S120." - А вы собираетесь на сервоприводы ставить трапециедальные винты? Если да, то экономите на спичках, если будут ШВП - этот вопрос вообще не должен вас волновать. Судя по бюджету, комплектующие у вас хорошие. Редукторы лучше подбирать планетарные - проблемма люфтов отпадет сама собой.
"Что можете порекомендовать по выбору двигателей, редукторов, сервочастотников, энкодеров?" - как правило энкодер уже встроен в двигатель. У именитых производителей энкодер в 2500 линий (10000 имп/об) практичеси стандарт де факто. Двигатель к сервоприводу лучше брать того же производителя, если не разбираетесь. Точности с таким приводом вам хватит с головой, даже если возьмете ШВП с шагом 36мм (дискретность около 4 микрон). А мощность привода... - думаю 400-800 ваттный движек потянет вашу сварку и еще детский троллейбус.
Возможно есть другие, более компетентные мнения

На самом деле есть техзадание, разработанное отделом главного сварщика, где указаны все скорости, погрешности по всем приводам.

Двигатели выбирать умеем, датчики и тормоза куда надо установим. Сименс предоставляет мотор-редукторы с планетарными, геликоидными, коническими и червячными редукторами. Планетарники имеют люфт 6 угловых минут, остальные редуктора - от 10 до 20 угловых минут, зато на гораздо дешевле.

Управлять будем с помощью ПЛК, панели оператора и привода Sinamics S120. ЧПУ ставить не хочется в виду простоты задачи в плане траекторий. Кстати, сколько стоят системы Sinumerik? От каких функций значительно зависит цена и что входит в типовой набор системы?

С Sinamics S120 работали ранее, нужно было регулировать скорость и крутящий момент, но никогда не требовалось точное позиционирование... Работали в режиме Vector, а не Servo...

Ситуация обстоит следующим образом: люфт редуктора (даже планетарного) сравним с требованиями по погрешности к приводу наклона. То есть необходимо компенсировать данный люфт. Немного в помощь нам тот факт, что свариваемая деталь своим достаточно значительным весом убирает люфт. Механики подстраховываются: ставят на вал тормоз, который фиксирует ось наклона детали во время сварки. Тормоз получился довольно внушительный и дорогой. Меня и так уже коробит цена установки.

Пардон.
А вы в каком качестве?

Я в качестве электрика буду. Я занимаюсь сервоприводом, ПЛК, панелью...

Совершенно необязятельно на Сименсе заморачиваться. Есть еще много производителей, которые могут дать точность в пару угловых секунд. Например Alpha (Getriebebau GmbH), Thomson (серия Micron), Apex, Camco.... С люфтами бороться можно поставив энкодер на выход вала редуктора. Заводим его напрямую на NC модуль PLC, При этом энкодер двигателя подключаем только к сервоусилителю (если он цифровой), если привод аналоговый - энкодер двигателя не трогаем вообще, подключаем только холлы.
Есть еще вариант, например NSK Megatorque или Kollmorgen DDL - серводвигатель Direct Drve . Крутящего момента в 40-80 Н/м должно хватить. Дорого конечно. Но... Хочешь хорошо - это дорого, хочешь дешево - дешево и получишь.
Я бы на месте вашего главного сварщика поискал сварочный б/у робот напрямую у буржуев. С растаможкой и доставкой тысяч в двенадцать евров можно уложиться. Посчитайте во что вам выльются по цене двигатели, энкодеры, система управления,PLC, панели, редукторы и пр.. - если покупать здесь у дилеров, то возможно сумма выйдет и дороже. Плюс еще не один мясяц, чтобы увязать это все в единую систему, отладить и настроить.

А вы не в курсе, что Альфа и Апекс представлены в своем ассортименте Сименсом?

Можно и робота заказать, но тогда опыт не приобретается....

Михайло, раз вы в курсе даже этого, к чему тогда вообще на форуме вопросы задавать?
... А опыт... Вы делаете станок на производство или тренируетесь? Кстати, устройство робота и управление в разы сложнее ваших цацок-пецок и почти любого ЧПУ, и опыт можно приобрести ох какой....
- Удачи!!!

Спасибо! Я надеялся на консультацию. Может кто-нибудь про программные методы компенсации люфта интересное скажет? Как это делается в сименсовских приводах?

Слабо понимаю как без софта управления,как я понял только ПЛК и приводами вы реализуете эту задачу.
Сварка с многосевым движением-очень сложная задача.

Михайло, поробуйте сделать следующее - внимательно изучите документацию к сервоприводам и софт. Есть куча цифровых приводов, работающих по шине CAN, Profibus и т.п. Двумя словами они имеют возможность автономной работы. К ним идет фирменный софт и, как правило, есть возможность увязывать их в единую сеть. К приводу Мастер выводятся дежурные кнопки, типа Старт, Стоп, пауза и т.д. В фирменной программной оболочке задается последовательность работы приводов по точкам и скорости, а так же реакция привода на различныедатчики, типа концевиков или Индекс канал энкодера. Также есть свои аналоговые и цифровые входы-выходы. Соответственно, при программировании привода есть возможность задания люфта в импульсах энкодера. Если честно - совершенно забыл об этой возможности и не написал раньше. Вообще, при таком решении задачи даже PLC не нужен. Если такой вариант вас устроит - внимательно отнеситесь к выбору протокола работы. На мой взгляд лучший - CAN, но сам Can контроллер для подключения к компу и программирования недешев. Я брал у немцев напрямую в компании ESD. Вылез около 480 евро с софтом.
Обратите внимание на эту компанию http://www.a-m-c.com/ - цены гораздо скромнее сименсовских, а возможности не хуже. Попробуйте скачать их софт, сами посмотрите что за зверь http://www.a-m-c.com/download/sw/current_release/amcdw.zip
Очень надеюсь, эта информация вам поможет

Ага. Софт есть, но для меня информация там - сплошной ребус. Могу предоставить эти картинки для изучения. Документация нерусифицирована в той части, которая прежде всего меня интересует - Positioning (позиционирование). По-английски читаю, но слишком много специфических терминов. В частности, там попадается такой ЧПУшный термин как MDI. Что это такое?

Что касается протокола, то наверное идеальным вариантом будет Profinet, т.к. поддерживается ПЛК и сервоприводом одновременно.

P.S. Погодите, на днях скину картинки... Может кто-то найдет для себя что-то знакомое...

Итак, как и обещал: скидываю скриншоты специальных модулей программы STARTER для позиционирования. Программа STARTER фирмы Сименс предназначена для создания конфигурационного проекта для сервоприводов Sinamics S, а также для других приводов типа Sinamics G, Micromaster.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сразу скажу LU - это length unit - относительная единица длины.

Сам же попытаюсь провести элементарный разбор:

01 - Traversing range limitation (ограничение диапазона перемещения)
Что такое корректировка модуля (modulo correcton) и останов выходного кулачка (stop output cam)?

02 - Traversing profile limitation (ограничение профиля перемещения)
Здесь как-то все понятно: задаются максимальные скорость, ускорение, торможение и рывок.

03 - Jog/configuration (толчок/конфигурация)
Здесь есть два режима: цифровые сигналы (digital signals) и аналоговые сигналы (analog signals).

04 - Jog/diagnostics (толчок/диагностика)

05 - Homing/configuration (наведение/конфигурация)
Homing правильнее наверное называть отводом в исходное положение... Кто-нибудь может объяснить эти "веселые картинки"?

06 - Homing/diagnostics (наведение/диагностика)

07 - Traversing blocks/configuration (блоки перемещения/конфигурация)
Это я так понимаю относится к самой задаче перемещения.

08 - Traversing blocks/diagnostics (блоки перемещения/диагностика)

09 - MDI/configuration (MDI/конфигурация)
Direct setpoint specification - это еще что такое? Что такое MDI?

10 - MDI/diagnostics (MDI/диагностика)

11 - Mechanics (механика)
Внизу вводится величина "баклашки" (люфта)... Здесь более-менее все понятно...

12 - Actual position value preparation (подготовка фактического значения положения)
Ну здесь тоже все более-менее понятно. Непонятно, где я могу применить настройки данной страницы...

13 - Setpoint position controller (регулятор задания положения)
Здесь более-менее все ясно...

14 - Position controller (регулятор положения)
И тут тоже...

15 - Positioning/standstill monitoring (мониторинг достижения положения)
Это просто и доступно...

16 - Following error monitoring (мониторинг ошибки слежения)
Непонятно, чем отличаются вычисленное фактическое положение (calculated actual value) и просто фактическое положение (actual value)...

17 - Output cam (выходной кулачок)
Может неправильно перевел?

Михайло, прогресс есть и финиш вот -вот )))

01 - Traversing range limitation (ограничение диапазона перемещения)
Что такое корректировка модуля (modulo correcton) и останов выходного кулачка (stop output cam)?
Диапазон ограничений перемещений обычно задается в количестве имп. энкодера, об., об/мин и т.д

02 - Traversing profile limitation (ограничение профиля перемещения)
Здесь как-то все понятно: задаются максимальные скорость, ускорение, торможение и рывок.

03 - Jog/configuration (толчок/конфигурация)
Здесь есть два режима: цифровые сигналы (digital signals) и аналоговые сигналы (analog signals).
На приводе стоит разъем, называется Digital I/O. К нему можно подключить дополнительный энкодер, переменный резистор и всякие кнопочки. В доке должно быть расписано что и куда К примеру, если в софт меню активен переменный резистор, то, в зависимости от выбранной настройки (Jog или Acceleration), двигатель реагирует соответствующим образом. При Jog крутнул чуть резистор - мотор начинает вращаться, если больше - быстрее, вернул назад - стоп. При активном acceleration мотор начинает крутиться с возрастающим ускорением, чуть одернул назад - мотор встал. Все эти же манипуляции можно производить если подключить дополнительный энкодер. Так же можно работать в режиме слежения - чуть повернул энкодер - мотор повернулся ровно на столько же импульсов относительно своего энкодера, либо же задается Output Cam п17 - коэффициент.
04 - Jog/diagnostics (толчок/диагностика) - проверка и настройка вышенаписанного в "онлайн" режиме.

05 - Homing/configuration (наведение/конфигурация)
Homing правильнее наверное называть отводом в исходное положение... Кто-нибудь может объяснить эти "веселые картинки"?
К разъему Digital I/O по желанию цепляются концевики для обнуления системы

06 - Homing/diagnostics (наведение/диагностика)
Проверка пункта5

07 - Traversing blocks/configuration (блоки перемещения/конфигурация)
Это я так понимаю относится к самой задаче перемещения.
Задание перемещения от точки к точке, либо по точкам

08 - Traversing blocks/diagnostics (блоки перемещения/диагностика)

09 - MDI/configuration (MDI/конфигурация)
Direct setpoint specification - это еще что такое? Что такое MDI?
Ручной ввод (описано в п3) и настрока точки отсчета, скорости, ускорения т.п. К примеру, в процессе мы нажали кнопку стоп. Можно вывести еще одну кнопку, типа перезапуск (к разъему Digital I/O) или задать параметры к примеру атоматического возврата в 0 с последующим перезапуском. Я не смотрел приаттаченный файл, но наверное в проге есть таблица в которой ставятся просто нужные галки. В таких устройствах разных вариантов задания параметров несметное количество. Возможно даже и месяц убьете на освоение

10 - MDI/diagnostics (MDI/диагностика)

11 - Mechanics (механика)
Внизу вводится величина "баклашки" (люфта)... Здесь более-менее все понятно...

12 - Actual position value preparation (подготовка фактического значения положения)
Ну здесь тоже все более-менее понятно. Непонятно, где я могу применить настройки данной страницы...
Скорее всего это вывод позиции на экран, если девайс будет в процессе работы подключен к компу.

[
16 - Following error monitoring (мониторинг ошибки слежения)
Непонятно, чем отличаются вычисленное фактическое положение (calculated actual value) и просто фактическое положение (actual value)...
Программируется максимально допустимая ошибка (обычно в импульсах энкодера) - т.е. грубо говоря - на какое максимальное количество импульсов вы разрешаете усилителю ошибиться и что делать, если ошибка превысила максимальное значение (аварийный стоп, возврат в ноль или home и т.п.)
17 - Output cam (выходной кулачок) - к п3.
Ну вот где-то примерно так. Возможно, в чем-то и ошибся, но , надеюсь общий смысл вы уловили.
Кстати, очень прикольный фокус реализован для подключения дополнительного энкодера. примерно по этому же принципу работает ствол в танке, когда независимо от наклона танка сам ствол остается на месте и можно стрелять на ходу.

Про диагностику онлайн понятно. Про digital i/o (analog i/o) тоже прекрасно осведомлен, более того на этом приводе уже баловался по-разному, правда это был не серворежим...

Применение пунктов 01-04, 13-16 более-менее понятно.

05, 06 - отвод в исходное положение, это когда в ЧПУ станок отъезжает в базовое положение? Для инкрементных энкодеров, в принципе, получается, эта функция обязательна. Я прав?

07-10 - я так понимаю traversing blocks - это обычная задача перемещения, а MDI - это прямое управление сервоприводом с компьютера?

Вообще, мне неясно:
а. В каком виде система ЧПУ передает требуемую траекторию движения сервоприводу. Я так полагаю, есть много различных способов: по координатам, скоростью и т.д. Есть другие способы? Какой самый обычный способ? Мне нужно просто осуществить перемещение с постоянной скоростью из точки в точку.
б. Какие основные задачи ЧПУ может давать кроме толчка, перемещения, отвода в исходное положение?

17 - все-таки про кулачок непонятно. Я полагаю, что Сименс имеет в виду некий виртуальный кулачок (историческое название наподобие мотор-потенциометра...).

P.S. Вообще все мои непонятки связаны с тем, что я не понимаю, какие функции использовать для своей задачи, а какие не использовать. Хорошая помощь, конечно, была бы, если кто-то по-быстрому пробежался по картинкам и сказал: "Это тебе не надо, не заморачивайся. Вот на это внимание обрати, здесь надо ввести то-то и то-то...".

Спасибо.

...... нет слов...

на Сименсе специалисты перевелись?..

может есть смысл подумать работу сменить?
"Хорошая помощь, конечно, была бы, если..." - вам и так помогли более чем достаточно

Пока что я помогал в большой степени сам себе... Но все равно спасибо!