UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES Laboratorio de Automatización I

advertisement
UNIVERSIDAD
NACIONAL DE QUILMES
Laboratorio de Automatización I
Tema : Control posición motor
Docente: Ing Roberto Sacco
Alumno: Pucci Martin A.
Palmieri Diego.
Cebrian Alejandro.
Trabajo Final: Laboratorio 1
Control posición motor
Descripción del trabajo
El trabajo consiste en un control de posición (ángulo) de un motor de inducción,
implementando un lazo de control con un PLC.
El algoritmo de control utilizado es un lazo PID ajustado de manera que no oscile y su
tiempo de establecimiento sea lo mas rápido posible.
Introducción al control
La lógica del control debe encender o apagar mediante los pulsadores START y STOP.
Cuando se encienda debe actuar el PID para mantener la posición de referencia dada por el
potenciómetro o una señal del programa.
En el modo de referencia “programa”,la referencia debe seguir una curva programada en
forma cíclica como muestra el grafico. Cada vez que se conmute a modo referencia
“programa” comenzara el ciclo que se repite continuamente.
Ang. H
Ang. L
Ti
Tr
Th
Ti: Tiempo inicial.
Tr: Tiempo de subida
Th: Tiempo en nivel High
Tf: Tiempo de bajada
Los tiempos y los ángulos H y L serán variables del programa del PLC
Tf
Elementos utilizados
Planta

Motor de inducción (trifásico asincrónico)

Variador de velocidad (DRIVE)
 Sensor de posición 1° de resolución (salida 10 bits BCD)
Tablero
 Potenciómetro para salida de posición
 Señales START y STOP
 Llave para modo de referencia
Controlador
 PLC momentum
 Modulo digital momentum (ADM-350-1X)
 Modulo analógico momentum (AMM-09000)
Señales que maneja el PLC:
Control de velocidad del motor (salida analógica 4-40 ma)
Control de sentido de giro del motor (salida digital 24v)
Angulo de giro (10 entradas digitales 24v codificadas en BCD)
Potenciómetro de referencia de ángulo (entrada analógica 0-10v =0-3600 grados)
Salida analógica de 0-10v calibrada con la posición del motor (0 a 3600 grados)
Pulsadores Start/Stop (entrada digital 24v)
Llave de modo de referencia: “potenciómetro”, “programa” (entrada digital 24v)
Descripción del Programa
El programa consiste de ocho etapas principales:

Etapa de configuración del modulo analógico y reset del programa.

Control de las señales de START y STOP.

Contador de pulsos del encoder.

Lazo de control PID con referencia analógica de entrada.

Bloque de acondicionamiento de señal analógica de salida con la posición del motor.

Bloque de escalamiento de la señal de control de la velocidad del motor.

Configuración de la señal programada.

Bloque de referencia “programada”.
Diagrama en Bloques
Configuracion
Al PLC
DRIVE
ALLENBRADLEY
Señal de comando
Control de
START y STOP
Señal de control
Referencia analogica
PID
Escalamiento
Escalamiento
Y seleccion
M
Salida analogica
de posicion
Contador de
Pulsos
Bloque de
referencia
programada
Señal de modo de referencia
Configuracion
Encoder
Descripción de los elementos usados en el programa
A continuación se explicara brevemente la función que cumplen cada bloque utilizado en
Concept para la realización del programa:
 Bloque SYSSTATE: Este bloque devuelve un pulso en el primer SCAN de un
arranque en frió (al encender el PLC) o bien de un arranque en caliente (cuando se pasa
de start a stop) dependiendo en que salida uno este conectado.
 Bloque RS: Bloque biestable el cual enciende la salida cuando recibe señal en la
entrada S y la mantiene en ese estado hasta que una señal en R se presente. Es un
bloque reset-dominante por lo que si existe señal en R la salida no enciende por mas
que se pulse S.
 Bloque CTUD: Contador ascendente-descendente el cual cuenta hacia arriba cuando
se le ingresan pulsos por la entrada CU. Así mismo si ingresamos pulsos por CD el
contador contara en forma descendente. Cuenta con salidas que indican cuando el
contador llego a su valor determinado en PV (QU), así como cuando pasa por cero
(QD).
 Bloque SCALING: Bloque de escalamiento muy útil, el cual ajusta los limites
mínimo y máximo de una señal de entrada a los limites mínimo y máximo deseados de
la señal de salida. Es decir si mi entrada varia entre 0 y 100, y quiero que mi salida
varié de 6400 a 32000, configurando el SCALING con estos limites mi señal de salida
será la deseada.
 Bloque LIMIT: Este bloque limita la excursión de la señal de salida a los limites
MAXIMOS y MINIMOS ingresados en las correspondientes entradas.
 Bloque SEL: Bloque que selecciona que señal estará a la salida según el valor de la
señal de entrada G.
 Bloque PID: Controlador PID con la posibilidad de habilitar en forma
independiente la parte proporcional, integradora y derivativa. Incluye un Anti-Windup
reset el cual actúa sobre la parte integradora, dejando de integrar cuando el valor de la
salida llega a su valor máximo. Contiene un saturador interno con limites configurables
y otras características.
 Bloque SIGN: Devuelve un 1 o un 0 según el signo de la señal de entrada.
 Bloque MOVE: Asigna el valor de entrada a la variable o dirección de la salida.
 Bloque TIME_DIV_INT: Dividen variables de tipo Tiempo con dividendos
enteros.
 Bloque TP: Este bloque envía un pulso de duración PT a la salida ante un pulso en
IN.
 Bloques de conversión (INT_TO_REAL, REAL_TO_INT): Convierte el tipo de
variable.
 Bloque NEG_REAL: Cambia el signo de la variable real de entrada.
 Bloque MUL_INT: Multiplica enteros.
Funcionamiento del programa
Lo primero que realiza el programa es configurar el modulo analógico remoto del PLC
enviando a las palabras correspondientes los valores de configuracion para que la entrada
analógica trabaje de –10v a 10v (referencia del potenciómetro) y que las salidas analógicas
trabajen de 4 a 20mA (control de velocidad del motor) y –10v a 10v (posición del motor).
Además en el mismo momento resetea el contador de posición.
Luego tenemos el comando de START y STOP, donde dos pulsadores están conectados a
dos entradas del modulo digital. La salida del biestable es mapeada luego a una salida
digital del modulo analógico remoto la cual actúa, mediante un rele, sobre el control de
encendido del drive.
En el bloque “Contador de pulsos”, lo que hacemos es incrementar o decrementar un
contador UP_DOWN con los pulsos que envía el encoder. El incremento o decremento esta
dado por el control de sentido de giro del motor, es decir que cuando el motor gira hacia un
lado el contador incrementa su valor, mientras que cuando el controlador invierte el sentido
de giro, el contador decrementa su valor. Como el encoder envía 18 pulsos por vuelta lo
que hacemos es multiplicar por dos su valor de manera que una vuelta corresponda a 36 de
valor de salida del contador, enviando este valor a la variable posición.
El potenciómetro de referencia esta conectado a una entrada analógica de 10v, pero
solamente trabajamos en el rango de 0 a 10v. Este valor analógico de entrada corresponderá
a un valor de 0 a 32000 del registro de entrada correspondiente el cual se convierte a REAL
se escala a un valor de 0 a 360 correspondiente a 0 a 10 vueltas.
Este valor pasa por un selector el cual elige entre referencia analógica o programada según
el valor de la llave de selección e ingresa al controlador PID a la entrada SET POINT (SP).
A la entrada PV (Process Value) le ingresa la variable posición como variable de
realimentación.
La señal de sentido de giro se genera a través del valor del error, es decir que cuando el
error es negativo es porque se paso de la posición, entonces el motor debe girar en sentido
contrario. Las señales de sentido de giro y la señal de comando son convertidas a WORD y
mapeada a la palabra correspondiente a la de las salidas digitales.
La variable posición es escalada para enviarla a la salida analógica de 0 a 10v, de manera
que 0 a 360 ( 0 a 10 vueltas) corresponda a 0 a 10v.
La salida del controlador PID es convertida a una señal siempre positiva y escalada de
manera que los limites del controlador correspondan a una señal de salida de 4 a 20mA.
El modo referencia programada contiene una etapa de configuración donde mediante los
MOVE’s podemos setear los tiempos de duración de inicio, subida, hold y caída, así como
el ángulo mínimo y el ángulo máximo. Este bloque consiste en dos generadores de pulsos,
un contador UP-DOWN y dos timers. Un timer mantiene reseteado el contador en cero por
un tiempo Ti, luego el contador cuenta de 0 a 100 en un tiempo Tr dado por la cantidad de
pulsos enviados por los mencionados generadores de pulsos. Una vez que el contador llego
a su valor máximo este queda en ese valor por un tiempo Th. Una vez cumplido esto el
contador decrementa su valor hasta cero en un tiempo Tf, comenzando luego nuevamente
todo el ciclo. Finalmente el valor de la rampa del contador (de 0 a 100) es escalado para
que corresponda a los valores de la configuración, es decir que el cero corresponda al
ángulo mínimo (Ang L) y el valor 100 a ángulo máximo (Ang H).
Descargar