Хотелось бы обсудить актуальный вопрос автоматизации в области трубопроизводства, так как на просторах рунета не нашел такой темы. В частности хотелось бы обсудить непосредственно алгоритм работы.
Итак, "Летучая" пила.
"Изобретение относится к области обработки металлов давлением, предназначено для разрезания движущегося проката на мерные длины и может быть использовано в непрерывных трубоэлектросварочных и профилегибочных агрегатах." - взято отсюда https://patents.google.com/patent/RU2167747C2/ru
Описание системы ввода-вывода:
1) Контроллер.
2) Панель оператора.
3) Привод постоянного тока с аналоговым управлением. Частотник управляет движущейся кареткой. На каретке вращающаяся пила, механизм зажима трубы.
4) Датчик исходного положения каретки, датчик торможения каретки при ходе назад, два крайних аварийных датчика каретки (для движения вперед и для движения назад).
5) Энкодер на каретке, энкодер на трубе.
Единицы измерения скорости: импульсы за 10мсек, импульсы за 100мсек; единицы измерения расстояния: импульсы, мм.
Как обычно в нашей организации реализуется алгоритм:
1) Расчет старта каретки. Пока каретка находится в исходном положении высчитывается такой момент старта и время разгона каретки, чтобы после окончания времени разгона каретка догнала метку (метка - это место реза на трубе) и выровнялась по скорости с трубой. Этот расчет зависит от теоретически или практически высчитанного ускорения каретки и от скорости трубы.
2) Разгон каретки. Выдается пропорциональное задание на аналоговый вход частотника (это задание пропорционально скорости трубы). Время разгона берется из пункта 1. Суть разгона состоит в том, чтобы каретка максимально приблизилась к метке и к скорости трубы.
Проблема №1: по окончании времени разгона скорость каретки не равна скорости трубы и каретка не догоняет метку. Пример: высчитанное время разгона: 240 мсек, скорость трубы: 71 имп/100мсек, скорость каретки на момент окончания разгона: 26 имп/100мсек, каретка не догнала метку на 13мм (значения скорости каретки и расстояния до метке после разгона варьируются).
Возможная причина проблемы №1: Люфт каретки либо запоздалая реакция привода постоянного тока. На графике зависимости скорости от времени разгона видим следующее: время разгона 240 мсек, при этом первые 120мсек скорость каретки равна нулю (само собой задание на привод выдается сразу).
3) Включение ПИД регулятора по метке. ПИД регулятор, который выходит на "метку". Если условия начала реза трубы совпадают ("дельта скорости текущая" < "уставки с панели оператора", "дельта расстояния по метки текущая" < "уставки с панели оператора"), то переходим в следующему шагу.
4) Зажим трубы. Начинаем зажим трубы (в нашем случаем без датчиков, т.е. контроллируем зажим трубы по времени). Во время зажима продолжает работать ПИД регулятор по метке. После окончания зажима переходим к след. шагу.
5) Рез трубы и ПИД регулятор по скорости. Переключаемся на ПИД регулятор по скорости, чтобы поддерживать синхронность движения трубы и каретки (при этом большую часть в синхронизации скорости скорее всего берет на себя зажим). И одновременно с ПИД регулятором по скорости начинается рез трубы: опускание пилы до датчика нижнего положения. После опускания пила поднимается до датчика исходного положения.
6) Разжим трубы и ПИД регулятор по скорости. Продолжает работать ПИД регулятор по скорости и начинается расжим трубы. После окочания времени разжима - к следующему шагу.
7) Торможение каретки и ход назад. Каретка останавливается, включается движение назад. Когда каретка достигает датчика торможения при ходе назад, значительно уменьшается задание на привод. Когда замыкается датчик исходного положения, каретка встает. И переходим снова к пункту 1.
Конец алгоритма.
Проблема №2: при увеличении скорости трубы, значительно увеличивается разброс в отрезанных длинах труб.
Возможная причина проблемы №2: Начало зажима (из пункта 4), когда ПИД регулирование по метке только началось.
Получается, что ПИД регулятор начинает "вырисовывать" синусоиду, чтобы выйти на метку. В этот момент условия начала зажима совпадают, начинается зажим, а ПИД регулятор, пока зажимается труба, уводит каретку с метки. Это проблема скорее всего вытекает из проблемы №1.
Спасибо, если дочитали до конца и оценили мои художественные "изыскания"
. Делитесь опытом, высказывайте свое мнение. Может кто-то вообще не использует разгон, а обходится ПИД регулятором по метке. Кто-то может не использует ПИД по скорости при резе трубы. Может кто-то вообще использует другой подход. Буду рад обмену опытом, советам и подсказкам. Заранее спасибо!
