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" CONTROL DE MOVIMIENTOS " 8 de junio de 2010
DISERTANTE: Ing. Diego Bernhardt EMPRESA: Bosch Rexroth SAIC
-
TECNICA DE REGULACIONTECNICA DE REGULACION
COMPONENTES PARA LA TECNICA
DE REGULACION : ELECTRONICA Y
VALVULAS PROPORCIONALES.
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TECNICA DE REGULACION
Un cliente nos pide el siguiente proyecto, con los siguientes objetivos:
1. Mover una masa de la posición A hacia la posición B.2. Con la mayor velocidad posible.3. Con cierta precisión en el posicionamiento de la carga.4. Sin golpes en la maquina.
Para ello pensamos en una central hidráulica :
Bomba Acumulador Cilindro Tanque, filtros, etc...
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Lazo abierto con rampa
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S2/3 Gö/Li Vorzugsprogramm Ventiltechnik Teil 3
Válvula proporcional con rampa
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Qué es el lazo cerrado ?
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Lazo abierto, y cerrado
Feedback signal
Setpoint signal
Setpoint signal
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Lazo cerrado de control :
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Lazo cerrado : WAB
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Lazo cerrado :
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Frecuencia natural del sistema
• Frecuencia > 30 Hz : ideal!• Frecuencia > 15 Hz : aceptable• Frecuencia = 10 Hz : limite admisible• Frecuencia < 5 Hz : peligroso!!!
• Frecuencia natural de la máquina ideal :
frec. maq. ideal > 10 x frec. cilindro
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Movimientos del cilindro:
• Lentos = la carga acompaña al movimiento• Rápidos = la carga se desfasa• Muy rápidos = resonancia
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Movimientos del cilindro:
• Lentos = la carga acompaña al movimiento• Rápidos = la carga se desfasa• Muy rápidos = resonanciaPresión >>> Fuerza / área:• Inercia = masa x aceleración• Fricción• Compresión del resorte natural (aceite)
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Movimientos del cilindro:• Lentos = la carga acompaña al movimiento• Rapidos = la carga se desfasa• Muy rapidos = resonanciaPresión >>> Fuerza / área:• Inercia = masa x aceleración• Fricción• Compresión del resorte natural (aceite)Aceleraciones:• Lentos = bajas aceleraciones
fza. inercia << fza. del resorte: no oscila........• Rápidos = mayores fzas., se comprime el resorte:
Oscilaciones al iniciar el movimiento!!!• Muy rápidos = resonancia / desfasaje
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• frecuencia = w / 2 x π• periodo T = 1 / w (segundos)• tiempo mínimo de aceleración
t = 3 a 5 x T (segundos)
Frecuencia del cilindro: según el cálculo.Frecuencia de la válvula: según catálogo.
Ancho de banda disponible : es 1/10 de la menor de las 2 frecuencias anteriores disponibles
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Proporcional sin feedback, acción directa y pilotadas.
A
Robustas, TN 6 con menos de 19 V se desconecta la electrónica. Las válvulas se “centran” por resortes a la pos. media en caso de perdida de tensión de alimentación.Utilización en lazo abierto. Muy amortiguadas.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WRAWRZ
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Proporcional sin feedback, acción directa y pilotadas.
Robustas, TN 6 con menos de 19 V se desconecta la electrónica. Las válvulas se “centran” por resortes a la pos. media en caso de perdida de tensión de alimentación.Utilización en lazo abierto. Muy amortiguadas.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WRAWRZ
Proporcional con feedback, acción directa y pilotadas.
B
Debido al sensado de la posición de embolo, se mejora notablemente los datos estáticos y dinámicos de la válvula. Utilización en lazo cerrado de baja frecuencia.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WREEWRKEWREH
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DISERTANTE: Ing. Diego Bernhardt EMPRESA: Bosch Rexroth SAIC
Proporcional sin feedback, acción directa y pilotadas.
Robustas, TN 6 con menos de 19 V se desconecta la electrónica. Las válvulas se “centran” por resortes a la pos. media en caso de perdida de tensión de alimentación.Utilización en lazo abierto. Muy amortiguadas.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WRAWRZ
Proporcional con feedback, acción directa y pilotadas.
Debido al sensado de la posición de embolo, se mejora notablemente los datos estáticos y dinámicos de la válvula. Utilización en lazo cerrado de baja frecuencia.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WREEWRKEWREH
Válvulas de alta respuesta, también llamadas reguladoras y/o HRV.
C
Solenoides con bajo rozamiento, cantos de control ajustados, evtl. con casquillo. Buena linealidad en la zona del cero de la válvula, opciones de “fail to save”.
WRSEWRTEWRPEWRLEWRREWRVE
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Proporcional sin feedback, acción directa y pilotadas.
Robustas, TN 6 con menos de 19 V se desconecta la electrónica. Las válvulas se “centran” por resortes a la pos. media en caso de perdida de tensión de alimentación.Utilización en lazo abierto. Muy amortiguadas.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WRAWRZ
Proporcional con feedback, acción directa y pilotadas.
Debido al sensado de la posición de embolo, se mejora notablemente los datos estáticos y dinámicos de la válvula. Utilización en lazo cerrado de baja frecuencia.Grado de limpieza exigido NAS 9.
WREEWRKEWREH
Válvulas de alta respuesta, también llamadas reguladorasHRV.
Solenoides con bajo rozamiento, cantos de control ajustados, evtl. con casquillo. Buena linealidad en la zona del cero de la válvula, opciones de “fail to save”.
WRSEWRTEWRREEtc.....
Servoválvulas, acción directa TN 6 + 10, mas pilotadas.SERVO
Retroseñal mecánica o eléctrica, torquemotor con frec. max. 1200 Hz mejora la respuesta de la válvula. Torquemotor como unidad funcional completa, toberas en la carcaza evitan distorsiones por temperatura, carcaza de fundición gris esfercia evita extrusión de los orings del casquillo, acceso simple al filtro, retroseñal con esfera de Zafiro evita desgaste y juego. Aplicaciones de alta dinámica y/o precisión. Grado de limpieza NAS 7.
WS2EMWSE3E
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COMPARACION VALVULAS PROP + HRV
BOSCH $ REXROTH $ BOSCH $ REXROTH $
A Prop. WRAE 1 WRZE 3,5
B Prop.c/FB WRPE 2 WREE 2,5 WRKE 4,2
C Valv. REG. WRPEHWRPEH
2,2 WRSE 3,1WRLEWRLE
3,9 WRTE 5,5
C HRV. WRREHWRREH
3,5 ---------WRVEWRVE
5,2 WRDE 6,6
ACCION DIRECTA : PILOTADAS :
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Criterion Proportional valve Servo solenoidvalve
Yes X XSpool position controlNo X
High XTolerances of meteringnotches Low X
Yes XSpool sleeveNo X (x)
High XFrequency response
Dynamic performance
Low XResponse time
Zero XOverlap in central positionPositiv X (X)Linear (X) X
Progressiv X (X)Flow curve
Dual gain XClosed loop (x) XApplicationOpen loop X
(X) possible but not typical
Válvulas proporcional y HRV - servosolenoide:
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Características de las HRV:
The most important characteristics of servo solenoid valvesin closed loop applications are:
- quality of zero overlap in central position- dynamic performance- nominal flow- flow characteristic curve (linear, non linear)
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Sistema émbolo y casquillo:
A-KanalApplied in case of single stage valves NG 6 und NG10in order to realise a precise and durable zero overlap in central position
Body
sleeve
spool
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Valve type
NG f0 (Hz)
direct operated servo solenoid valve
6 10
110 85
pilot operated servo solenoid valves
10 16 25 32
58 46 38 20
direct opersted HRV 6 210 Pilot operated HRV 10
16 25
80 68 50
Frequency limit rated at 5% signal amplitude und a phase shift of –90°
Límites de frecuencia:
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Sollwert [V]
Modifizierter Sollwert [V]
-10 10
10
-10
0,35...0,50
-0,5...-0,35ca.2
ca.- 2
Compensación del solapamiento:
To minimize the deadband , butmaintaining a safe locked central position
integrated in OBE
Sollwert [V]
Modifizierter Sollwert [V]
-10 10
10
-10
Anfang der hydraulischen Kennlinie
To eliminate the deadband to be used in closed loop applications
To be realized in axis controller
Continuous operating valves with positiv overlap in central position
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Linearization is provided by additional electronics (daughter card),by the HLA-module or in case of OBE-D2 it is integrated in the valve.
Linealidad de la respuesta en Q:
Valve curve
linearized
electroniccompensation
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MAS DE VALVULAS PROPORCIONALES Y SERVOSOLENOIDES.
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1 Wieso Ventile mit Flächenanpassung?
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1 Wieso Ventile mit Flächenanpassung?Ausfahren mit Schieber ohne Flächenanpassung
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1 Wieso Ventile mit Flächenanpassung?Ausfahren mit Schieber ohne Flächenanpassung
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1 Wieso Ventile mit Flächenanpassung?Ausfahren (Schieber-Flächenanpassung+mod.SW)
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Gegenüberstellung der Bewegungen mit Flächenanpassungdes Ventils mit und ohne modifiziertem Sollwert
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Gegenüberstellung der Bewegungen mit und ohne Flächenanpassungdes Ventils bei modifiziertem Sollwert
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Por qué usar un servocilindro? Problems and solutions
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Problems and Solutionsreducing the seal friction
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Problems and SolutionsThe function of a hydrostatic pocket bearing (unloaded)
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Problems and SolutionsActuator stiffness (axial)
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Opciones de cilindros:
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High Performance Industriezylinder (CGH4)
Nenndruck 280 barStatischer Prüfdruck 420 barDruckflüssigkeit Mineralöle DIN 51524 (HL, HLP)
Phosphorsäure-Ester (HFD-R, bei Dichtungsausführung -20°c bis +50°cDruckflüssigkeit-Temperaturbereich -20°c bis +80°cViskositätsbereich 2.8 bis 380 mm 2̂/sVerschmutzungsgrad max. zulässiger Verschmutzungsgrad der Druckflüssigkeit nach NAS 1638 Klasse 7
"L"
Dichtungskonzept
nur Intern
Low-cost Servozylinder ( Übergangslösung
Druckverlauf
Low cost!
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Sensor ultrasónico
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Sensor potenciométrico
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Regla óptica (incremental)
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CIMS
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Trasductores de presión:
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Trasductores de presión:
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Controller Cards Control Systems
Valve Amplifiers Accessories
Electronic Components and Systems
Componentes electrónicos:
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Electronic Components and Systems
Valve Amplifiers Controller Cards AccessoriesControl Systems
Controller Cards
Controladores :
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Hydraulic Controls
Position
Force / Pressure
Velocity / Flow
Analog & Digital ControllersOpen- & Closed-Loop
Programa controladores :
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Technical properties
4Power supply: 24 V DC nominal
4Ambient temperature: 0...+70 degrees C
4Plug connection: Connector 13-pole
(screw terminal)
Fields of application
4Position and velocity controller
Product line characteristics
42 variants available (voltage, current)
Functionality (excerpt)
4Switchable from position to velocity control
4Position control (PT1)
4Velocity control (PI)
4Deadband compensation on/off
Benefits
4Compact design
4DIN mounting rail
4Low-cost control unit
Módulo analógico AVPC
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Módulo analógico AVPC
- Setpoint signal analog V= 0...+/-10 V or I= 4...20 mA (2 versions)
- Feedback signal analog V= 0...+/-10 V or I= 4...20 mA (2 versions)
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VT-SWKA-1-1X VT-PVAR2-1XVT-PVNR-1-1XVT-PVPQ1-1X
Ope
n-Lo
op
Clo
sed-
Loop
Command Value Card:Especially for valves with
integrated electronics4 internal command call-ups2 external command inputs
(±10V or 4..20mA)Ramp generator (max. 50ms)with quadrant recognition
Controller Cards:for position control (PVAR2)
speed control (PVNR-1)pressure control (PVPQ1)
P(I)D adjustable via rotary switch
Refer to RD/RE 30255
Refer to RD/RE 30135/37/38
SWKA + PVAR analógico:
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PKS 6809DAX2DAX5
MX4
IP252
HNC100 -1X
SYB2000
HACD
19951992
2001
1987 1982
1998HNC100 -
2X
HNC200
Historial de los controladores digitales
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HACD – familia de controladores
Gleiche Hardwarebasis, gleiches Bedientool
VT-HACD-1 VT-HACD-2 HACD-DPQ VT-VPCD VT-xxx
Sollwert-/ Reglerkarte mit einem Regelkreis
Reglerkartemit zwei
Regelkreisen(ablösende Regelung)
Reglerkartefür
Einspritz-prozess-regelung
Wegab-hängiges
Abbremsen
Reglerkartefür Axial-kolben/-pumpeA4VS...
Weitere Applika-tionen, auch
kunden-spezifisch
VT-HACDB
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VT-HACD - Digital Reglerkarte mit Sollwertgenerierung
Sensorschnittstellenanalog (U/I), SSI
Achsregler: PIDT1-Regler angepasst an Besonderheiten hydraulischer Antriebe
Sollwertgenerierung analog, Feldbus oderintern mittels 32 Blöcken
Frontdisplay Anzeige und Veränderung von Parameterwerten
Feldbusse DeviceNet, Profibus DP und CANopen
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VT- HACD-1 – Reguladora con un lazo cerrado
Sollwertgeneratorgesteuertes VerfahrenPositionsregelungGeschwindigkeitsregelungDruck-/Kraftregelung
Einsetzbar für:
Ein Regelkreis realisierbar
Feedback digital (SSI) oderanalog (Spannung/ Strom)
Bestellbezeichung: VT-HACD-1-1X/V0/1-0-0
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Die 32 Blöcke können über die binäre Kombination der digitalen Eingänge DI1…DI5 + DI6 als „Binär Freigabe“ abgerufen werden.Für die HACD-1 ist dieser Mode kompatibel zur VT-SWKD.
HACD modo 1
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Es ist ein Sollwertprofil hinterlegt, welches die typische Applikation einer Positionsregelung abbildet.
HACD modo 2
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Der Struktureditor ist freigeschaltet. Eigene Bewegungsabläufe können erstellt werden. Hierfür stehen 32 Blöcke zur Verfügung.Jeder Block enthält: Sollwert, Rampenzeiten (Geschwindigkeit+, Geschwindigkeit-, S-Anteil) und Reglerparameter.Blöcke werden durch Setzen von Triggerbedingungen aktiviert:Setzen digitaler Eingänge, Vergleich von Signalen mit frei definierbaren Schwellen oder Ablauf von Wartezeiten.
HACD modo 3
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Sollwertgeneratorgesteuertes VerfahrenPositionsregelungGeschwindigkeitsregelungDruck-/KraftregelungAblösende Regelung (Position ↔ Druck/Kraft)
Einsetzbar für:
Feedback 1 x digital (SSI) oderanalog (Spannung/Strom)
Zwei Regelkreise realisierbarnur 1 digitales Feedbackgemeinsame Blockabrufe
Bestellbezeichnung: VT-HACD-2-1X/V0/1-0-0
HACD 2 ejes
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Version der HACD mit der Funktionalität „Wegabhängiges Abbremsen“
Wegmesssystem digital (SSI) oder analog (Spannung/Strom)
Bremsfunktion linear und WurzelfunktionRestgeschwindigkeitslogikgetrennte Parameter für Vorwärts/ Rückwärts
Eigenschaften
HACDB frenado en función de la distancia
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Schwenk-winkel
Druck
Leistung
Offener (A4VSO...) und geschlossener(A4VSG...) Kreislauf
Schwenkwinkel-, Druckregelung undLeistungsbegrenzung
Einsetzbar als Pumpenregler zur DFE-Regelung der A4VS... mitHS4-Verstellung
Vorsteuerventil 4WRE...-2XNeuer Wegaufnehmer für Schwenkwinkel
HACD VPCD control de bombas
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Features :
NC programmable,Closed-Loop Control
(optimized for hydraulic drives),Field-Bus compatible
(Profibus, Interbus, CAN, Sercos),Interface for incremental and SSI sensors
:
Local CAN Bus for synchronizationwith other HNC´s,
2-Axes version (option),WINPED 5.0
Control numérico HNC 100
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HNC 100 - interfases
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VT-HNC 100-1-2X VT-HNC 100-2-2X
HNC 100 1 y 2 ejes - Serie 2X
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HNC 100 : posibilidades
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;Waiting until input is set. ;Definition of switching positions/TRIG A A1.7=1 XR200 B-R206 B+R206 <>/TRIG A A1.8=1 XR201 B-R206 B+R206 <>;------------------------------------------------------------------------; C O M M A N D S E C T I O N;L00IF E1.4=1 JMP L10 ;jump: input 4 is setIF E1.5=1 JMP L20 ;jump: input 5 is setJMP L00;L10;Traversing to rapid speed positionG01 XR205 IR210 JR250 FR210 R211;Traversing to end positionG01 XR201 I100 J150 FR211 0L11IF E1.4=1 JMP L11 ;Waiting until the input
;is reset againJMP L00;L20G01 XR200 I200 J200 FR212 0 ;Returning to the initial positionL21IF E1.5=1 JMP L21 ;Waiting until the input is reset againJmp
L00M02 ;End of Program
Programación HNC 100 :
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Controller card - Sinumerik 840 D HLA module
Refer to BEY 17/26
Development and sales cooperation with Siemens AG
Fields of application
4Machine tools, e. g. rotary transfer machine, machining centre
Product line characteristics
4Full compatibility with Siemens Sinumerik 840 D
Functionality
4Position -, speed- and force control
4Alternating position and force control
4Interpolation of multiple drives
4Synchronous operation
4Safety functionality integrated
Digital HLA o MX4
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Electrónica para ensayos
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HCE
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HCE entradas & salidas
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COMPARACION DE DIVERSOS REGULADORES :
INPUT ANALOGICO : INPUT DIGITAL : OUTPUT ANALOGICO : SCAN &RANGO RESOLUCION RANGO RESOLUCION RANGO RESOLUCION FREC :
10 mVmodulo : +/- 10 V carrera / 1000 +/- 10 V
ANALOGICOS AVPC 0 - 10 V Por ej. : carrera de ---- ---- 0 - 10 V ----(1) 4 - 20 mA 1000 mm, la mejor 4 - 20 mA
PVAR exactitud = 1 mm
ANALOGICOS VT 3015 0 - 10 V ---- ----(2,1)
HACD-2 2 ms(1,6) 20 Hz
+/- 10 V 2,5 mV SSI 0,01 mm +/- 10 VDIGITAL 0 - 10 V 0 - 10 V 1,25 mV
HNC 100 4 - 20 mA 5 mV SSI / INK. 0,001 mm 4 - 20 mA 1 msMC68376 (4,6) 40 Hz16/32 bit 2 ejes
HCE-2X 0,5 ms(7) 100 Hz
ruido :aprox. 10 mV
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Comparación eléctrica + hidráulica
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Electric – and Hydraulic actuator design
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Comparación hardware hidráulico
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Comparación hardware eléctrico
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Potencia media hidráulica
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Potencia media eléctrica
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Comparación hidráulica y eléctrica
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Diseño hid + eléctrico
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Performance hid + eléctrica
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Paralelismo
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Regulación del espesor
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CONTROL DE PARALELISMO
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PARALELISMO 2 CILINDROS
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PLC, NC, ... Hydraulic drive‘s
CONTROLADORCommand SW + Actual IW
Parameters Status information
24 V
24 V
Analogpressure sensor
-
Analogeposition LOGICA SUPERIORsensor
Estructura del control:
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Aplicaciones hechas por BR-Arg.
o Regulación de presión en FATE
o Seguidor de bordes en SIDERAR
o Frenado y reg. presión en SIDERAR
o Traslación de molde en Máq.. sopladora
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Servocilindro c / HACD :
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HACD seguidor de bordes :
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HACD construcción del tablero:
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HACD tablero de comando:
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Mov. traslación cañón de barro:
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Inyección cañón de barro:
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Mvc-021f.jpg
Controlador HNC 100 - 2 ejes:
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Válvulas proporcionales HNC:
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Product Info
Customer Specification Sheet
EHL especificaciones:
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HYVOS 6.0 enables the user to simulate valve controlled cylinder drives in both open loop and closed loop systems.
Hundreds of parameters facilitate the modeling of complex structures and the replication of virtually any sequence of motions and loading conditions.
The Software is not only suitable for practical applications in project engineering and development, but also constitutes a valuable aid for training in hydraulic drive and control technology.
Simulación con soft HYVOS:
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Actuator step responses with different valve dynamics.
Frequency response of a position control loop.
High speed / creep speed cycle with external force.
Simulación: ejemplos
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Defining static and dynamic parameterslike flow rate, frequency, spooltype, etc.
A library of Rexroth valves is implemented
Simulación: parametrización válvulas
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Library of Rexroth controlers with graphicaluser interface.
User defined controlers.
Simulación: controladores
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Técnica de regulación: Contactos
PUEDEN INVITAR A VUESTROSPOTENCIALES CLIENTES A NUESTROLABORATORIO DE ELECTRONICAPARA REALIZAR DEMOSTRACIONES.
Consultas y Aplicacciones :
Diego Bernhardt Tel.: 011-4756 0140Fax.: 011-4756 0136Mail [email protected]
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© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.März 02,BRI/VAS2/3 Gö/Li Vorzugsprogramm Ventiltechnik Teil 3
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