Sistem de auto-învățare cu un PLC moale Optimizare automată a unității; Automatizare;
12 mai 2006, ora 14:07 | Philipp Dördelmann și Markus Lauzi
Instrumentul descris aici realizează o bună aproximare a optimului într-un timp de testare relativ scurt și arată, de asemenea, posibilitățile pe care sistemele de control moderne le pot oferi în legătură cu ansamblurile de acționare. Optimizarea automată a unității prezentată aici face ca viitorul sistemelor de auto-învățare să devină puțin mai tangibil.
Instrumentul descris aici realizează o bună aproximare a optimului într-un timp de testare relativ scurt și arată, de asemenea, posibilitățile pe care sistemele de control moderne le pot oferi în legătură cu ansamblurile de acționare. Optimizarea automată a unității prezentată aici face ca viitorul sistemelor de auto-învățare să devină puțin mai tangibil.
Conversia unei instalații de producție pentru asamblarea automată a pieselor mici în număr mare necesită, pe lângă conversia mecanică, o perioadă considerabilă de timp la repornire prin re-parametrizare și re-optimizare a sistemelor de acționare subiacente. Motivele sunt căile de deplasare diferite și masele în mișcare care se află în afara intervalului de rezistență al comenzii de acționare.
Obiectivul unei investigații a fost, prin urmare, de a găsi criterii de optimizare care pot fi utilizate într-o arhitectură de control standard în condiții de producție și care automatizează în mare măsură sarcinile de optimizare. Programul de optimizare dezvoltat din aceste cerințe evaluează în mod independent comportamentul de comandă al servomotoarelor - în acest caz unitățile directe rotative și liniare în legătură cu un PLC soft (programabil Logic Controller) - și determină independent un set optim de parametri pentru controler cu criteriul de optimizare specificat. Schimbul de date între soft-PLC și ansamblurile de acționare are loc prin inelul de fibră optică închis al „interfeței Sercos”.
Un sistem format din componente standard
Optimizarea automată a unității a fost dezvoltată în legătură cu ansamblul „Ecodrive” de la Bosch-Rexroth/Indramat, dar pentru aceasta pot fi utilizate și alte ansambluri. Condiția prealabilă este abilitatea de a accesa toți parametrii controlerului prin interfața Sercos de bus de teren și de a-i modifica într-o manieră țintită. Cu acest modul, un motor cuplu și o acționare directă liniară au fost controlate prin interfața Sercos. Algoritmul de optimizare a fost implementat în „C” și încapsulat în raport cu controlul PLC pentru a fi independent de acesta, pentru a nu încărca timpul său de ciclu și, mai mult, pentru a putea folosi sfera funcțională diversă, în special matematică, a unui mediu „C”. Sistemul TwinCAT de la Beckhoff a fost utilizat ca control PLC de nivel superior pe un PC industrial (Fig. 1, [1]). TwinCAT constă dintr-un nucleu PLC pentru controlul secvenței de nivel superior și un control NC pentru controlul mișcării.
Fig. 1. Algoritmul pentru o optimizare automată a unității accesează bucla de control a poziției și valorile caracteristice ale acesteia prin interfața ADS (Automation Device Specification).
Optimizare automată
În majoritatea cazurilor, optimizarea parametrilor controlerului are loc cu ajutorul metodelor de optimizare manuală, empirică. În cazul în care parametrii controlerului determinați prin măsurare pot fi convertiți în parametri reprezentați de tehnologia de acționare, se utilizează regulile de setare Ziegler-Nichols. Dacă o conversie nu este posibilă, parametrii sunt optimizați utilizând răspunsul la pas. Metodele de calcul matematic, cum ar fi optimizarea în domeniul timpului sau al frecvenței, sunt rareori folosite, deoarece informațiile detaliate despre comportamentul sistemului de control necesar pentru aceasta nu sunt de obicei disponibile. Realizarea procedurilor de optimizare empirică necesită doar ca utilizatorul să aibă cunoștințe de bază despre ingineria controlului, dar procesele de optimizare necesită mult timp. Din acest motiv, optimizarea parametrilor controlerului ar trebui automatizată. În plus față de implementarea schimbului de date cu sistemul de automatizare la nivel superior, aceasta include în primul rând căutarea unui algoritm optim de evaluare.
Cerință pentru optimizare
Structura controlerului modulului de acționare utilizat este implementată sub forma unui control în cascadă (regulator de curent PI, regulator de viteză PI și regulator de poziție P). Aceasta este și ordinea în care trebuie să aibă loc setarea și optimizarea. Controlerul de curent funcționează cu valorile orientate pe câmp ale cuplului sau curentului generator de câmp și nu depinde de mecanica mașinii conectate, ci doar de parametrii electrici ai motorului și ai actuatorului de putere. Aceste valori sunt furnizate de producător pentru multe combinații motor/actuator. În schimb, componentele de acționare de la diferiți producători necesită de obicei propria optimizare. Deoarece valorile curente actuale nu pot fi citite cu acest modul, acest lucru se poate face numai folosind echipamente de măsurare externe (cleme de măsurare a curentului). La setarea regulatorului de viteză și poziție, mecanica mașinii (angrenaj, momente de inerție de încărcare etc.) are, de asemenea, un efect, care necesită luarea în considerare a structurii mecanice complete și a unui regulator de curent pre-optimizat.
Controlul vitezei este de obicei optimizat în modul „control viteză” și controlul poziției este optimizat în modul „control poziție”. Cu toate acestea, deoarece nu este posibil să comutați modul de operare prin intermediul software-ului cu controlerul utilizat, ambele optimizări sunt efectuate în modul de funcționare al controlului poziției (control de urmărire). Acest lucru este permis în măsura în care valoarea vitezei efective din acționare este determinată prin diferențierea valorii poziției reale și astfel ambele moduri de funcționare funcționează pe baza acelorași semnale de valoare reală. Pentru a optimiza regulatorul de viteză, instrumentul de optimizare evaluează progresiile temporale ale valorilor de referință ale vitezei și valorilor reale, în cazul controlului poziției, progresiile valorilor de referință ale poziției și valorilor reale cu ajutorul unor criterii de calitate definite anterior.