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Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW

Discussion dans 'Electronique spécifique CNC' créé par Barbidou, 20 Décembre 2014.

  1. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonsoir,

    En étudiant la notice du VFD Huanyang livré avec notre broche chinoise 2.2kW, je suis tombé sur quelques paramètres (PD156 à PD162) à propos d'une régulation PID.

    On trouve même un petit schéma intéressant : PID_vfd.jpg

    J'ai eu beau chercher, je n'ai pas trouvé d'exemple d'utilisation de ce mode de fonctionnement (Ni dans le forum, ni avec google).

    Je cherche un retour d'expérience sur le sujet. Y-a-t-il quelqu'un ici qui s'y serait frotté? Quels sont les résultats obtenus? Quelle solution a-t-elle été retenue pour la mesure de vitesse?

    Autre question : sur quel principe cet asservissement est-il construit? En particulier, lorsque le couple augmente en faisant baisser la vitesse : Est-ce que le VFD augmente simplement sa fréquence de sortie pour accélerer (ce que je crains et qui risque fort de faire rapidement décrocher le moteur) ou augmente-t-il le courant de sortie en restant à la fréquence de consigne ? (ce qui semblerait plus intelligemment )

    Si certains ont des infos à ce sujet, je suis tout ouïe!
     
  2. Bbr

    Bbr Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonsoir,

    Je ne peux pas t'aider sur le variateur lui-même, par contre je peux te traduire les termes.
    Un régulateur PID (proportionnelle, intégrale, dérivée) c'est un système d'asservissement classique en régulation industrielle, tu trouveras des explications détaillées ici par exemple .

    Bonne lecture. 8-)

    Cordialement,
    Bertrand
     
  3. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Je ne vois pas pourquoi le couple augmenterait en faisant baisser la vitesse.
    A mon humble avis ces broches sont ce que l'on appelle des moteurs asynchrones-synchronisés. C'est à dire qu'ils démarrent en asynchrone et lorsque la vitesse est proche de la vitesse de synchronisme ils "s'accrochent" à cette vitesse. Un bête moteur synchrone ne démarre pas si la fréquence ne part pas de zéro. Dans le cas présent je pense que l'asservissement ne joue que sur le courant car la fréquence est la fréquence de consigne. Si la vitesse baisse à la suite d'une augmentation de la charge, on peut imaginer qu'une bobine de mesure dans le moteur voit cette diminution de vitesse et la régulation augmente le courant en conséquence. Reste à voir clairement combien de fils sont cablés entre le moteur et son coffret et si le nombre permet de conforter cette hypothèse sinon ???????????????
    Stan
     
  4. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonjour Bertrand, merci pour ta réponse mais ma question est sur le VFD lui même. (mais ça peut toujours servir à ceux qui se demandent de quoi on parle :) )

    Je me suis visiblement mal exprimé : je voulais bien sûr parler de la vitesse qui chute lorsqu'on demande du couple au moteur... (ce que tu as bien traduit dans la suite de ton message)

    Le moteur est câblé par 3 fils au VFD, il n'y a pas de tachymètre intégré. Mais on pourrait en ajouter un. D'après la description, le PID s'asservit sur l'entrée 4..20mA sur laquelle on pourrait envisager de réinjecter une image de la vitesse...

    Ce qui m'ennuie, c'est cette phrase :
    "PID closed-loop control is usually used in the process control with physical quantity not changing
    fast, such as the controls of pressure and temperature, etc. The feedback signal is usually taken
    from temperature transmitter, or pressure transmitter, etc. Under PID control, the feedback signal
    input path is the analog current signal of 4-20mA."


    J'ai un peu peur que ce PID ne soit fait que pour asservir un processus contrôlé par la vitesse du moteur et qu'il considère que le moteur suit toujours la vitesse demandée et que c'est cette vitesse qui joue sur le processus. Dans ce cas, il peut choisir de ne faire varier que la vitesse sans toucher à la valeur du courant... Si c'est le cas, c'est inutilisable pour moi :cry:

    Par contre, si comme tu le dis c'est le courant de sortie qui est modulé, alors cela pourrait permettre un asservissement en vitesse du moteur et donc une compensation du couple à vitesse lente... l'intérêt serait immédiat, d'où ma question...
     
  5. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Ce n'est effectivement pas clair.
    Le problème vient que les utilisateurs actuels de ces broches ne sont pas des expérimentateurs car avec quelques mesures bien faites on en saurait plus sur ces moteurs. les gens se limitent à dire que les défonceuses Kress sont de la m.....e et que ces broches c'est la panacée. Pour moi il y aurait déjà à considérer le type d'usage auquel on destine ces moteurs. Une défonceuse Kress n'est absolument pas une machine pour un usage intensif (c'est une défonceuse de bricoleur c'est à dire une machine pour un usage intermittent) Si on veut du matériel pro il y a des défonceuses plus adaptés à un usage intensif mais le prix n'est plus le même. Avec la Kress déjà est ce que les gens ne serre pas exagérément le collet et en faisant ainsi resserre le roulement de tête sur lui-même en mettant en péril sa longévité ?
    Stan
     
  6. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Euh... On ne va peut-être pas refaire ici l'éternel débat Kress vs Broche chinoise...
     
  7. Bbr

    Bbr Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonjour,

    Je ne sais pas de quel type est ton moteur (synchrone ou asynchrone) mais la régulation de vitesse avec ce PID nécessite un capteur (transmetteur pour un instrumentiste) qui mesure un paramètre process.
    Ce qui est dit c'est que ça s'emploie principalement dans des boucles de régulation de température ou de pression (des systèmes à variation lente), par exemple la régulation de vitesse d'un moteur de pompe centrifuge pour maintenir la pression dans un circuit malgré des variations de débit. Il s'agit d'une régulation de vitesse donc on agit sur la fréquence.

    Pour ce qui est de la régulation de couple, sauf erreur de ma part le couple d'un moteur à champ tournant est proportionnel au carré de la tension, pas au courant.

    Dans le cas d'un moteur asynchrone lorsque le couple résistant augmente, le glissement augmente donc la vitesse diminue alors que la fréquence n'a pas changé : on peut donc imaginer d'augmenter la fréquence pour compenser la baisse de vitesse. Il faut donc un transmetteur avec un signal 4-20 qui représente la vitesse de rotation du moteur, le seul problème c'est que ce système n'est pas à variation lente, tu risques donc d'avoir un fonctionnement instable du système car les 3 paramètres du PID ne pourront pas être réglés correctement.

    Cordialement,
    Bertrand
     
  8. saci

    saci Apprenti

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    j'ai déjà eu l'occasion de travailler en boucle fermée sur un variateur VF ( ALTIVAR ) pour la régulation de pression dans un circuit d'eau ( Sprinkler ), il fallait garder la pression à 12bar en utilisant une pompe jokey de 7kw ( moteur asynchrone ), le réseau fait environ 7800m de conduite, 30% de cette longueur est enterrée ce qui pose un gros problème en cas de fuite enterrée ( principalement la recherche et la localisation de celle-ci ), pour assurer le maintien de la pression dans le réseau une régulation s'est imposée pour la compensation de la quantité d'eau perdu ( par la fuite enterrée). donc la solution était de récupérer le signal analogique du capteur de pression et l'injecter à une entrée sur la variateur Altivar qui commande le moteur de la pompe en PI. les résultats étaient très satisfaisants et l'installation à fonctionné pendant presque deux mois avant la réparation définitive du réseau.

    Dans le cas de broche hf asynchrone, la régulation est tout à fait possible avec un feedback vitesse analogique issu d'un tacho par exemple, sauf que le temps de réponse de la boucle PID sera relativement long ( de 0.5s à quelque 2 ou 3 sec ) et sa parce que les VF ne sont pas des vrais servodrive qui eux sont capables d'aller jusqu'a 1 ou 2ms ( PID loop update time ), le document garantit le fonctionnement en PID seulement pour les phénomènes physiques relativement longs ex: température, pression, Ph ( acidité ) ou autre.

    Juste pour info, un variateur VF commande le moteur en fréquence et en tension toute en gardant le rapport V/F constant.
    donc en boucle fermée, à petite vitesse on devrait avoir le même couple ( ou presque ) qu'en grande vitesse, car le couple est proportionnel au courant qui est lui-même asservit indirectement par l'asservissement de la vitesse.

    Exemple: si la consigne de vitesse est de 3000rpm, et que le feedback renseigne seulement 1000rpm à cause d’une forte charge, le variateur essai d'augmenter la vitesse en augmentant la fréquence et la tension car il doit garder le V/F=constant, le courant augmente considérable car la force anti électromotrice est toujours faible
    I=(fem-faem)/Z , et par conséquence le couple aussi augmente. Donc un asservissement de vitesse par un variateur VF peut garantir un couple satisfaisant même à petite vitesse.
     
  9. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonjour Saci et merci de t'intéresser à ma question.

    C'est bien ce qui me préoccupe. La documentation ne donne pas le temps de boucle du PID, alors c'est difficile de se faire une idée précise. Le seul indice qui est donné, c'est les valeurs possibles pour I et D : 0.1~3600.0s pour I et 0.01~10.00s pour D... Je ne me rends pas compte de ce qu'on peut en tirer.

    C'est très intéressant et c'est là l'objectif de ma question : Cet asservissement est-il utilisable pour permettre le maintien du couple sur la broche à basse vitesse?...

    Les variations de couple durant l'usinage étant assez rapides, le problème est surtout lié au temps de réaction de la boucle. Si le PID en est capable, cela devrait pouvoir compenser (du moins en partie) la perte de puissance aux basses vitesses. Ce gros défaut des broches chinoises qui nous préoccupe tant deviendrait alors beaucoup moins gênant.
     
  10. ludique

    ludique Ouvrier

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Apparement la dérivée peut se régler au 1/100 ème , si tu en pousse le gain la réaction du PID sera d'autant plus rapide..Attention cependant à ne pas trop le pousser pour éviter les phénomènes d'oscillation...
    Pour la proportionnelle, le réglage standard est aux alentours de 85 à 90%, l'intégrale compensant l'écart dans le temps de ce réglage..Attention à ne pas trop la réduire tout de même car sinon: pompage..
    Après, le bon réglage ne peut s'effectuer qu'en direct avec les instruments de mesure qui vont bien...
     
  11. Doctor_itchy

    Doctor_itchy Modérateur

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    la mise en mode "servo" d'une broche est interessante , tres meme :)

    la boucle se constitue en général d'une génératrice de tension sur l'axe de la broche qui délivre une tension proportionelle as la vitesse :)

    une entrée spécifique est sur le variateur !

    un tel asservissement permet de

    avoir un couple et une vitesse constante peu importe la vitesse de rotation ( test effectué avec variateur infranor moteur en rotation lente 2tour mins , impossible de bloquer l'axe :) (moteur de 500watt dc ) et meme plus lent ça reste imblocable !!!

    j'ai aussi un moteur 200watt dc avec génératrice sur ampli servo AMC , idem couple impressionant surtout as tres basse vitesse ! , il me sert de broche sur ma cnc , un vrais bonheur et compact :)

    et aussi permet d'avoir un blocage de broche as 0V en entrée la broche est bloquée impossible as tourné as la mains

    donc pour une broche usinage c'est l'ideal pour les basse vitesse et le taraudage ( mais pour le taraudage il faut indexer la broche via un capteur de zero vers le pc :) )

    donc je ne saurais que recommande l'utilisation d'une boucle pid sur une broche , fini le calage dans la matiere la broche peu importe sa vitesse garderas un couple constant ( si bien sur le pid est bien réglé sur le variateur !! )
     
  12. gaston48

    gaston48 Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Bonsoir,
    Cela devrait donner de bon résultat, il faudra supprimer les rampes d’accélération et de décélération
    pour avoir le meilleur temps de réponse.
    Il faudra aussi loger une tachymétrie sur cette broche, peut être un simple petit capteur inductif en
    vis-à-vis des 2 plats du nez de broche.
    Rien n’empêche aussi, au lieu de convertir en 4-20, d’ajouter simplement une action proportionnelle
    (on ne fait pas de positionnement) avec un simple ampli op avant d’attaquer le variateur.
     
  13. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    A la lecture de vos message, il semblerait que cette idée d'asservissement soit viable...

    La seule objection semble être la vitesse du PID intégré au VFD.

    En poussant un peu le raisonnement de Gaston48, on peut également sortir complètement le PID du VFD et n'utiliser ce dernier que comme interface de puissance. On peut alors faire un PID beaucoup plus rapide et en profiter pour intégrer dans le même circuit la réception de la consigne, le comptage d'impulsions du capteur de vitesse, le PID et la sortie de commande du VFD.

    Ce qui nous donnerait un système dans le genre :
    pid.jpg

    Cela devrait pouvoir se résumer à une arduino, trois bricoles et quelques soirées de programmation...

    Qu'en pensez-vous?
     
  14. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    Je pense qu'il y a un problème de raisonnement de base.

    Parce que si on applique votre raisonnement à un moteur tri normal, sans variateur. Il tourne normalement à vide sur le 220v 50Hz tri. Et ne pourrait donc pas délivrer sa puissance maxi sans changer le voltage ou la fréquence. Hors ce n'est pas le cas. Si on charge ce moteur, sans bouger ni la tension, ni la fréquence, il va simplement ralentir un peu (glissement de l'ordre de 3% à 5%), et l'intensité consommée va augmenter, jusqu'à atteindre la puissance et couple maxi. Et si on le charge au dela, il va simplement se bloquer.

    L'autre point, il y a une relation entre tension et fréquence sur un moteur à induction : en très gros, si on diminue de moitié la fréquence, il faut diminuer de moitié la tension, sinon, le moteur va être en surintensité. Très très grossièrement, le moteur tourne plus lentement, donc la fcem baisse. Le voltage "utile" aux bobines du stator = alimentation - fcem augmente. Plus de voltage = plus d'intensité = chauffe.

    Un variateur en mode Volt/Fréquence maintient très bien cette relation. Et donc permet le fonctionnement normal du moteur à vitesse réduite.

    Et donc, sous réserve que le ratio volt/fréquence soit correctement programmé dans le variateur, il n'y a rien à faire pour augmenter la puissance à faible vitesse.

    Tout ce que va faire une régulation PID, c'est corriger le glissement sous charge. Ca va ramener les écarts de vitesse de 3 à 5% du au glissement à moins de 0.1%. Mais il n'y aura strictement AUCUNE augmentation de couple. Un PID n'augmente pas la puissance du moteur.

    La seule façon d'augmenter le couple, c'est d'augmenter l'intensité avec 2 gros problèmes :
    La surchauffe du moteur. C'est possible si c'est bref : exemple le démarrage d'un moteur tri directement sur le secteur : Un moteur tri a un appel de courant de folie quand il démarre. ou dépassement de puissance moteurs industriels : http://www.atecfrance.fr/moteurs-tensions-classes-services.aspx (en bas de la page)

    La surchauffe (et cramage) de l'électronique : L'électronique a un temps de réaction beaucoup beaucoup plus rapide qu'un moteur...

    NB Il existe des VFD autorisant la surintensité moteur avec monitoring thermique associé pour éviter de griller le moteur. Mais c'est genre professionnel haut de gamme, avec les prix qui suivent. Et sont de toutes façon incapable de faire délivrer au moteur une puissance qu'il n'est pas en mesure de fournir. Ces dispositifs exploitent simplement "au mieux" le moteur.
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  15. Doctor_itchy

    Doctor_itchy Modérateur

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    Asservissement PID sur VFD Huanyang + broche 2.2kW
    en cas de pid on joue aussi sur le fait que l'alim moteur soit en pwm et plus en dc continus , de fait on peu avoir une surpuissance légére sans pour autant une forte surchauffe :)

    un point que j'ai omis c'est que un tel moteur doit etre équipé d'un ventilateur as vitesse fixe et plus le ventillo d'origine , car as basse vitesse le ventillo ne sera plus efficace :wink:
     
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