Moteurs pas à pas perturbés par un variateur de fréquence

[Julien]

Bonjour,

J’avance doucement dans la remise en état de ma plieuse (faudrait que je fasse un post d'ailleur!), et j’ai un problème d’interférence entre variateur et moteurs pas à pas auquel je ne m’attendais pas trop…

Je pense que c’est assez classique comme soucis mais je ne sais pas trop sur quoi agir.

En bref le fonctionnement est le suivant :

• Le moteur de la pompe hydraulique est entrainé par un variateur de fréquence mono->tri de 7,5kW. C’est un chinois type ECOGOO 9600 et il n’a surement pas de filtre en entrée.
• A côté de ça, les butées de pliage sont déplacées avec des petites pas à pas (NEMA17 je crois), alimentés chacun par un driver ZC-MD545 qui est alimenté en 24V.

Les signaux step/dir pour piloter ces drivers provient d’un arduino situé dans le pupitre de commande quelques mètre plus loin (relié par un gros câble multi 40x1mm²).


Du coup quand le moteur de la pompe tourne, les butées jouent la sarabande…
J’ai essayé en sortant les fils qui vont au moteur pour ne plus les faire passer dans le bornier, et les séparer nettement du reste, idem.
En débranchant les fils step/dir coté driver, plus de souci.
En les débranchant coté arduino, même problème quoiqu'un peu moins marqué.

Si vous avez des pistes...

 

[osiver]

Je crois que c'est assez clair même si la solution n'est pas bien évidente.
Les fils entre Arduino et drivers captent des perturbations assez fortes pour déclencher des step/dir

Une des précautions, sans garantie de régler le problème, consisterait à remplacer le câble arduino/armoire par du câble blindé.
D'autre part il faudrait vérifier que les masses sont bien continues et raccordées en un point.

Enfin, compte tenu du type de machine, j'imagine que les butées ne sont pas censées bouger pendant le fonctionnement de la pompe. Peut-être pourriez-vous utiliser un contact d'état du variateur pour inhiber les drivers

 

[Squal112]

Salut @Julien ,

Ce n'est pas étonnant du tout, tes signaux de commande venant de l'Arduino sont en +5V, c'est une tension très faible, très sensibles aux perturbations électromagnétiques (CEM).

- Pour commencer, il te faut utiliser des fils à double paires torsadées pour tes signaux (entre arduino et drivers), idéalement double paires torsadées et blindé, ou tu relie le blindage à la masse de ton alimentation Arduino.

- Deuxièmement, il faut séparer (idéalement dans des goulottes distinctes espacés de plusieurs centimètres) tes câbles de puissance (220V pour le Convertisseur de phase et sa sortie jusqu'au moteur) de tes câbles de commandes (Arduino, Drivers).

- Troisièmement, ajouter un filtre EMI en amont de ton Convertisseur de phase (Un modèle 40A pour coller avec tes 7.5kW)

- Pour finir, éviter les boucles de masses entre les alimentations, relier correctement les terres des différents élements (alimentations, drivers, convertisseur de phase...)

 

[Fran]

une piste
gros problème d’interférence d'automates et variateur a l'usine on trouver une solution par câble blinder raccordes en étoile (que d'un coté donc)

 

[greg_elec]

Une autre piste d'amélioration est de travailler en courant plutot qu'en tension dans les fils qui vont de l'arduino aux drivers .
Pour ce faire il faut poser un ULN 2003 directement en sortie de l'arduino et faire circuler un courant proche de 20mA dans les fils de commande des drivers . cela tombe bien car les entrées des drivers sont prévues pour cela

 

[greg_elec]

Quelques photos des parties entourées en rouge ce serait top

 

[greg_elec]

Pour câbler correctement utiliser du câble réseau

• F/UTP Foiled / Unshielded Twisted Pair

Bien choisir son câble RJ45 - L'Atelier du câble

Les câbles ethernet ou RJ45 sont apparus à la fin des années 1970. Désormais, ils équipent la plupart des foyers depuis l’avènement des boxs internet. Aujourd’hui, tout le monde possède un réseau à la maison qui connecte tous les ordinateurs avec des câbles réseau. Les normes changeant à la...

www.latelierducable.com

en le branchant ainsi :

 

[Hubert86]

Qui dit arduino, dit connexion USB avec surement un pc. Les variateurs des moteurs de broche perturbent la liaison USB et l'arduino, ne voulant pas changer ma broche je suis passé a linuxcnc, depuis impec, de plus j'ai un Gcode bien plus performant.

 

[Squal112]

Qui dit arduino, dit connexion USB avec surement un pc. Les variateurs des moteurs de broche perturbent la liaison USB et l'arduino, ne voulant pas changer ma broche je suis passé a linuxcnc, depuis impec, de plus j'ai un Gcode bien plus performant.

Ce n'est pas le Gcode qui est plus performant, mais l'interpréteur de Gcode
D'un coté entre un Arduino et n'importe quel controleur CN (Mach3/4, LinuxCNC, Centroid, Masso, UCCNC, etc...) il n'y a pas grand chose à comparer en terme de performances/fiabilité/ergonomie, mais ce n'est pas le sujet.

 

[Hubert86]

Bah c'est faux, le gcode de linucnc possède des appels a des sous programmes, également la fonction repeat et bien d'autres fonctions que ne possède pas le GRBL, qui est le gcode de l'arduino. je rajoute que c'est un complément. Le fait est que l'arduino est fragile par rapport aux parasites engendrés par la broche. j'ai eu ces pbl, changer de broche et son alime pour tomber sur quoi? pareil. La je passe a linuxcnc plus de plb et j'ai un Gcode plus performant. De plus c'est pas plus cher que l'arduino, ou si peu, une carte d'interface parallèle avec un pc et un port Parallèle, si tu installe la dernière version avec linux debian 10 il te faut un double cœur, un p4 ne convient plus, mais tu en trouve pour 50 euros sur LBC. J'en ai acheté un pour remplacer mon P4 car je voulais la dernière version de linuxcnc. Voila une solution de rechange qui est fiable, un retour d'expérience. Pas de blindés et de solution bancale qui marche/marche pas pff. Il faut un peu connaitre linux, si peu.

 

[Pascal-r]

Du g-code sur une plieuse?

 

[Squal112]

Bah c'est faux, le gcode de linucnc possède des appels a des sous programmes, également la fonction repeat et bien d'autres fonctions que ne possède pas le GRBL, qui est le gcode de l'arduino.

Oui c'est bien ce que je dis, c'est l'interpréteur qui est plus performant...
Un programme (merci à l'impression 3D pour la vulgarisation de ce nom en Gcode... car le nom c'est bien Programme et non Gcode du fait qu'il contient à la fois du G, du M, F, T...), ce n'est que des codes et fonctions ISO à la suite.
Alors oui les sous-routines appelées en M98 ne sont pas supportées par GRBL, est-ce bien le problème de base ?
Tu peux bien demandé un M98 P1002 L4 à un interpréteur Arduino, il ne le comprendras juste pas.
Quand à l'usage du M98 pour une plieuse...

Le fait est que l'arduino est fragile par rapport aux parasites engendrés par la broche.

Fragile non, sensible Oui car les signaux de l'Arduino sont en 5V contrairement à la majorité des solutions citées qui sont en +24VDC, voir en analogique 0-10V, mais ça on l'a déjà dis, cela n'empêche pas le +24VDC et l'Ana 0-10V d'être aussi soumis aux problèmes de CEM.

j'ai eu ces pbl, changer de broche et son alime pour tomber sur quoi?

Personne n'a parler de changer de broche ou d'alimentation.
Surtout qu'une broche sur une plieuse...
La, le convertisseur de Julien lui sert pour le moteur de sa pompe hydraulique.

La je passe a linuxcnc plus de plb et j'ai un Gcode plus performant. De plus c'est pas plus cher que l'arduino, ou si peu

Heu si c'est plus cher, un Arduino et un Shield basique c'est moins de 10€...
Un PC (±50€), une carte d'interface LinuxCNC en port // (10-15€) et pour une solution pérenne (une carte en liaison RJ45 de base chez Mesa comme la 4I61) c'est déjà + de 100€...

, une carte d'interface parallèle avec un pc et un port Parallèle,

Oui belle idée d'utiliser une interface sur port parallèle, c'est tellement fiable, moderne (acheter un PC d'occaz juste pour avoir une carte parallèle) en comparaison d'une liaison RJ45 (qui elle est utilisée sur les automates industriels).
Quitte à changer de carte de contrôle autant aller vers une solution qui n'est pas déjà dépassée au niveau de sa connectique (voir ci dessus)

Voila une solution de rechange qui est fiable, un retour d'expérience. Pas de blindés et de solution bancale qui marche/marche pas pff.

Sauf que la tu ne résous pas le problème de base.
A savoir les parasites CEM généré par un convertisseur de phase/variateur de fréquence dans une armoire de contrôle...
C'est comme mettre un pansement sur une jambe de bois.

Les câbles en doubles paires torsadés blindé, c'est la norme dans toutes les armoires CN industrielles pour les signaux de commande, donc loin d'être une solution bancale, tout comme la séparation des câblage commande et puissance, etc...

Il faut un peu connaitre linux, si peu.

Encore faut-il s'y connaitre, ou vouloir connaitre...

 

[Hubert86]

Bah de toute manière c'est hors sujet, donc je ne réponds mais y a dire. Ce qui est le sujet c'est d'utiliser de l'arduino dans l'industriel, les concepteurs de ce produit déconseillent fortement son utilisation dans un environnement de ce type, y a quelques années je suis allé sur leur site et ils l'écrivaient. Pour avoir différents éclairages des leds du sapin de Noël pourquoi pas, mais pas la. Si un produit a 20 euros étaient aussi fiable qu'un petit automate industriel a 200 euros, comme le Logo de Siemens par exemple, qui lui est adapté au monde industriel, ça se saurait. Donc a utiliser ce produit dans ces conditions, expose a ce qu'on voit la, ce n'est pas le premier, ni le dernier.

 

[Julien]

Bonjour,

désolé pour le délai de réponse... et merci pour les votres qui sont très instructives.

Pour ce qui est du fonctionnement, pas de gcode ici! L'arduino fait juste l'interface entre une manivelle électronique (incrementale) et les drivers des pap.
Plus tard il fera aussi d'autres fonctions comme lire la regle de position du coulisseau, petits automatismes, ...
Un vrai automate serait certainement mieux, mais je connais moins, et apparament ce n'est pas lui qui est directement en cause, plutot la ligne en aval.
Effectivement je pourrais couper la pompe, mettre les drivers sous tension, régler les butées, drivers hors tension, rallumer la pompe...
C'est ce que je fais provisoirement mais c'est ch...t

Par curiosité j'ai essayé "bêtement" de brancher une résistance de 200 ohm entre le puls - et puls +, pour faire un peu comme une résistance de tirage... bon ça ne change quasiment rien

En somme d'après vos conseils il faut que je travaille sur la protection des fils qui sont perturbés: paires torsadées, blindage.
ça m'embête un peu puisque pour le moment j'ai un bon gros câble multi avec 40 fils, soit je le change, soit je met un 2e câble à coté, je crois que ça va se finir comme ça.

Donc je me demandais dans quelle mesure je ne pouvais pas (en plus ou à la place du reste...) protéger ce qui emmet les perturbations?

Est ce qu'il peu s'agir:

- du cable variateur / moteur (certainement!)
- du variateur en soi?
- du cable d'alim variateur, ou le principal, si des harmoniques remontent en arrière?

Est ce qu'un cable sysmétrique à un intéret dans ce cas?
comme celui ci:

Je vous tiendrai au courant des évolutions!

et la photo demandée:

 

[Hubert86]

Bah certain ont résolu le pbl en changeant d'arduino. Mais pourquoi, mettre un arduino, pourquoi pas une éléctronique classique, tu as besoin de quoi d'une horloge pour le driver, a déterminer, et un signal sens de rotation, la fonction enable, un marche arrêt, les signaux pour le moteur c'est le driver qui s'en charge a partir de l'horloge qu'on lui envoi. Ça par exemple mais pas que https://www.amazon.fr/dp/B07QW4KM7S...uPWNsaWNrUmVkaXJlY3QmZG9Ob3RMb2dDbGljaz10cnVl . La les proba de pertubations sont plus faibles, voila une autre possibilité si tes solutions ne fonstionnent pas

 

[speedjf37]

Pour ce qui est du fonctionnement, pas de gcode ici! L'arduino fait juste l'interface entre une manivelle électronique (incrementale) et les drivers des pap.
Plus tard il fera aussi d'autres fonctions comme lire la regle de position du coulisseau, petits automatismes, ...

Avec un schéma on verrait peut être ce qui fragilise le montage et permet l'entrée des perturbations.
Le soft permet aussi de s'affranchir de certains problèmes.

Un simple blindage ou une simple mise à la masse ou à la terre peut aussi limiter les problèmes;

@Hubert86 est fâché avec l'Arduino même sans GRBL

JF

 

[Hubert86]

Pas du tout faché avec ce montage, je l'utilise. Mais il doit être utilisé dans son créneaux, pas pour tout. Pour les cnc avec pas a pas et pour des systèmes industriels, pas d'Arduino.

 

[Squal112]

En somme d'après vos conseils il faut que je travaille sur la protection des fils qui sont perturbés: paires torsadées, blindage.
ça m'embête un peu puisque pour le moment j'ai un bon gros câble multi avec 40 fils, soit je le change, soit je met un 2e câble à coté, je crois que ça va se finir comme ça.

Qu'est-ce qui passe dans ce cable multi 40 fils ?
S'il y a un mélange de signaux de puissance (pompe, VFD) et de signaux de commande (drivers, arduino), il n'y a rien d'étonnant à ce que tes signaux en +5VDC soit perturbés.

Donc je me demandais dans quelle mesure je ne pouvais pas (en plus ou à la place du reste...) protéger ce qui emmet les perturbations?

Déjà avoir une mise a la terre correcte de ta/tes alimentations, du VFD, du moteur de pompe.
Utiliser un filtre EMI en entrée du VFD (sur les fils de phase et neutre), histoire de préserver ton 50Hz.

Est ce qu'un cable sysmétrique à un intéret dans ce cas?
comme celui ci: Voir la pièce jointe 751709

Surtout pas ce genre de câble, il faut séparer le câblage puissance (entrée et sortie du VFD ainsi que l'alimentation des drivers et la puissance des steppers), du câblage commande (tout ce qui entre et sors de l'Arduino ainsi que les cables de commande STEP/DIR des drivers).

Ces 2 parties doivent être suffisamment séparées (plusieurs centimètres, 10cm c'est très bien) et idéalement dans des gaines/goulottes séparées.

Encore une fois le +5VDC est très très sensible aux perturbations CEM, donc il faut absolument utiliser de ton Arduino à tes drivers, un câble avec double paires torsadées et blindé.
Rien ne sert d'utiliser des fils de forte section, du 26 AWG convient parfaitement, c'est plus facile à trouver et c'est moins cher que du 0.75mm²

 

[greg_elec]

Sur la photo en #14 les fils bleus ne doivent pas passer dans la même goulotte que les fils des moteurs PaP et du VFD

 

[Julien]

Voila une vidéo qui vous donnera un aperçu de l'ensemble:
Dans le gros câble il n'y a que de la commande en 5V et 24V, pas de puissance bien sur.

 

[Julien]

Ci joint une photo du coffret principal ou j'ai sorti les fils moteur (sortie VFD) du bornier pour les écarter le plus possible... y a deja du mieux!
et une photo de l'interieur du pupitre de commande.

 

[Julien]

Je me risque à mettre le schéma elec et hydraulique, mais il est tres loin d'être parfait (suis pas très bon en schéma elec!) et j'ai beaucoup de choses à corriger dessus des que j'aurais un peu le temps... soyez indulgents

 

[Hubert86]

Bonjour,
je viens de regarder ton schéma, vite fait, déjà en amont de ton KA1 qu'on appel en fait KM1, il te faut une protection magneto thermique de type GV2 ou autre, avec son contact additif dans le circuit de commande du KM1. La sécurité variateur, quand elle est programmée, n'est pas suffisante, de plus tu n'as pas récupéré le contact convertisseur afin de l'integrer dans ton circuit de commande KM1; du coup ton convertisseur a des pbl, mais reste sous tension, hum. Tes alimes en aval de KM1, sauf évidemment pour le convertisseur, ne sont pas de mises. Je rajoute que si tu veux être dans les clous, y a pas mal de chose a revoir, mais bon...

 

[Julien]

Merci pour les infos!
Effectivement Hubert certains des points que tu évoques sont en place (disjoncteur par exemple) mais pas sur le schéma, d'autres sont sur le schéma mais pas câblées... faut que je remettre ça d'équerre!

Pour revenir au problème d'interférences j'ai mis un câble blindé entre le coffret de commande et les drivers des pap. Et ça fonctionne, plus de perturbations... jusqu'au jour ou j'utilise la cisaille en même temps. Elle est pourtant à 4 m de la plieuse mais elle perturbe aussi les pap, probablement en renvoyant de la "musique" dans le réseau.
La cisaille fonctionne sur un var 5,5kw type boost (220 vers 380), peut être plus pollueur qu'un classique... ? et comme toujours dépourvu de filtre, je vais donc commencer par en installer un et je vous redireai!

 

[Hubert86]

Les perturbations de ce type sont assez courante avec l'électronique. J'ai deux exemples. un professionnel, un système d'asservissement, un compteur de tours qui faisait varier un électrovanne air, proportionnel, en 4/20ma. j'en avais acheté un; impec, le pbl trop complexe a mette en œuvre pour les machinistes thaïlandaises, car nous avions plusieurs formats a paramétrer. Donc j'en ai fait fabriqué un plus simple a paramétrer, il n'a jamais fonctionné sur la machine en fiabilité. En atelier en simulation impec des journées entières, mais pas sur la machine, variateur, armoire électrotechnique classique. Malgré l'ajout de filtres de toutes sortes. Un autre exemple, perso, j'ai piloter une électrovanne eau a moteur avec une tempo de 15s, temps d'ouverture et fermeture de la vanne avec un NE555, un transistor de puissance et un relais( en fait deux montages) ouverture/fermeture. Sans l'éléctrovanne impec dés que je branchais l'electro aux relais hop je recevais un parasite qui perturbait mon montage, j'ai mis des filtres et autre condos rien n'y a fait, j'ai dû changer de système. Donc la cohabitation électrotechnique et électronique n'est pas facile. Ce qui explique le prix des automates industriels (composants plus performants, que pour le grand public). Assez fiables pour ce qui concerne les perturbations électromagnétiques, pas totalement quand même. J'ai la aussi des exemples. Pour le filtre il en faut toujours un, mais ça peut ne pas suffire.