Régulateur de la force de traction d`une bande DC

Instructions
de service
f
Régulateur de la force de traction
d'une bande DC 600.
Principe de fonctionnement
1. Sécurité
2
2. Remarques générales
2
3. Principe de fonctionnement
2
3.1 Vocation
2
3.2 Construction
4
3.3 Fonctionnement
5
3.3.1 Régulateur de type 0, actionneur frein
5
3.3.2 Régulateur de type 1, actionneur entraînement électrique 6
3.3.3 Calcul du diamètre de la roule avec le régulateur de
type 0 et le régulateur de type 1
7
3.3.4 Régulateur de type 2, actionneur engrenage à rapport
variable de transmission
8
5. Télécommande DO 6000
9
4. Mise en réseau de régulateurs de la force de traction
9
6. Caractéristiques Techniques
9
7. Glossar
11
bus
CAN
BEA--212932-F-02
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
1. Sécurité
1.1 Désignation des symboles
précède tout alinéa dont le contenu devra être particulièrement observé afin de préserver la fiabilité du fonctionnement
du régulateur de la force de traction d'une bande DC 6000 ou
DC 6001.
1.2 Utilisation conforme à la
vocation de l'appareil
Le régulateur doit être exclusivement utilisé pour réguler la force de
traction d'une bande.
Le régulateur de la force de traction a été construit selon les conceptions les plus modernes.
Utilisez le régulateur de la force de traction uniquement:
- en parfait état technique,
- conformément à sa vocation, dans le respect des Instructions de
Service.
Toute intervention portant sur le fonctionnement, l'adaptation de la
production, le changement ou le réglage du régulateur de la force de
traction de même que toute intervention pour l'inspection, l'entretien
et la réparation sera obligatoirement effectuée par un personnel
dûment qualifié.
1.3 Instructions de service
Conservez avec soin la présente documentation en la gardant en
permanence à la disposition du personnel.
2. Remarques
générales
Avant la mise en oeuvre du régulateur DC 600., il est nécessaire
d'ajuster et d'optimiser dans les règles de l'art les composants de
l'installation et appareils mis à disposition par le client et qui seront
reliés au régulateur.
Il peut s'agir par exemple:
- d'entraînements à modulation de vitesse, de freins pneumatiques
et électriques
- de régulateurs de vitesse
- de changeurs de fréquence
Si ces conditions préliminaires ne sont pas remplies, le
fonctionnement impeccable du régulateur de la force de
traction DC 600.. ne pourra pas être assuré.
2.1 Ajustage des composants
de l'installation mis à disposition par le client
3. Principe de
fonctionnement
3.1 Vocation
2
Le régulateur numérique de la force de traction d'une bande DC 600.
régule la force F d'une bande en défilement. A partir d'une consigne
donnée et de la valeur réelle mesurée de la force de traction, il détermine la valeur de l'action nécessaire pour maintenir la consigne, soit
F-réelle = F-consigne.
Le régulateur de la force de traction DC 600. se comporte comme
un régulateur à action P-, PI-, ou PID (proportionnelle, intégrale,
dérivée). Voir figure en haut de la page 3.
Le régulateur de la force de traction peut commander divers actionneurs. Il peut être employé sur des dispositifs d'enroulement, de
déroulement ou entre des unités de transport. Le régulateur de la
force de traction est livrable en trois types différents:
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
régulateur PID
action P
D-Anteil
action I
action I
action P
action D
Tn
Tv
Tn
Principe de régulation PID
Régulateur de type 0
Régulation de la force de traction sur un
dérouleur avec freins
PD..
Le type 0 est employé pour la régulation de la force de traction avec
un frein électrique ou pneumatique comme actionneur. Le régulateur
de type 0 est employé sur des dispositifs de déroulement.
Régulateur de type 1
Régulation de la force de traction de la
bande avec des entraînements
électriques
PD
PD
PD
Le type 1 est employé pour une régulation résultante de la force de
traction (régulation en cascade) avec des entraînements électriques
à vitesse modulée ou un engrenage différentiel (tel un Harmonicdrive) comme actionneur. On emploie des engrenages à 1 et 4
quadrants. La force de traction de la bande est ainsi régulée entre
l'entraînement enrouleur et l'entraînement principal ou entre
l'entraînement principal et l'entraînement de transport.
3
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
Régulateur de type 2
Régulation de la force de traction d’une
bande via l’entraînement électrique d’un
actionneur à rapport variable de
transmission
PD
Le type 2 convient pour une régulation de la force de traction sur
une machine dotée d'un arbre mécanique (arbre de renvoi) et d'un
engrenage à rapport variable de transmission (tel un engrenage à
action PI). La force de traction de la bande est ainsi régulée via
l'entraînement électrique de l'actionneur. On emploie pour cela un
régulateur à trois niveaux d'action.
3.2 Construction
Régulateur DC 6000
Régulateur DC 6001
Le régulateur de la force de traction d'une bande DC 6000 est placé
dans un tiroir de 19" enfichable dans un châssis. Il comprend:
- la carte de régulation RK 4101 (processeur avec régulateur PID et
amplificateur de F-réelle)
- la carte de logique LK 4101 (carte numérique entrées/sorties;
interface E/S)
- l'unité de commande RT 4101
Le régulateur de la force de traction d'une bande DC 6001 est placé
dans un boîtier pour le montage en réseau. Il comprend:
- la carte de régulation RK 4101 (processeur avec régulateur PID
et amplificateur de F-réelle)
- la carte de logique LK 4002 (carte numérique entrées/sorties;
interface E/S)
- l'unité de commande RT 4101
4
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
3.3 Fonctionnement
Le principe de fonctionnement du régulateur de la force de traction
d'une bande DC 600. dépend de l'actionneur et du type de régulateur
employé. On distingue entre:
- Régulateur de type 0
régulation de la force de traction de la bande par actionneur "frein"
- Régulateur de type 1
régulation de la force de traction de la bande par actionneur
"entraînement électrique"
- Régulateur de type 2
régulation de la force de traction de la bande par actionneur
"engrenage à rapport variable de transmission"
3.3.1 Régulateur de type 0,
actionneur "frein"
Deux capteurs de force mesurent la valeur réelle de la force de traction d'une bande en défilement. Cette mesure est ensuite comparée
à la consigne et transmise sous forme d'un différentiel au régulateur
PID. Ce dernier délivre le signal d'action au convertisseur en aval U/P
(freins pneumatiques) ou E/I (freins électriques).
Les convertisseurs délivrent à la sortie un signal proportionnel à celui
de l'entrée pour actionner un frein pneumatique ou électrique.
Moment d'inertie
Pour compenser le moment d'inertie dans le cas d'un arrêt brutal, on
conseille de déterminer le diamètre de la roule.
Rotation des étriers de frein
On atteint une usure régulière des garnitures de frein en alternant les
étriers. Il y a une rotation après chaque arrêt de l'enclenchement du
régulateur.
Exemple:
Principe de fonctionnement d’une
régulation de la force de traction
d’une bande sur un dérouleur à frein
D réel
entraînement principal
facultatif
V-bande
N-roule
compensation
de l'inertie
stop
D-réelle
F-réelle
F-cinsigne
∆F
régulateur PID
M
n vannes
n vannes
5
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
3.3.2 Régulateur de type 1,
actionneur "entraînement électrique"
Exemple:
Principe de fonctionnement d’une régulation de la force de traction d’une unité
de transport
a.
Régulation de la force de traction d'une bande sur une unité
de transport ou sur un enrouleur (rouleau d'entraînement
montant) avec consigne de vitesse délivrée par l'entraînement principal (consigne bande V)
Deux capteurs de force mesurent la force réelle de traction de la
bande en défilement. Cette valeur réelle est alors comparée à la consigne et transmise sous forme d'un différentiel au régulateur PID.
Celui-ci en déduit le signal de correction de la vitesse +∆V qui sera
ajouté au signal consigne V de la vitesse de la bande. Ce signal est
ensuite transmis à l'entraînement secondaire.
Le régulateur de type 1 peut également être employé dans le
cas d'un engrenage à rapport de transmission variable.
entraînement principal
entraînement en aval
F réelle
F réelle
entraînement à
vitesse modulée
F-consigne
V-bande consigne
∆V
∆V%
consigne V-bande
± ∆V%
entraînement à
vitesse modulée
régulateur
PID
b. Régulation de la force de traction d'une bande entre l'entraînement principal et l'enrouleur à essieu (enrouleur ou dérouleur)
avec détermination du diamètre et consigne de vitesse
délivrée par l'entraînement principal (consigne bande V)
Deux capteurs de force mesurent la force réelle de traction de la bande
en défilement. Cette valeur réelle est alors comparée à la consigne et
transmise sous forme d'un différentiel au régulateur PID. Celui-ci en
déduit le signal de correction de la vitesse +∆V qui sera ajouté au
signal consigne V de la vitesse de la bande. La consigne bande V
coïncide à la valeur réelle bande V de l'entraînement principal.
Dans le cas d'enrouleurs à essieu, la résultante de la consigne de
vitesse est divisée par le diamètre momentané de la roule. Le résultat
est une résultante de consigne de rotation pour l'enrouleur à essieu à
vitesse modulée.
consigne N =
6
consigne V ±∆v
d
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
entraînement principal
enrouleur/dérouleur
entraînement à
vitesse modulée
F-réelle
bande V
N-réelle
bande V
F-réelle
F-consigne
∆F
∆V
∆V%
D-réelle
consigne N
régulateur PID
Exemple:
Principe de fonctionnement d’une régulation de la force de traction sur un
dérouleur
3.3.3 Calcul du diamètre de la
roule avec le régulateur
de type 0 et le régulateur
de type 1
Le diamètre de la roule peut être déterminé de deux manières différentes:
- Calcul analogique du diamètre
Le diamètre de la roule est défini sous forme d'une tension analogique. Par un détecteur par exemple, qui va palper la roule et en
transmettre le diamètre sous forme d'une tension analogique au
régulateur de la force de traction DC 6000.
- Calcul du diamètre
Pour calculer le diamètre, le régulateur de la force de traction
DC 6000 doit connaître la vitesse de rotation "roule réelle N",
donnée qui peut par exemple être délivrée par le tachymètre du
moteur de l'enrouleur. Le régulateur de la force de traction
DC 6000 déduit alors des signaux "consigne bande V" et "rotation
réelle N" le diamètre de la roule.
D=
consigne bande V
3,14 x rotation réelle N
Le diamètre de la roule est nécessaire pour:
- régulateur de type 0
la compensation de l'inertie de masse, le couple de démarrage, la
caractéristique d'enroulement
- régulateur de type 1
le calcul de la consigne N, la caractéristique d'enroulement
7
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
3.3.4 Régulateur de type 2,
actionneur "engrenage
à rapport variable de
transmission"
Rouleau d'introduction
rouleau de commande
≈
groupe imprimant
Exemple:
Régulation de la force de traction entre
le rouleau d'introduction et le premier
groupe imprimant
arbre de renvoi
engrenage variable
actionneur électrique
Deux capteurs de force mesurent la force réelle de traction de
la bande en défilement. Cette valeur réelle est alors comparée àla
consigne et transmise sous forme d'un différentiel au régulateur
3 niveaux.
On dispose comme signal d'action, outre la consigne analogique de
la vitesse de rotation, également de deux sorties binaires pour la
rotation vers la gauche et la rotation vers la droite.
Les deux sorties binaires sont employées pour les commandes à
contacteurs.
F-réelle
nl
nl
F-réelle
consigne F
commande d'inversion
gauche
∆F
droite
régulateur
3 niveaux
n
Exemple:
Principe de fonctionnement d'une
régulation de la force de traction sur des
rotatives dotées d'un arbre de renvoi
8
facultatif changeur
de fréquence
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
4. Mise en réseau
de régulateurs
de la force de
traction
Grâce au bus CAN, il est possible de mettre en réseau différents appareils E+L (un régulateur de la force de traction avec une télécommande par exemple) via une liaison de bus CAN. La longueur totale
de la liaison CAN ne doit pas excéder 200 mètres. Les deux extrémités de la liaison de bus CAN sont dotées chacune d'un terminateur.
Le bus CAN travaille selon le principe du multi-maîtres.
Vous trouverez des informations plus précises sur l'organisation du
bus CAN dans le descriptif "Bus CAN et bus série".
régulateur de la force de
traction
DC 6000
5. Télécommande
DO 6000
télécommande
DO..
La télécommande DO 6000 comprend le tableau RT 4101, un boîtier
et une interface de bus CAN. Elle est reliée au régulateur de la force
de traction DC 600. via le bus CAN.
Le tableau de commande RT 4101 est un composant du régulateur
de la force de traction DC 600. mais également un composant de la
télécommande DO 6000. Les fonctions de commande de la télécommande et du régulateur de la force de traction sont donc parfaitement identiques et par ailleurs décrites en détail dans les 2ème,
3ème et 4ème parties de la présente documentation.
6. Caractéristiques
Techniques
Alimentation électrique
Tension d'alimentation
Puissance absorbée
numériques
Plage nominale de température
0 à + 50 °C
7 entrées numériques
Niveau de signal 1
Niveau de signal 0
Puissance absorbée
Fréquence limite
+10 V à +30 V c.c.
-5 V à +3 V c.c.
10 mA
1 kHz
+24 V c.c. (±25 %)
200 mA, sans sorties
9
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
3 entrées analogiques
(entrée de courant sur demande uniquement)
Résolution
12 bits
Tension entrante
0 à ±10 V c.c.
Intensité entrante (en option)
0 à 20 mA
Résistance entrante
100 kΩ
Tension d'isolation
750 V c.c.
Fréquence limite
1 kHz
Amplificateur de la force de traction
Résolution
±15 bits
Tension de signal
0 à ±20 mV
Résistance entrante
10 GΩ
Compensation au zéro
±100 % (programme)
Amplification
programme
Coefficient de température
0,5 % / 10 K
Tension d'alimentation des ponts:
valeur nominale
+10 V
Plage nominale
+6,5 V à +12 V
Durée du cycle
7 sorties numériques
Tension de sortie
Intensité de sortie
Inductivité de sortie
10 ms
24 V c.c.
500 mA / insensible aux
courts-circuits
200 mH
2 sorties analogiques
(sortie de courant sur demande uniquement)
Signal d'action:
Résolution
12 bits
Tension sortante
0 à ±10 V c.c.
Intensité de sortie (en option)
0 (4) à 20 mA
Résistance de précision maximum 500 Ω
Sortie de moniteur:
Définition
8 bits
Tension sortante
0 à ±10 V / 5 mA
Fréquence limite
20 Hz
Interface série (bus CAN)
Niveau
Vitesse de transmission
10
5V
250 k Bauds
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
Boîtier
DC 6000 châssis 19":
Dimensions (L x H x P)
28 TE, 3 HE, 160 mm
Protection boîtier
IP 00
Protection clavier à surface
sensitive
IP 65
DC 6001 boîtier compact:
Dimensions (L x H x P)
300 x 200 x 120 mm
Protection boîtier
IP 65
Sous réserve de modifications techniques
7. Glossar
Arrêt différé
L'arrêt différé est la durée, réglable dans le menu Setup, durant laquelle le régulateur de la force de traction DC 600. reste encore actif
après que l'enclenchement du régulateur ait été neutralisé.
Augmenter valeur / Diminuer valeur
"Augmenter valeur" et "Diminuer valeur" sont des touches de fonction
sur le clavier RT 4101 à l'aide desquelles vous pouvez modifier des
valeurs.
Automatique
"Automatique" est un voyant lumineux sur l'unité de commande
RT 4101 signalant que le régulateur est enclenché et le régulateur de
la force de traction DC 600. actif.
Capteur de force PD..
Les capteurs de force PD.. enregistrent directement la force de traction et la convertissent en une tension électrique analogique via un
pont intégral de jauges de contrainte.
Caractéristique d'enroulement
La caractéristique d'enroulement est une consigne de la force de tension de la bande en fonction du diamètre de la roule; elle est définie
dans un menu dans le cas d'enrouleurs pour maintenir la compacité
et la qualité d'enroulement.
Consigne F
La force de traction devant être obtenue au moment considéré.
Couple de démarrage
On appelle couple de démarrage le couple de freinage qui s'applique
sur les freins pneumatiques ou électriques dès l'enclenchement du
régulateur.
11
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
Desserrer les freins
"Desserrer les freins" est une commande donnée soit à partir du
tableau RT 4101 soit par une des entrées numériques. Cette commande a pour effet de ventiler tous les étriers de frein.
Différence de régulation
Voir erreur de régulation.
action I
action P
Tn
Durée de compensation Tn
On appelle durée de compensation Tn le temps requis par le régulateur I pour exécuter la modification de la valeur sortante qu'un régulateur PI exécute immédiatement grâce à son action P (voir figure
ci-contre). La durée de compensation Tn est une mesure pour la
temporisation d'un régulateur I par rapport à un régulateur P.
Durée de compensation Tn
Entraînement secondaire
Selon le principe maître/esclave, l'entraînement secondaire est
l'esclave dans une installation comprenant plusieurs moteurs et peut
être utilisé pour la régulation de la force de traction.
Erreur de régulation
L'erreur de régulation est la différence entre la consigne et la valeur
réelle.
Génératrice tachymétrique
La génératrice tachymétrique convertit une vitesse de rotation (tours
par minute) en une tension électrique analogique.
Plage de mesures
La plage de mesures est une option du menu grâce à laquelle on
définit la plage dans laquelle la force de traction doit être régulée.
Régulateur
L'ensemble qui intervient via l'actionneur en fonction de la tâche à
réaliser (régulation de la force de traction) sur le système asservi.
Régulateur de la force de traction
On désigne par Régulateur de la force de traction DC 600.
l'ensemble du système régulateur à savoir la carte de régulation, la
carte de logique et l'unité de commande.
12
Régulateur de la force de traction d'une bande DC 600.
Régulateur PID
régulateur PID
action P
action D
action I
action I
action P
Tn
Tv
Comportement de régulation PID
Tn
action D
La variation du signal d'un régulateur PID comprend une action
proportionnelle, une action intégrale et une action dérivée.
Le signal varie d'abord d'un montant qui est fonction de la vitesse de
variation de la valeur entrante (action D). Au bout du temps d'action
dérivée Tv, le signal revient à une valeur correspondant à la zone
proportionnelle et varie ensuite selon la durée de compensation Tn
(voir figure ci-dessous)
Régulation
La norme DIN 19226 définit la régulation comme un processus consistant à enregistrer en continu la grandeur devant être régulée (la
force de la traction), à la comparer à une valeur donnée (la consigne)
et, en fonction du résultat de cette comparaison, à agir sur cette
grandeur (force de traction) pour la rendre égale à la consigne.
Rotation des étriers de frein
La rotation des étriers est une commande interne quand on emploie
des freins pneumatiques dotés de plus d'un étrier. Les étriers sont
mis en oeuvre à tour de rôle de manière à obtenir une usure régulière.
Roule réelle N/D réel
Roule réelle N/D réel (vitesse de rotation de l'enrouleur/diamètre de
la roule) est le signal d'entrée analogique du calcul du diamètre.
Saisie de consigne
La consigne est saisie par une touche de fonction sur le clavier
RT 4101 qui permet d'introduire la consigne de la force de traction de
la bande.
Signal d'action
Le signal d'action est la valeur sortante du régulateur de la force de
traction et, en même temps, la valeur entrante de l'actionneur. En
technique de régulation, on désigne le signal d'action par variable
réglante (DIN 19226).
13
Régulateur de la force de traction d'une
Erhardt + Leimer GmbH
Postfach 10 15 40
D-86136 Augsburg
Téléphone (0821) 24 35-0
bande
Télécopieur
DC 600. (0821) 24 35-666
Signal tachymétrique
Le signal tachymétrique est une tension analogique électrique délivrée par la génératrice et égale à la vitesse réelle de rotation.
Signal vitesse consigne de la bande V
Le "signal vitesse consigne de la bande V" est une entrée analogique
qui donne à côté de la régulation de la force de traction la vitesse
synchrone de la bande. Ce signal peut être obtenu à partir de la consigne de l'installation ou à partir de la vitesse réelle de la bande.
Stop asservi
"Stop asservi" est une entrée numérique employée dans le cas du
régulateur de type 0 (freins pneumatiques ou électriques). Le couple
décélérateur de l'enrouleur est ce faisant calculé automatiquement et
tranmsis directement aux freins présents sans passer par le régulateur PID. On évite ainsi l'éjection de matière.
Témoin de la tension de service
Le "témoin de la tension de service" est un voyant lumineux sur
l'unité de commande RT 4101 qui signale que la tension
d'alimentation est disponible.
Valeur réelle F
La force de traction réelle au moment considéré
(1 Newton [N] = 0,22481 livre force [lbf]).
Variable commandée
La variable commandée est la grandeur physique qui doit être régulée par l'installation, par exemple la force de traction F, la vitesse
de rotation N ou l'intensité de courant I.
Sous réserve de modifications techniques
14