Hydraulische plaat draaien met 360 graden pook

Beste C-O-leden,

Ik ben met een projectje bezig op mijn werk, hierbij willen we een plaat waar een hef arm op staat 360 graden laten draaien. Hij moet aangestuurd worden vanuit een control room waar er geen direct zicht op de plaat is. Deze plaat wordt aangestuurd door middel van 2 hydraulische kleppen.

De setting die we hebben:
-2 hydraulische 24v kleppen voor linksom/rechtsom te sturen
-360 graden pook in de bedieningsruimte
-HMI in bedieningsruimte om de positie van de plaat (onder andere) aan te geven
-Omron 24V PLC CP1L-EL20DR-d om de plaat aan te sturen en uit te lezen

Als de pook in een bepaalde positie staat, moet de plaat hier automatisch naar toe gaan draaien. Het moet ook te zien zijn op het HMI welke stand de plaat staat.

Nu zit ik hier al even over te twijfelen hoe we dit het beste gaan aanpakken en vraag ik me af hoe jullie hier over denken en wat de beste oplossing hiervoor zou kunnen zijn:
- Door middel van 2 absolute encoders aan te sluiten; 1 op de plaat en 1 op de pook; Helaas heb ik hier niet veel verstand van, maar ik heb lang geleden op school hier iets over gehad en misschien is dit wel een goedkopere oplossing? Deze aansluiten op high speed ingangen kan dat?
- Door middel van 2 4-20mA potmeters te gebruiken 1 op de plaat en 1 op de pook, is het makkelijkste maar wel het duurste, naast de potmeters moet er namelijk ook een analoge ingangskaart op de PLC er bijkomen.

Het gaat zich als het goed is om repeterend werk, dus het is wel redelijk belangrijk dat de kosten laag blijven, daarentegen moet het wel degelijk, betrouwbaar en lang mee kunnen gaan. Wat zouden jullie adviseren, of zijn er nog andere mogelijkheden om de stand van de pook naar de plaat te sturen?

Alvast dank voor reactie,
Groet Rob

Lambiek

Special Member

Ten eerste welkom op het forum,

Op 27 september 2021 23:05:36 schreef rob91:
Beste C-O-leden,

Nu zit ik hier al even over te twijfelen hoe we dit het beste gaan aanpakken en vraag ik me af hoe jullie hier over denken en wat de beste oplossing hiervoor zou kunnen zijn:
- Door middel van 2 absolute encoders aan te sluiten; 1 op de plaat en 1 op de pook; Helaas heb ik hier niet veel verstand van, maar ik heb lang geleden op school hier iets over gehad en misschien is dit wel een goedkopere oplossing?

Het kan met twee encoders natuurlijk, je moet dan gaan tellen voor de positie van je plaat.

Deze aansluiten op high speed ingangen kan dat?

Als je de juiste kaart hebt kan dat.

- Door middel van 2 4-20mA potmeters te gebruiken 1 op de plaat en 1 op de pook, is het makkelijkste maar wel het duurste, naast de potmeters moet er namelijk ook een analoge ingangskaart op de PLC er bijkomen.

Persoonlijk zou ik hier voor gaan, dat is het meest simpele, ook qua software.

Een analoge kaart is misschien duur, maar een snelle kaart voor encoders is ook niet goedkoop.

Het gaat zich als het goed is om repeterend werk, dus het is wel redelijk belangrijk dat de kosten laag blijven, daarentegen moet het wel degelijk, betrouwbaar en lang mee kunnen gaan.

Met een encoder moet je er ook op letten dat die schokvrij gemonteerd kan worden, anders is die ook snel stuk.

Wat zouden jullie adviseren, of zijn er nog andere mogelijkheden om de stand van de pook naar de plaat te sturen?

Die pook kun je ook vervangen door bijv. een draaiknop met een encoder eronder, of een draaiknop met een potmeter eronder.

Je hebt ook stuurknuppels met een potmeter, is dat niet iets?

Er zijn ook lineaire potmeters die je bijv. aan je cilinder bevestigt voor de positie terugmelding.

Je kunt de plaat ook nog met een servo aansturen, maar ik weet niet wat voor koppel je nodig hebt. Het wordt dan waarschijnlijk wel een servo met een vertraging, maar dat is ook niet echt goedkoop je hebt ook nog een driver nodig.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
GJ_

Moderator

ik zou voor encoders gaan. Simpel en kan niet fout. Analoog voor positioneren deden ze 50 jaar geleden.
Een absoluut encoder kan niet op snelle ingangen, maar met wat slim programmeren hoeft dat natuurlijk ook niet. Je kunt ook voor encoders met een SSI uitgang gaan.

Lambiek

Special Member

Op 28 september 2021 16:58:52 schreef GJ_:
Analoog voor positioneren deden ze 50 jaar geleden.

En ze doen het nog steeds op sommige machines. :) Denk aan doseerschuiven bij weeginstallaties.

Een absoluut encoder kan niet op snelle ingangen, maar met wat slim programmeren hoeft dat natuurlijk ook niet.

Het draaien zal niet al te snel gaan denk.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Rob, wat mij niet duidelijk is, dat is of de boel 360 graden kan draaien of "zoveel je wilt".

De 4-20ma oplossing zal denk ik niet goed werken als dat ding meerdere rondjes kan.

Encoders zijn bijvoorbeeld te krijgen met 600 PPR. Zou je er zo 1 aansluiten, dan zou iedere keer als de boel onder stroom gezet wordt de boel moeten initializeren om een keer "langs nul" te komen. Is dat acceptabel?

Absolute encoders ken ik niet. Maar ik hoor hierboven dat die bestaan.... :-) Dat zou dan een optie moeten zijn. :-)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
High met Henk

Special Member

voor een relatieve encoder (meestal 2 sensoren met een overlap, feitelijk een 2 bit gray encoder)

MAar dan heb je alleen snelheid en richting (dus je weet hoe ver je verplaatst en welke kant op)
gevolg is dat je het ding moet nullen.

een absolute encoder is veel mooier en stuk duurder.
Dat kan inderdaad met een potmeter, maar is lastig en slijtage gevoelig (ik heb die krengen als feedback op een thruster en dat levert toch wel aantal x per jaar gezeur op!)

Ik zou voor een echte encoder gaan. Kost paar centjes meer, maar is wel de veel beter oplossing.

Je kunt ook zelf wat knutselen en zelf een gray encoder maken met meerdere sensoren.
Als je wat DI over hebt ben je er al. Je kunt dan zelf je nauwkeurigheid bepalen.
En inductieve sensoren of reflectie sensoren zijn niet zo heel erg duur.
Voordeel van deze methode is meteen dat je mechanisch meer speling toe kun staan!
Nadeel is wel als je voor inductie gaat dat je allenaal metalen strippen juist moet lassen, waar je voor optische ook met een sticker kunt volstaan.

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
GJ_

Moderator

Een incrementele encoder is in deze toepassing waarschijnlijk niet practisch, dan moet je inderdaad iedere keer als de spanning weg geweest is een keer homen. Dat kan ook op een aanslag in veel gevallen, een sensor is niet altijd noodzakelijk.
Overigens geeft een incrementele encoder met 1024ppr per omwenteling 4096 counts. Ik weet niet hoe nauwkeurig je wil.
Een standaard programmeerbare encoder is niet zo gek duur: zelf iets maken met fotocellen of benaderingsschakelaartjes is altijd duurder.

Een absoluut encoder is het handigste met een SSI uitgang, maar gewoon parallel bedraden op een stuk of 10 a 12 ingangen kan ook natuurlijk.

High met Henk

Special Member

@gj: als ik lees:
Grote plaat
Hydrauliek
Veiligheidsbunker

Denk ik zomaar dat het groot lomp en zwaar is.
Dus speling is wel een dingetje.

Maar kijk eens hoe ze dit bij graafmachines oplossen.
Op mijn werk hebben we die dingen er ook op zitten en dat gaat eigenlijk heel goed..

Geen idee of ze genuld moeten worden. Kan dat wel navragen, maar pas vanaf 11 oktober.. dan gaat er 1 uit elkaar. De andere liggen op project.

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

Ik heb SSI opgezocht. Als voordeel wordt aangeprezen: "geen start en stop bits" voor hogere utilisatie.... en dan gaat het verhaal verder met te vertellen dat ze de ene 60 µs een datatranfser doen en de andere 60 µs pauze houden.... Maar goed, in hun toepassing is syncrhoon met de PWM periode ook iets wat iets waard is....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
GJ_

Moderator

Dat verhaal snap ik niet, het klopt ook niet echt. En waar die PWM vandaan komt ook al niet.

SSI (Synchronous Serial Interface, bedacht door Stegman) is een standaard protocol over RS422 dat ieder merk kan leveren. Ook alle PLC merken hebben SSI ingangen. Dat is een kwestie van aansluiten en werken.

PDF: speed-and-position-feedback-devices

[Bericht gewijzigd door GJ_ op 28 september 2021 19:29:42 (26%)]

Allereerst heel erg bedankt voor jullie aandacht en reacties!

Ik wil het zo maken dat als de pook/draaiknopje bijvoorbeeld op 3 uur staat, dat de plaat dan automatisch daarnaartoe draait en zo programmeren dat hij de richting kiest met draaien die de kortste weg heeft. De plaat kan gewoon vrij 360graden oneindig rondjes draaien.

Het is niet wenselijk dat de plaat iedere keer nadat spanning eraf en erop is geweest het nulpunt moet zoeken.

Het moet redelijk precies zijn, dus met inductieve sensoren is helaas geen oplossing, teveel ingangen nodig dan om het redelijk nauwkeurig te krijgen.

Plc wat ik wil gebruiken is deze; (vooral omdat we die op voorraad hebben liggen voor andere projecten)
https://industrial.omron.eu/en/products/CP1L-EL20DR-D

Ik zie op de website staan:
Number of encoder input channels : 4
Max. encoder input frequency : 100kHz

Ik ga vanavond eens op zoek naar een absoluut encoder met een SSI uitgang, wat dat voor iets is en vooral hoe het werkt :)
Liefst moet het (ook nog ja |:( ) in een behuizing zitten, zodat er niet direct mechanische belasting op de encoder komt.

Wat sturen die hydrauliek kleppen aan? Een hydromotor of een cilinder? En hoe zitten de mechanische constructie in elkaar?

In plaats van een rotatiesensor zou je ook kunnen kijken naar een translatiesensor. Bijvoorbeeld een Temposonics die je op of in de cilinder zet of anders via een bepaalde constructie laat mee draaien / schuiven. Dit soort systemen zijn onverwoestbaar.

[edit] Laat maar .... zie net dat alles oneindig moet ronddraaien.

[edit1] Kan een absolute encoder tot in het oneindige? hij zal toch een keer door overflow weer op "0" beginnen? Anders krijg je op een gegeven moment wel een enorme groot getal

[Bericht gewijzigd door EdbO op 28 september 2021 20:00:12 (17%)]

Die hydraulische kleppen sturen een hydropomp aan waar hij mee draait, niet met cilinders. Ik wil proberen dat hij voor een bepaalde waarde er bijvoorbeeld bijna is, dat hij direct stopt met uitsturen en eindigt in een positie die redelijk goed in de buurt komt (mag 5% ongeveer inzitten).

fatbeard

Honourable Member

Op 28 september 2021 19:52:26 schreef EdbO:
[...]
Kan een absolute encoder tot in het oneindige? hij zal toch een keer door overflow weer op "0" beginnen? Anders krijg je op een gegeven moment wel een enorme groot getal

In tegendeel: de uitlezing van een absolute encoder is de hoek waarin het ding staat.
Afhankelijk van de uitvoering kan die van 0 tot een zeker maximum lopen om de volgende stap weer op nul te gaan; maar wat mij veel logischer lijkt is een Gray-code uitgang (daarin wisselt nooit meer dan 1 bit tegelijk).

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Op 28 september 2021 21:21:49 schreef fatbeard:
[...]
In tegendeel: de uitlezing van een absolute encoder is de hoek waarin het ding staat.
Afhankelijk van de uitvoering kan die van 0 tot een zeker maximum lopen om de volgende stap weer op nul te gaan;

Ah, ja dat kan natuurlijk ook. Tevel heeft encoders van Lika https://www.tevel.nl/encoders-pulsgevers/ in alle soorten en maten.

Op 28 september 2021 20:01:53 schreef rob91:
Die hydraulische kleppen sturen een hydropomp aan waar hij mee draait, niet met cilinders. Ik wil proberen dat hij voor een bepaalde waarde er bijvoorbeeld bijna is, dat hij direct stopt met uitsturen en eindigt in een positie die redelijk goed in de buurt komt (mag 5% ongeveer inzitten).

Dit gaat met hydrauliek niet of je moet met smoor- en overdrukkleppen etc gaan werken om een rem circuit te bouwen. Hydrauliek is net als water, kraan open en dan in één ruk de kraan dicht doen en je krijgt een flinke klap en drukpiek in je leiding. Stromende olie staat ineens stil en dan heb je nog massatraagheid van het geheel dat nog wil doordraaien. Om het beter te sturen, kijk eens naar proportioneel gestuurde kleppen die je steeds verder dicht stuurt totdat je bij de juiste positie bent aangekomen. De aansturing van die kleppen is vaak -10 tot + 10 VDC of -20 tot + 20 mA.

Je kunt ook naar elektrisch kijken. Een elektromotor met reductiekast die kan 'uitlopen'.

GJ_

Moderator

Aan die encoderingangen heb je helemaal niks, vergeet die. Die is alleen geschikt voor incrementele encoders en die wil je niet.

De door anderen genoemde grey code is één soort code voor absoluutencoders. Dat is de enige optie die je hebt op encodergebied, naast SSI.

Uit vrijwel alle absoluutencoders met een paralelle uitgang komt een greycode, je moet dus wel even een stukje code zoeken dat grey omzet naar een leesbaar getal. Gelukkig is dat erg eenvoudig en staat internet vol met voorbeelden.

Voor SSI heb je een aparte kaart nodig, jouw Plc kan er zo niks mee.

TIP:
als je een encoder selecteert neem dan een holle as encoder. Geen gedoe met uitlijning of kromme asjes, veel robuuster. Zeker in een wat ruwere omgeving.
Als het een echt wilde omgeving is (schokken/hoge temperaturen enz) heb je ook niks aan een encoder, dan moet je echt over naar resolvers. Maar dat is een heel ander hoofdstuk en weer en stuk lastiger.

Ik vind de (ongetwijfeld goedbedoelde) adviesen hier een beetje raar.

Er is geen info over benodigde nauwkeurigheid, prijsindicatie is oer hollands "goedkoop" (in verhouding met wat? Die hydraulische installatie? Of met het mogenlijke resultaat van een falende encoder?)

Vanaf ong. EUR 5 heb je een behoorlijk betrouwbare Hall-effect encoder (Iets van 4096 posities per omwengeling) Daar moet nog een magneetje bij (Oei, nog 80ct) En voor de betrouwbaarheid moet zoiets fatsoenlijk ingebouwd worden. Asje, paar kogellagers oid. Kant en klaar kostien die dingen voor de Industrie ergens tussen een paar tientjes en een heleboel.

En als je het echt goedkoop en betrouwbaar wilt (uitgezonderd ontwikkelkosten) Dan maak je de hele boel van plastic en stop je er twee van die HALL sensoren in, en geef je ze met wat tandwielen een iets verschillend toerental. Hiermee heb je een absolute encoder die het doet over meerdere omwentelingen, en kun je ze elkaar laten controleren met een stukje software. Met een microcontroller is dit vrij gemakkelijk te doen, maar ik heb er geen idee van hoe je zo iets in een plc doet.

Hall sensoren @10:30
https://www.youtube.com/watch?v=IK06vAlQpOs

Wel jammer dat Clive niet gelijk doorhad waarom het blauwe en grijze tandwiel niet even grood zijn.

Overigens:
In de fabriek wordt het "zomaar" in elkaar gestopt. Bij de calbiratie procedure wordt het stuur helemaal linksom en helemaal rechtsom gedraaid en de microcontroller meet dan de positie verschillen.

High met Henk

Special Member

Probleem van kant en klare sensor met Shaft is de mechanische uitlijning..

Tandwiel of snaar is weer lastig (immers overbrenging moet 1:1 zijn...)

Daarom kwam ik met losse sensoren en zelf een gray schijf maken

[Bericht gewijzigd door High met Henk op 30 september 2021 08:53:02 (36%)]

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
GJ_

Moderator

Op 30 september 2021 04:13:34 schreef Kortsluiting_Online:
Ik vind de (ongetwijfeld goedbedoelde) adviesen hier een beetje raar.

Volgens mij zijn "jouw" eenvoudige en goedkope sensoren ook onbruikbaar.
Ten eerste is het signaal onbruikbaar en ten tweede kun je ze niet zomaar op een PLC aansluiten. Voordat je dat voor elkaar hebt eindig je met een boel onhandig prutswerk.
De nauwkeurigheid doet niet echt ter zake: zelfs de minst nauwkeurige zijn nog 10 bits, en dat is meer dan waar TS om vroeg.

Op 30 september 2021 08:52:02 schreef High met Henk:
Probleem van kant en klare sensor met Shaft is de mechanische uitlijning..
...
Daarom kwam ik met losse sensoren en zelf een gray schijf maken

Uitlijning gaf ik al aan: holle as encoder, nooit uitlijnproblemen. Om met losse sensoren een encoder te maken is erg lastig. We praten over 10, 12 of 14 sensoren die je nauwkeurig wil plaatsen.

Lambiek

Special Member

Op 30 september 2021 04:13:34 schreef Kortsluiting_Online:
Ik vind de (ongetwijfeld goedbedoelde) adviesen hier een beetje raar.

En dit "zie hieronder" niet?

En als je het echt goedkoop en betrouwbaar wilt (uitgezonderd ontwikkelkosten) Dan maak je de hele boel van plastic en stop je er twee van die HALL sensoren in, en geef je ze met wat tandwielen een iets verschillend toerental. Hiermee heb je een absolute encoder die het doet over meerdere omwentelingen, en kun je ze elkaar laten controleren met een stukje software. Met een microcontroller is dit vrij gemakkelijk te doen, maar ik heb er geen idee van hoe je zo iets in een plc doet.

Het is voor een industriële oplossing en dan ga je lopen knoeien met een stukje plastic en een paar Hall sensoren, dat vindt ik nu raar. :)

De TS moet gewoon een goede encoder kopen.

GJ was me voor. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Als je het hebt over 'goedkoop' in termen van 'zo weinig mogelijk geld buiten de deur besteden' dan zou het helpen als de absolute encoder en de 360 pook te vermijden zijn.

Voorbeeld. Als het platform in de praktijk bv slechts beweegt tussen 7 verschillende vaste posities dan kan je volstaan met 3 inductieve of optische nabijheids schakelaars, die naar 'nokjes' kijken.

En in plaats van de pook met encoder kunnen dan in de HMI 7 knoppen worden geprogrammeerd voor de verschillende posities. Als de PLC een seriele of ethernet verbinding heeft dan is dat vast wel te maken.

Uiteraard is dat alleen mogelijk als je niet altijd op elke hoek moet kunnen eindigen.

Lambiek

Special Member

Op 30 september 2021 08:52:02 schreef High met Henk:
Tandwiel of snaar is weer lastig (immers overbrenging moet 1:1 zijn...)

Dat hoeft niet natuurlijk. 1:2 is het bubbel aantal pulsen, 1:3 is het driedubbele aantal pulsen per omwenteling. Het kan dus wel.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
GJ_

Moderator

Er zijn ook nog robuuste 4..20mA oplossingen trouwens. En die kan altijd eenvoudig op een PLC worden aangesloten.
Behalve robuust dus ook een holle as, dus nooit uitlijnproblemen. En behoorlijk goedkoop denk ik, maar ik ken jullie budget naturlijk niet.
Hou er rekening mee dat goedkope oplossingen vaak uiteindelijk net zo duur zullen uitpakken en niet altijd betrouwbaarder zullen zijn!

High met Henk

Special Member

Op 30 september 2021 09:49:49 schreef Lambiek:
[...]
Dat hoeft niet natuurlijk. 1:2 is het bubbel aantal pulsen, 1:3 is het driedubbele aantal pulsen per omwenteling. Het kan dus wel.

en je hebt respectievelijk 50% of 33% kans na een power down dat je ook op de plek staat waar je denkt te zijn.

of als je de andere kant op gaat is je resolutie 2 of 3x zo klein geworden.....

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
GJ_

Moderator

Heren, TS heeft niks aan pulsen...