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 Oggetto del messaggio: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 14:08 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

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Ciao a tutti, oggi volevo cominciare a raccontarvi lo sviluppo e la realizzazione di questo progetto, il controllo di 5 macchine tramite un solo inverter.

Premetto che:

-sono perito meccanico e lavoro come fresatore, quindi perdonate la qualità degli schemi elettrici che inserirò e di alcuni dettagli

-per il motivo sopra, è possibilissimo che ci siano errori di dimensionamento / calcolo / progetto , quindi ogni critica e consiglio è chiaramente ben accetto

- alcuni dettagli “progettuali” non sono stati particolarmente curati dato che il tutto era pensato per essere visto solamente da me, quindi ripeto.. perdonate la grossolanità di alcune cose (di cui mi vergogno un po)

- dato che è un progetto abbastanza “articolato” (e dato che il tempo libero è quello che è) cercherò di presentarvelo “ a puntate” e nel modo più chiaro possibile

-spero di fare cosa gradita al forum, dato che credo sia una cosa utile a chi ha più di 2 macchine

- il tutto è al momento montato e funzionante su 2 macchine su 5 ; mancano semplicemente i cablaggi e le pulsantiere delle altre 3 , e al momento ritengo il tutto in fase di “test”.

Fatte queste doverose premesse, passiamo alla realizzazione vera e propria.



COME e PERCHé NASCE L’IDEA

Possiedo 5 macchine utensili : 1 Testa Veloce Rossi V0, 1 Limatrice Opus 140, 1 Tornio Grazioli Fortuna 150, 1 Fresatrice universale Misal Cervinia Uno st , 1 Tornio Ms 125.

Decido quindi di comandarle tramite inverter perché non ho la 380 a casa (mi sono informato per averla e ho valutato che il gioco non valesse la candela) , e soprattutto per le funzionalità che l’inverter avrebbe aggiunto alle mie macchine (controllo della velocità tramite frequenza, rampa di accensione e di spegnimento, possibilità di frenatura, ecc.).

La mia scelta ricade sul Toshiba Vfnc3 , inverter che credo in molti qui utilizziamo e conosciamo, e decido di acquistarne 1 (al momento della scelta possedevo solo il Grazioli e la Rossi), nella fattispecie il modello per applicazioni fino a 2.2Kw con alimentazione 220 Monofase.

Il primo pensiero era quello di fare un quadro mobile su rotelle in modo da trasportarlo vicino alla macchina da utilizzare.

Chiaramente vuoi per “necessità” vuoi per le offerte trovate sui vari siti, il numero di macchine è salito fino a quello attuale e la soluzione dell’inverter su rotelle era alquanto scomoda.

Visto il prezzo di 1 inverter , dotarmi di 5 inverter + relativi pulsanti da 22 mm su ogni macchina iniziava a diventare un costo non irrilevante, soprattutto per un hobbysta, allora ho iniziato a pensare a una soluzione alternativa, ovvero un quadro “centralizzato” che mandava la 220 trifase dell’inverter, al motore della macchina desiderata (una macchina alla volta, ma tanto ci lavoro solo io, quindi il problema non si pone).

Certo è che per ogni motore andrebbe calibrato l’inverter , ma dato l’utilizzo non intensivo e assolutamente non professionale che ne faccio , credo di aver trovato un buon compromesso per tutti e 5 i motori.

Altra considerazione da fare era che in teoria tutti i cavi erano da utilizzare schermati (cosa che io non ho fatto), ma secondo me è altrettanto importante considerare l’utilizzo (ripeto assolutamente non professionale e abbastanza sporadico) che si deve fare delle macchine, dato che la differenza di prezzo tra le due tipologie di cavo si fa sentire.


IDEA “BASE”

Premendo un pulsante “dedicato” alla selezione della macchina (chiaramente posto sulla pulsantiera della macchina da attivare), attivo tramite un microcontrollore (nella fattispecie un Arduino, per il modico prezzo e la facilità di programmazione e utilizzo) il contattore dedicato alla macchina selezionata.

Per l’utilizzo dei vari pulsanti ho scelto la logica Source, quindi con il positivo a 24v Dc (P24) come comune.

I contattori utilizzati hanno 4 contatti; 3 sono dedicati alle 3 fasi dei motori; il 4° manda il 24V comune per i pulsanti solo alla macchina che è stata “chiamata” dal microcontrollore.
“Tutti” i pulsanti delle varie macchine sono quindi in parallelo , cambia solo a quale macchina arriva il comune.

Il microcontrollore legge su un ingresso analogico, tramite un optoisolatore, la frequenza dell’inverter in uscita dal piedino FM dell’inverter stesso; se ci fosse una macchina diversa da quella chiamata, che al momento della “chiamata” ha il motore acceso, viene fatta spegnere tramite un relè nc in serie al p24 comune, che apre il contatto in modo da far fermare l’inverter e solo dopo che la frequenza letta è uguale a 0 attiva la macchina che è stata “chiamata”.

Per quanto riguarda le pompe del refrigerante e la luce di ogni macchina, il tutto viene gestito singolarmente macchina per macchina, quindi ho portato la 220 monofase ad ogni macchina, per poi mandarla alla luce , o al contattore di attivazione della pompa (contattore con bobina da 24V Ac , quindi è necessario un trasformatore per ogni macchina; pompa del refrigerante funzionante tramite condensatore);

Per oggi mi fermo qui; spero che possa interessare a qualcuno , e chiedo scusa se non sono stato abbastanza esaustivo. Nelle prossime “puntate” verrà spiegato tutto più nel dettaglio, e caricherò schemi elettrici, circuito stampato, programma del microcontrollore , settaggi dell'inverter, ecc… in modo che se qualcuno volesse replicarlo o migliorarlo sia una cosa aperta a tutti.

Francesco


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 14:37 
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Forse ti stai complicando la vita.
Avevo a suo tempo valutato la cosa ma poi avevo scartato l'dea per ovviare al problema di un fermo-officina per guasto dell'unico inverter e per mantenere la possibilità di rivendere in qualsiasi momento una delle macchine senza dover ripristinare l'impianto elettrico.

Comunque avevo ipotizzato di realizzare l'impianto così:

una linea 24v
linea trifase a valle dell'inverter
una linea per il consenso dell'inverter

comuni a tutte le macchine.

Un interruttore a bordo di ogni macchina avrebbe poi pilotato un relè per collegare lo specifico motore alla comune linea trifase ed un altro per dare il segnale di on all'inverter.

Eventualmente il relè di collegamento alla trifase avrebbe potuto essere ritardato lato off per poter pilotare da inverter l'arresto del motore.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 14:55 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

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Ormai per i ripensamenti è tardi, nel senso che è già tutto realizzato.

Le macchine che ho le uso da un po e me le sono sistemate, quindi sono sicuro che mi servono e che funzionino a dovere, quindi non ho assolutamente intenzione di venderle; questo per rispondere al fatto di ripristinare l'impianto elettrico originale al momento di volerle vendere (a parte il fatto che gli impianti elettrici originali non sono affatto complicati e li ho comunque conservati tutti, per un eventuale rivendita futura).

Per il guasto dell'inverter.. è vero che mi ferma l'officina, ma è anche vero che basta sostituirne 1 per sostituirli "tutti", come è anche vero che dato che non lo faccio per lavoro, il fermo dell'officina per un paio di giorni non mi comporta gravi problemi.

Non dimentichiamo il motivo principale che sta dietro a tutto il lavoro.. un inverter più tutto ciò che è stato necessario per realizzare questo impianto , costa sensibilmente meno di 5 inverter, anche perchè buona parte dei componenti utilizzati sono di recupero / comprati usati a prezzi ottimi (che se comprati nuovi avrebbero probabilmente fatto decadere la convenienza economica del progetto)

All'incirca , quello che ho realizzato è molto simile a quello che hai pensato tu; anche nel mio pensiero iniziale c'era più o meno la tua idea, ma dovendola poi realizzare ho dovuto risolvere vari problemi che mi hanno portato alla "forma" definitiva che è quella che ho raccontato sopra.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 15:37 
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CAPO OFFICINA

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Certo che scomodare Arduino con relativo software e pcb per qualche commutazione, mi pare volersi complicare la vita...


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 15:55 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

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Sinceramente (per una scelta del tutto personale) mi trovavo più comodo nella gestione dei segnali tramite software che non tramite logica cablata (quindi relè su riga din e cavi in ogni dove) anche per una questione di spazio. Dovevo gestire la questione di disattivare una macchina essendocene un altra attiva, leggendo un segnale di frequenza; l'attivazione della macchina avviene se il pulsante resta premuto per circa 4 secondi, quindi avrei dovuto utilizzare un relè temporizzato che non avevo. Inoltre in futuro pensavo di implementare su ogni pulsantiera dei display con trasmissione di vari parametri dell'inverter tramite il suo protocollo modbus, il tutto gestito da arduino.

Tra l'altro non sono molto bravo con la logica cablata, quindi , ripeto per una scelta del tutto personale legata alle mie mancanze e capacità, oltre che allo spazio occupato dai vari relè, dal costo dei relè per guida din stessi che non avevo (mentre quelli per pcb li avevo già di recupero) , la disponibilità di un arduino che prendeva la polvere su una mensola (e comunque del costo di 6 € .. trattasi di un clone di un arduino micro) ..
ho ritenuto che per me fosse meglio fare così.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 16:21 
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CAPO OFFICINA

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E' solo un mio personale (e discutibile) punto di vista dovuto al fatto che sono portato a semplificare le cose, quindi il mio pensiero vale intorno allo zero.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 20:47 
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FINALMENTE USO IL TORNIO

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se posso permettermi evita di mettere logiche ecc per comandare una cosa cosi semplice,potrebbero essere soggette ad interferenze dai cavi di potenza e dai motori.
io ti suggerisco di cablare tutti i comandi dell'inverter con un connettore per ogni macchina e la linea di potenza comune a tutti i motori ma ognuno dotato di un relè.
fai un pannello di controllo che porti sulla macchina che vuoi usare che a sua volta alimenta il relè per il motore,cosi sei sicuro che non puoi alimentare due motori contemporaneamente per errore,e devi spostare solo il pannello,magari con una bella staffa uguale su tutte le macchine...
:smile:


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: lun dic 19, 2016 22:37 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

Iscritto il: mer lug 29, 2015 00:23
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Inizialmente avevo preso in considerazione l'idea di una sola pulsantiera per macchina, ma l'ho scartata perchè sarebbe stato veramente scomodo attaccare e staccare il connettore ogni volta (si parla comunque di 15 pin quindi ci andava un connettore seriale ), oltre al fatto che attacca oggi , attacca domani si sarebbe rovinato in fretta. Avevo guardato anche per dei connettori "rapidi" da collegare e più resistenti, ma avevano dei costi improponibili (circa una 40ina di € la coppia) , senza contare i trucioli e l'olio / emulsione , che avrebbero sicuramente (prima o poi) sporcato e fatto fare falsi contatti.

La linea di potenza viene attivata macchina per macchina da un contattore (un relè si sarebbe fuso alla prima spianatura / sgrossatura "seria" ) e questa selezione viene fatta nel quadro invece che sulla singola macchina (per avere la minore lunghezza possibile di cavo attraversato dalla trifase).

Un altro motivo per cui sono ricaduto sull'Arduino è che un eventuale malfunzionamento è facilmente individuabile e riparabile semplicemnte smontando la pcb, mentre (già capitato) con la logica cablata bisogna avere schemi alla mano e tanta pazienza per individuare il componente o addirittura il conduttore incriminato.

Riguardo alle interferenze sofferte dal microcontrollore, era una cosa di cui avevo "paura" (interferenze magnetiche) , ma più che da parte dei motori (che tra l'altro sono parecchio lontani dall'arduino), da parte dell'inverter che ne emette veramente in gran quantità. Ho infatti provveduto a far avvolgere attorno alla ferrite i cavi consigliati dal manuale dell'inverter e schermato tramite un lamierino tutta la pcb ( anche se purtroppo contro i disturbi magnetici ci si può fare ben poco) . Avevo preso la decisione che se fosse successo qualcosa di imputabile a questi disturbi avrei cambiato tutto il sistema. Al momento dopo circa 2 mesi di funzionamento , tutto va alla perfezione. Se dovrà succedere qualcosa si vedrà col tempo.

A breve posterò la seconda "puntata" con la pcb e il programma di questo Arduino tanto messo in discussione (poverino lui al momento il suo lavoro lo fa così bene :) )

Un saluto a tutti


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MessaggioInviato: mar dic 20, 2016 21:41 
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TRA NON MOLTO PASSO AL TORNIO
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Bhe bravo, sono curioso per come gestirai la comunicazione modbus. Unica cosa che posso dirti è di valutare bene il collegamento del pulsante di emergenza in relazione al possibile inpallamento di Arduino.

_________________
Lostudioso


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MessaggioInviato: mer dic 21, 2016 00:35 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

Iscritto il: mer lug 29, 2015 00:23
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Per quanto riguarda il protocollo modbus ci sto studiando sopra nel tempo libero; sinceramente non ho ancora provato a farci niente , ma ho raccolto diverso materiale a riguardo. Arduino ha una libreria dedicata , quindi in quel senso sono già facilitato, ma è ancora tutto allo stadio "embrionale".

Le emergenze non vengono assolutamente gestite da arduino (proprio per evitare problemi di sicurezza in caso di impallamento).
Semplicemente sono tutti pulsanti a fungo NC, tutti in serie, tra il 24v e l'ingresso dell'inverter impostato come emergenza.


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MessaggioInviato: mer dic 21, 2016 08:58 
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TORNITORE E FRESATORE

Iscritto il: mer giu 18, 2014 14:55
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Località: Alessandria
L'idea è decisamente rivolta al risparmio, ma personalmente concordo con giga, cablare tutta l'officina con linee dati non mi sembra l'ideale sopratutto per rischio elevato di interferenza sui segnali, personalmente mi fido poco dell'elettronica, ritengo decisamente migliore e sopratutto più sicuro dotare ogni macchina del proprio inverter anche se ciò è certamente più costoso, inoltre ciò renderebbe la singola macchina indipendente e non legata all'impianto (probabilmente anche alla specifica presa).
Comprendo che la domotica e la cablatura dati faccia molto modernismo ma non mi pare il caso di complicarsi la vita per estenderla a qualsiasi applicazione.
Ovviamente queste sono opinioni prettamente personali.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: mer dic 28, 2016 00:01 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

Iscritto il: mer lug 29, 2015 00:23
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Località: Pavia
ELETTRONICA DI POTENZA

Per quanto riguarda l’elettronica di potenza, si può capire tutto dallo schema in allegato (comunque assolutamente intuibile..)

Il cuore del progetto sono 5 Contattori ABB ESB24-40-230AC/DC (N.a. 4 Contatti) pilotati da arduino.
Ho scelto questi contattori perché relativamente economici (pagati circa 10€ l’uno). Volevo caricare il link del negozio ebay tedesco da cui li ho comprati, ma non l’ho più trovato (li avevo presi tempo fa).
La bobina è in 220 AC per questioni di assorbimento; ho già avuto esperienza con alimentatori sottodimensionati che fanno “ballare” relè e contattori e non mi sembrava proprio il caso; inoltre non avevo trasformatori 24V con potenza sufficiente e avrei dovuto comprarlo.

In ingresso su 3 dei 4 contatti disponibili per ogni contattore , arriva in comune a tutti i contattori la 220 trifase dall’inverter. Chiaramente verrà attivato il contattore relativo alla macchina scelta, portandole così la trifase.

Per quanto riguarda la monofase, l’ho portata a ogni macchina, e macchina per macchina (dove necessario) è stata usata per la luce e la pompa del refrigerante (con condensatore) attivata con un contattore a 24V (e relativo trasformatore), questo perché avevo lì parecchi contattori e trasformatori 24v di recupero, tutti diversi tra loro (non sarebbero stati belli ne comodi da montare nel quadro generale); i trasformatori con potenza ottima per un singolo contattore ma non di più, quindi da qui la decisione di usarli in questo modo.

(scusate la barbarità dello schema.. i collegamenti trifase e alcune altre cose sono state tralasciate, dato che questo non era un vero e proprio schema elettrico ma solo una traccia per me per avere un idea prima di preparare il quadro ).


Per rispondere a Mauro: per il momento non ci sono ancora linee dati che girano per l'officina, e comunque gli unici dati che gireranno saranno relativi alla visualizzazione di parametri dell'inverter come assorbimento, frequenza , ecc.
Qua non si tratta di modernismo ne di domotica.. Ripeto.. si tratta di comodità e risparmio, applicata a delle macchine che non ho la minima intenzione di vendere o spostare (non nei prossimi 15 anni comunque) (permettimi di dubitare che ci siano persone che ogni sabato pomeriggio spostino macchine utensili per sport, anche se mai dire mai eh..)


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: mer dic 28, 2016 11:31 
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SON PASSATO AI TRAPANINI

Iscritto il: mer lug 29, 2015 00:23
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Aggiungo una considerazione riguardo alle dispersioni verso terra:
ieri ho fortuitamente "incontrato" MB65 per telefono, che mi ha dato qualche consiglio: quando collegavo l'inverter capitava che saltasse il salvavita e mi è stato spiegato che questo dipende dalla messa a terra del gruppo di filtraggio in ingresso all'inverter, tramite lo switch posto di fianco ai morsetti che io avevo erroneamente utilizzato come una terra normale. Inoltre , mi ha spiegato che i vecchi salvavita mal sopportano dispositivi con determinati tipi di dispersioni verso terra e che andrebbe eventualmente sostituito con un salvavita di tipo A o AC (se non sbaglio).
Mi è stato consigliato inoltre , in caso di ulteriori problemi, di inserire un filtro sulla fase in ingresso all'inverter, realizzabile tramite un trasformatore 220 -> 12 v di potenza adeguata , facendo passare la fase attraverso l'avvolgimento dei 12 v.

Questi accorgimenti sono ancora da provare, dato che sarò fuori casa fino al 30.


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: mer dic 28, 2016 12:15 
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considera che sono contrario a queste soluzione da te adottate, i motivi li puoi leggere su molte discussioni che sono state fatte sul forum a cui ho partecipato, detto questo, .......per il problema che hai, l'inserimento di un trasformatore di isolamento (non un autotrasformatore) 230 V 230 V risolvi, .....molto probabilmente non vi siete capiti, con un trasformatore 230 V 12 V ci puoi al massimo pilotare le bobine dei contattori o le lampade a bassissima tensione (personalmente lo sconsiglio perché non di facile reperibilità, mentre sono molto comuni quelli a 24 V)


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 Oggetto del messaggio: Re: Unico inverter per 5 macchine
MessaggioInviato: mer dic 28, 2016 12:23 
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CAPO OFFICINA

Iscritto il: dom nov 06, 2011 17:34
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Vedo che ti piace tanto complicare le cose semplici: Questo caso lo hanno già previsto i progettisti dell'inverter, escludi il filtro con l'apposita linguetta da estrarre e il differenziale non scatta più.
Sta cosa del trasformatore collegato sulla fase che funge da filtro non la conosco, puoi dare qualche spiegazione ?


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