Regelung eines Hydraulikkreises mit Proportionalventil (Beckhoff)

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flar2000

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Schönen guten Tag,
ich arbeite derzeit gerade an einem Projekt wo ich die Geschwindigkeit eines Hydraulikkreises regeln sollte. Dabei verwende ich ein Proportionalventil (Steuerspannung=12V), dass über eine EL2502 und einer FET-Treiberschaltung angesteuert wird. Die aktuelle Länge des Zylinders wird über einen Längengeber aufgenommen und mittels CanOpen und EL6751 der Steuerung übermittelt.
Dieser Zylinder soll sich jetzt nun mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine bestimmte Position anfahren. Leider bin ich in Sachen Hydraulikregelung nicht gerade der absolute Experte und habe leider keinerlei Ideen wie ich einen solchen Regler entwickle...
Ist hier ein klassischer PI-Regler schon ausreichend und wenn ja, wie kann ich die Werte bestmöglich ermitteln. Mein Problem hierbei ist, dass das Testen an der Maschine nicht ganz unkritisch ist, da der Zylinder doch knapp 2 Tonnen in Bewegung setzt.

Ich hoffe meine Schilderung ist ausführlich genung und ihr könnt mir helfen!

Liebe Grüße,
Ralf
 
Schau dir erstmal die Kennlinie des Ventils an.
Propventile sind oft nicht linear. Ausserdem ist der Bereich um die 0-Lage (Überdeckung interessant).
PWM-Ansteuerung macht die Inbetriebnahme auch nicht einfacher.
Kolbenflächenverhältnis spielt auch noch ne wichtige Rolle.
Ich würde hier ohne Last starten. Müssen halt die Mechaniker ggf. etwas schrauben.
Wenn du Glück hast, dann kommst mit einem PI-Regler aus.
Evl. sind diverse Parametersätze notwendig:
Einfahren, Ausfahren, Position halten.
Wenn du ein Ventil mit nicht linearer Kennlinie hast, kann es sein, dass du noch eine Kurvenanpassung zwischen Regler und Ausgang schalten musst.

Gruß
Blockmove
 
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Habe das Datenblatt jetzt mal hinzugefügt, hoffe du kannst es sehen. (bei mir gilt die Version für 12V) Mehr haben wir da leider nicht und der Hersteller wirft da auch nicht mit mehr um sich.
Magnetventil.jpg

Das Problem mit dem Testen ohne Last ist allerdings etwas groß. Da lässt sich leider so gut wia gar nichts einfach so abschrauben, da es sich um einen Bagger handelt und ich den nicht so leicht zerlegen kann.
Inwiefern erschwert die Ansteuerung mit PWM das Ganze? Ist es nicht so, dass ein PWM-Signal durch die Trägheit der Spulen quasi eine konstate variable Spannung erzeugt und dadurch dann den Durchfluss regelt.
Also ich habe prinzipiell das Ganze schon angesteuert aber mit einem simplen P-Regler. Nachteil: ungenauer gehts ja fast nicht und gerade schnell ist das Ganze auch nicht, dann muss man natürlich auch noch bedenken, dass die Spulen ja auch nicht ab 0.0001V durchschalten und um ein schnelles "Regeln" zu ermöglichen benötigt man dann natürlich auch noch einen Offset damit das Ganze noch schneller funktioniert.
 

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  • Ventilblock-Datenblatt.pdf
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Naja Q 2l/min und Pmax 50/28bar ist ja "Spielzeug".
Gut an dem Ventil ist, dass es eigentlich 2 getrennte Stromregelventile sind.
Dadurch kannst du die Überdeckung mit einem konstanten Offset wegbekommen.
Linearität sieht eigentlich nicht schlecht aus. Also PI könnte ganz gut funktionieren.

Schnell kann das Ganze aber auch nicht sein.
Du schreibst 2 Tonnen Last. Das Ventil kann 50bar Druck. Rein aus dem Bauch raus brauchst du da einen Zylinder mit ca. 80mm Durchmesser.
Bei einem Volumenstrom von max. 2l/min. kann da keine große Geschwindigkeit rauskommen.
 
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MasterOhh schrieb:
Es gibt von Beckhoff eine Bibliothek für das Positionieren von Hydraulikachsen. =LINK= hast du dir die schon mal angesehen?
Zum Vergrößern anklicken....

Ja, habe ich mir angesehen ob dass allerding dann die Regelung übernimmt. Puh bzw. ob die Ausreichend ist. (und überhaupt, ich bin schon zu unfähig diese Bibliothek nach der Installation zu inkludieren, hab leider keinen Weg gefunden die in TwinCat einzufügen...)
 
Nein, dass ganze ist kein Spielzeug. Das Ventil wirkt nur auf den Vorsteuerkreis der Maschine, der dann den Hauptsteuerkreis mit 230Bar anregelt.
Mit der Überdeckung habe ich allerdings jetzt gerade ein wenig Verständnissprobleme... Was meinst du genau damit?
Das PWM-Steuersignal hat 12V und das Ventil hat ja erst eine Wirkung auf die Maschine ab circa 5.2V.

Und zur PI-Regelung, müsste ich das Ganze ja dann einfach durch viel Testen herausfinden?
 
flar2000 schrieb:
Nein, dass ganze ist kein Spielzeug. Das Ventil wirkt nur auf den Vorsteuerkreis der Maschine, der dann den Hauptsteuerkreis mit 230Bar anregelt.
Mit der Überdeckung habe ich allerdings jetzt gerade ein wenig Verständnissprobleme... Was meinst du genau damit?
Das PWM-Steuersignal hat 12V und das Ventil hat ja erst eine Wirkung auf die Maschine ab circa 5.2V.

Und zur PI-Regelung, müsste ich das Ganze ja dann einfach durch viel Testen herausfinden?
Zum Vergrößern anklicken....

also bei PWM gibt man normalerweise ein Taktverhältnis an.
5,2V entspricht wieviel % vom Sollwert?
Das Ganze benötigt ganz viel Probieren.
Am besten du nimmst du erst mal eine Kennlinie des Gesamtsystems auf.

Gruß
Blockmove
 
Du gibst steigende Sollwerte drauf und ermittelst die Geschwindigkeit aus Verfahrweg und Zeit.
Bei niedrigen Sollwerten sollte die Mechanik problemlos mitmachen.
Bei höheren Sollwerten brauchst du evtl. eine Start- und Stopprampe.
 
Perfekt vielen Dank für deine Hilfe.

Blockmove schrieb:
Bei höheren Sollwerten brauchst du evtl. eine Start- und Stopprampe.
Zum Vergrößern anklicken....

Zum Thema stopp Rampe im allgemeinen, wie mache ich die ganze eigentlich Steigungsabhängig (sprich SlopeFilter) ohne das ich sie komplett codieren muss, mit ziehe jeden Zyklus bestimmten Wert ab?
 
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flar2000 schrieb:
Perfekt vielen Dank für deine Hilfe.



Zum Thema stopp Rampe im allgemeinen, wie mache ich die ganze eigentlich Steigungsabhängig (sprich SlopeFilter) ohne das ich sie komplett codieren muss, mit ziehe jeden Zyklus bestimmten Wert ab?
Zum Vergrößern anklicken....

Ja.
Am besten packst du deine ganze Regelung in einen eigenen Task mit festen Zeitraster.
Ich weiß nicht wie hoch die Anforderungen an die Genauigkeit und die Dynamik sind, arg hoch können sie bei den Komponenten eigentlich nicht sein.
Wenn sich das im Bereich 2-3mm abspielt, würde ich auf eine Regelung verzichten und nur gesteuert fahren.
Also Anfahrfahrrampe > Sollwert Schnell -> Umschaltrampe -> Sollwert langsam -> Stopprampe.
 

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