8709053
Per Berg, Richard Uusijärvi
Utveckling av styrmodell
för hållströmsfri slidventil
Trätek
Per Berg, Richard liusijärvi
UTVECKLING AV STYRMODELL FÖR HÄLLSTRÖMSFR I S L I D V E N T I L
Trä t e k n i k Cent rum, Rapport P 87090'?3
Nyckelord
fores t management harvesting equipment hydraulic power system proportional valve pulsed
serial oommunioation
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
1. SAMMANFATTNING
Sid
3
2. BAKGRUND OCH SYFTE 4
3. SYSTEMUPPBYGGNAD 4. PROVRIGG GIVARE 3.1 T r y c k g i v a r e 5.2 Flödesgivare 5.3 Lägesgivare 5.4 Temperaturgivare 9 9 10 13 14 HÄRDVARUBESKRIVNING 6.1 Huvuddator 6.2 S l i n g d a t o r 6.3 Kommunikationsdel 15 15 16 17 7. MJUKVARUBESKRIVNING 7.1 Huvuddatorns u p p g i f t e r 7.2 S l i n g d a t o r n s " 18 18 18 STYRPARAMETRAR 8.1 T e o r e t i s k a ställtider 8.2 P r a k t i s k a 8.3 Flöde/belastning - h u v u d v e n t i l 19 19 21 22 STYRALGORITMER 9.1 Fasfelens orsaker 9.2 S t y r a l g o r i t m e n s uppbyggnad 23 23 24 10. SÄKERHETSPROBLEM 10.1 Onormala tillstånd 10.2 D e t e k t e r i n g av onormala tillstånd 10.3 Problemlösningar 28 28 29 29 11. LITTERATUR 32
® HYDRAULFUNKTIONER
1. SAMMANFATTNING
För a t t prova om en skogsmaskins hydraulsystems tillgänglighet och s t y r b a r -het når a t t öka har prov genomförts med s e r i e l l kommunikation och s k P C P i ) s t y r n i n g . PCPsystemet bygger på a t t man med hjälp av o n / o f f v e n t i
-l e r s t y r en h y d r a u -l c y -l i n d e r kopp-lad t i -l -l s -l i d e n på en s -l i d v e n t i -l . Genom areaförhållandet 1:2 mellan c y l i n d e r k o l v e n s ändytor kan kolven s t y r a s u t och låsas i önskat läge med o n / o f f - v e n t i l e r n a . Genom a t t låta c y l i n d r a r n a s t y r a s l i d e n i en s l i d v e n t i l kan s l i d e n s läge och därmed också oljeflödet s t y r a s . En magnet har också monterats på kolvens f r i a ände för a t t man på magnetisk väg ska kunna d e t e k t e r a kolvens läge.
För a t t prova systemet h a r e t t v e n t i l p a k e t bestående av två ERGO-ventiler (Bahco Hydrauto AB) och två HV-07 v e n t i l e r (Monsun Tison AB) m o d i f i e r a t s och tillsammans med s t y r d o n monterats på en gripskördare t y p GSA-62 från OSA AB.
För s t y r e n h e t e n har huvud- och s l i n g d a t o r e r t a g i t s fram. Huvuddatorn består av två k o r t , d i g i t a l - / a n a l o g k o r t och kommunikationskort. S l i n g d a t o r n består av två k o r t , d i g i t a l k o r t i n k l u d e r a n d e hårdvara för kommunikation samt p u l s -ning av o n / o f f - v e n t i l e r och e t t k o r t med analoga k r e t s a r för de g i v a r e som används.
Den kompletta s l i n g d a t o r n är monterad i e t t aluminiumblock med kontaktdon för g i v a r e , o n / o f f v e n t i l e r och för den k o a x i a l k a b e l som används för k r a f t -försörjning och kommunikation.
För programminnesfunktionen i s l i n g d a t o r e r n a används en ny t y p av b a t t e r i -uppbackade CMOS-RAM som uppges behålla minnet i minst t i o år. Detta möjlig-gör programförändringar utan ingrepp i d a t o r e r n a då nya program kan matas i n v i a k o a x i a l k a b e l n .
En ny t y p av g i v a r e för avkänning av s l i d e n s läge har u t v e c k l a t s . Den är beröringsfri, och baserad på en HALLgivare monterad i gaveln på s t y r c y l i n -dern. HALL-givåren kan r e g i s t r e r a magnetfältet från en permanentmagnet mon-t e r a d i h y d r a u l k o l v e n , och därmed också kolvens läge.
R e s u l t a t e t från de försök som g j o r t s v i s a r a t t styrmetoden f u n g e r a r som av-s e t t , b o r t av-s e t t från a t t av-s t y r t r y c k e t av-s v a r i a t i o n e r kan ge v i av-s av-s inverkan på s t y r c y l i n d r a r n a s förflyttning v i d o l i k a p u l s e r . Inverkan av dessa f e l går a t t e l i m i n e r a varför denna styrmetod får anses vara användbar på en skogs-maskin. Försök kommer därför a t t genomföras med p r o v u t r u s t n i n g e n monterad på en engreppsskördare i samverkan med ÖSA AB.
^ ) PCP = Puls Counterpuls ( s t y r n i n g av o n - o f f - v e n t i l e r med p u l s och m o t p u l s ) .
4
2. BAKGRUND OCH SYFTE
Denna r a p p o r t är den t r e d j e d e l r a p p o r t e n i p r o j e k t e t " S e r i e l l s t y r n i n g av mobil h y d r a u l i k och s p e c i e l l t skogsmaskiner", f i n a n s i e r a t av STU och i n d u -s t r i n . De t i d i g a r e r a p p o r t e r n a är:
M o d i f i e r i n g a r av s l i d v e n t i l e r för s e r i e l l s t y r n i n g . Maj 1984 /2/.
Förenklad kommunikation mellan huvuddator och två s l i n g d a t o r e r . Mars 1985 /3/.
S y f t e t med p r o j e k t e t är a t t t a fram, prova och utvärdera s e r i e l l s t y r n i n g av h y d r a u l i s k a p r o p o r t i o n a l v e n t i l e r baserade på konceptet m i k r o d a t o r s t y r d a
o n / o f f - v e n t i l e r som med PCP-metoden s t y r s l i d e n på en h y d r a u l v e n t i l .
3. SYSTEMUPPBYGGNAD
För a t t på e t t strömsnålt sätt s t y r a s l i d v e n t i l e r p r o p o r t i o n e l l t har e t t system k o n s t r u e r a t s och p r o v a t s som ger h y d r a u l i s k låsning av s l i d e n . Ut-s t y r n i n g Ut-sker genom a t t en m i k r o d a t o r påverkar två o n / o f f - v e n t i l e r Ut-som po-s i t i o n e r a r po-s l i d e n . Det har v i po-s a t po-s i g a t t man med d e t t a po-styrpo-sätt kan erhålla goda p o s i t i o n e r i n g s e g e n s k a p e r hos s l i d e n genom a t t använda mycket snabba o n / o f f - v e n t i l e r .
Styrmetoden bygger på a t t man har en k o l v med en a r e a s k i l l n a d på ca 1:2 mellan kolvens bägge s i d o r . Förflyttning sker genom a t t den s i d a av kolven som har minst area trycksätts v a r e f t e r de bägge o n / o f f - v e n t i l e r n a får släppa i n r e s p e k t i v e u t o l j a på den k o l v s i d a som har störst area.
I en färdig k o n s t r u k t i o n är det s a n n o l i k t e n k l a s t a t t utforma s l i d e n på e t t sådant sätt a t t den har o l i k a s t o r area på r e s p e k t i v e ändyta och låta den utgöra k o l v i systemet.
1 p r o v u t r u s t n i n g e n har v i av kostnadsskäl och för a t t e n k e l t kunna göra konstruktionsändringar v a l t a t t förse s t a n d a r d v e n t i l e r med utanpåliggande c y l i n d r a r . Systemet ses i f i g u r 2.
De g i v a r e som används i systemet är läges-, t r y c k - , flödes- och temperatur-g i v a r e . Lätemperatur-gestemperatur-givaren används för a t t återföra s l i d e n s lätemperatur-ge t i l l mikroda-t o r n . Tryckgivarna används d e l s för a mikroda-t mikroda-t i samverkan med en smikroda-trypfläns umikroda-tgö- utgö-ra flödesgivare, d e l s för a t t d i r e k t mäta s y s t e m t r y c k e t . Anledningen t i l l a t t man v i l l mäta dessa parametrar är dels för a t t man s k a l l kunna ge systemet möjligheter a t t d i a g n o s t i c e r a s i g självt och ge s i g n a l när f e l a k t i g -h e t e r uppträder, d e l s a t t man v i l l -ha en flödesstyrning, d v s man v i l l kunna kompensera för l a s t e n s inverkan på flödet genom v e n t i l e n . Temperatur-g i v a r e n används även den för a t t få möjliTemperatur-gheter a t t Temperatur-ge s i Temperatur-g n a l om onormala tillstånd uppträder.
Figur 2. H y d r a u l v e n t i l e r n a med s t y r c y l i n d r a r och o n / o f f - v e n t i l e r .
4. PROVRIGG
Provriggen som använts v i d försöken består av e t t GSA 62 engreppsaggregat. Detta är e t t ordinärt aggregat som innehåller följande f u n k t i o n e r :
R o t a t o r , som möjliggör r o t a t i o n av hela aggregatet k r i n g dess upphäng-ningspunkt.
T i l t , med v i l k e t aggregatet kan ställas i n för a t t antingen hålla trä-det lodrätt e l l e r vågrätt. Den lodräta p o s i t i o n e n används då träträ-det fälls.
K v i s t k n i v a r , som dels håller f a s t trädet mot a g g r e g a t e t , dels v i d frammatning k v i s t a r trädet.
M a t a r v a l s a r , som matar trädet genom aggregatet.
Såg, som d e l s fäller trädet, d e l s kapar d e t i längder.
Längdmätare, bestående av e t t k u g g h j u l som l i g g e r an mot stammen. An-vänds tillsammans med d i a m e t e r g i v a r e n för a t t bestämma var kapning s k a l l ske.
D i a m e t e r g i v a r e , p o t e n t i o m e t e r p a r a l l e l l k o p p l a d med k v i s t k n i v a r n a . An-vänds tillsammans med längdmätaren för a t t bestämma var på stammen kapning s k a l l ske.
De f u n k t i o n e r som s t y r s av vårt system är de som i f i g u r 3 normalt s t y r s från det s k s a m l i n g s b l o c k e t . Funktionerna är sågmotor, m a t a r v a l s a r , såg-frammatning och ansättning av matarvalsarna.
®
x: X .0) P T R L® HYOB*ULCH£MA G S A - 6 2 - I I C 19) X 0 X n PB8(.05?0 F i g u r 4. Hydraulschema. 1-4. 5-8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19 20. 2 X o n - o f f - v e n t i l D i f f e r e n s i a l c y l i n d e r I r y c k r e d u c e r i n g s v e n t i l I I Strypfläns I I Sågmotor Matarvalsmotorer C y l i n d e r ansättning matarvalsar C y l i n d e r sågmatning I s e k t i o n v e n t i l ERGO I I M I I I I M I I HV 07Skinner Valve V52ABA22 501 Mecman C y l . 206/25 Kstg 18 mm Monsun Tison PRS6R-011100 TUBE 1PAA21-R6W-30S
T r y c k f a l l ca 10 bar v i d 160 1/min
I I I I 10 I I I I 45 I I
5. GIVARE 5.1 T r y c k g i v a r e
ANALOGKORT
TRYCKGIVARE
86-09-25
ALUN J0^f6S0N 22K 22K 22K 22K H g u r 6. T r y c k g i v a r k o p p l i n g , e l e k t r i s k .Ovanstående schema v i s a r den d e l av a n a l o g k o r t e t som behandlar de inkomman-de t r y c k s i g n a l e r n a . T r y c k g i v a r n a s i t t e r monterainkomman-de på flöinkomman-desgivaren (se ka-p i t e l 5.2). De t r y c k g i v a r e som används är av f a b r i k a t e t Dynisco och har be-teckningen G850-000-5M. Tryckområdet är 0-340 Bar. Givarna har spänningsut-gång 0-5 V dc med en noggrannhet på 0,5 % inom ovan angivna tryckområde.
Ett problem med de valda t r y c k g i v a r n a har v a r i t a t t s i g n a l j o r d från givarna och j o r d e n på s l i n g d a t o r e r n a i n t e kan kopplas ihop utan s i g n a l e n från g i -varna måste mätas d i f f e r e n t i e l l t . I det f a l l man försörjer gi-varna d i r e k t från CPU-kortets 0-24 V får man problem med a t t spänningsutgången som i n t e l i g g e r mellan O och 5 V utan mellan 8 och 13 V. Det är mer än de opera-tionsförstärkare v i använder k l a r a r av. Av denna a n l e d n i n g har v i v a l t a t t mata t r y c k g i v a r n a med ± 15 V från e t t e x t e r n t aggregat. Skälet t i l l d e t t a är a t t v i då får en u t s i g n a l som l i g g e r inom det område som operationsför-stärkarna k l a r a r av.
De t r y c k g i v a r e v i använt i försöken kominer g i v e t v i s i n t e a t t användas i en färdig k o n s t r u k t i o n . För det f i n n s idag på marknaden små t r y c k g i v a r e av f l e r a o l i k a f a b r i k a t som t i l l s i n s t o r l e k bättre är lämpade för inbyggnad i en v e n t i l . Exempelvis kan nämnas en t r y c k g i v a r e av f a b r i k a t e t Transbar som t i l l utseende och s t o r l e k kan b e s k r i v a s som e t t a n t a l enkronor staplade på varandra.
10
5.2 Flödesgivare H y d r a u l i s k t
De flödesmätare v i använder är av strypflänstyp. Detta innebär a t t d e t in-gående flödet t i l l v e n t i l e n får passera en s t r y p n i n g v a r v i d t r y c k e t före och e f t e r s t r y p n i n g e n mäts och t r y c k f a l l e t kan bestämmas. Flödet är i huvudsak beroende på r o t e n ur t r y c k f a l l e t och arean i s t r y p n i n g e n e n l i g t :
/
2 *AP'
där A = strypningens area
Ap = t r y c k f a l l e t äver s t r y p n i n g e n p = o l j a n s d e n s i t e t
konst = f a k t o r som beror på s t r y p n i n g e n s u t f o r m n i n g , o l j a n s v i s k o s i t e t m m.
I vår försöksrigg behövs endast två flödesmätare och dessa har då p l a c e r a t s på ingångarna t i l l h u v u d v e n t i l e r n a (se hydraulschemat f i g u r 3 ) . Anledningen t i l l d e t t a är a t t engreppsskördarens matarvalsar a l d r i g får r o t e r a samti-d i g t som sågmotorn går. I n t e h e l l e r ansättningen av matarvalsarna sker sam-t i d i g sam-t med masam-tningen av sågen. Se b e s k r i v n i n g e n av p r o v r i g g e n , k a p i sam-t e l 4. Det som s k i l j e r de bägge strypflänsarna åt är det maximala flöde de är kons t r u e r a d e för. Den konstrypfJänkons konsom kons i t t e r före matarvalkonsar/konsågmotor är d i -mensionerad för a t t ge e t t t r y c k f a l l på 15-20 bar v i d e t t flöde på ungefär 160 I/min och den som s i t t e r före ansättning matarvalsar/sågmotor är dimen-s i o n e r a d för a t t ge 12-15 bardimen-s t r y c k f a l l v i d 45-50 1/min.
Då flödet genom strypflänsarna är p r o p o r t i o n e l l t mot r o t e n ur t r y c k f a l l e t över flänsen uppstår problem v i d små flöden. Noggrannheten b l i r dålig e f -tersom t r y c k f a l l e t b l i r mycket l i t e t ( s e f i g u r 7 ) . Strypflänsarna är därför tänkta a t t användas främst v i d något större flöden. V i d små flöden bör istället s l i d e n s läge användas som flödesinformation. V i d små flöden kommer då den största s t r y p n i n g e n v i d s l i d e n och t r y c k f a l l e t över b e l a s t n i n g e n kommer a t t utgöra en mindre d e l av den t o t a l a t r y c k d i f f e r e n s e n . Detta med-för a t t flödet t i l l största delen beror på slidläget. E t t undantag f i n n s dock. V i d fastkörning av en f u n k t i o n kommer t r y c k f a l l e t över belastningen a t t närma s i g s y s t e m t r y c k e t , v a r v i d e t t lågt flöde e l l e r i n g e t flöde a l l s kommer a t t f i n n a s oberoende av slidläget. Detta är e m e l l e r t i d e t t s p e c i a l -f a l l som behandlas separat genom a t t operatören -får v i d t a någon åtgärd, t ex a t t backa f u n k t i o n e n och t a ny f a r t .
11
tse-fi^ OCH stmop) 140- 130- un- tio- too- §0- 00- 70- 00- BO- 40- JO- to-Oi OLi no MK —»b UT ib sr -48 s r 6Ö IT F i g u r 7. Flödesgivarens k a r a k t e r i s t i k .
Strypfl. Per Berg 86-1V22
Sirn*-A
12
Strypbrickg
Se ritning strypfl. nr D Per Berg 1986-12-03 Im 1 Figur 9. S t r y p b r i c k a , strypfläns E l e k t r i s k tFör a t t erhålla en e l e k t r i s k s i g n a l från flödesgivaren, som är användbar v i d flödesstyrning med s l i n g d a t o r n s AD-omvandlares upplösning på 8 b i t a r , har t r y c k g i v a r n a s mätsignaler s u b t r a h e r a t s och därefter har s k i l l n a d e n för-stärkts 10 ggr (se f i g u r 1 0 ) . Detta innebär i vårt f a l l a t t i flödesinter-v a l l e t O t i l l 100 1/min erhålls e t t ca 100 b i t a r s i n t e r flödesinter-v a l l , som dock är olinjärt (se f i g u r 7 ) .
A
86-09-25 OH 22KR O-TäT
IC 1 = IC 2 = LM
348
F i g u r 10. E l e k t r i s k k o p p l i n g , flödesgivare.13
Vid snabba slidförflyttningar fås s t o r a t r y c k s p i k a r , v i l k a även ger upphov t i l l s t o r a flödesspikar. För a t t minska problem med överstyrning v i d flö-desspikar har mellan differentialtrycksflödesgivaren och AD-omvandlaren e t t R C - f i l t e r l a g t s i n . Med en inställbar t i d s k o n s t a n t begränsas på så sätt maximal tillåten flödesändringshastighet.
P r i n c i p l e I It montage
Qv Hal I - e l e m e n t
Pennonentaognet Hall-elenent Kolv Stolcylinder F i g u r 1 1 . P r i n c i p s k i s s , lägesgivare. Aluniniunplotta 5.3 LägesqivareLägessensorn är av H a l l - t y p och känner av läget på en permanentmagnet mon-t e r a d i kolven på r e g l e r c y l i n d e r n . Signalen från H a l l - e l e m e n mon-t e mon-t beror på den magnetiska flödestätheten från permanentmagneten, som i s i n t u r påver-kas av avståndet mellan magnet och g i v a r e .
U t s i g n a l e n från g i v a r e n är s t a r k t olinjär varför s i g n a l e n linjäriseras i en l o g a r i t m i s k förstärkare. Signalen från förstärkaren är i s t o r t s e t t linjär och anpassad på e t t sådant sätt a t t den d i r e k t kan läsas av s l i n g d a t o r n .
14 5.4 Temperaturgi vare Top V- R Vt
Kopp I ingschema
temperaturgivare
1986-12-t AJ Ä INH 148 -C. - O Utsignol GM) F i g u r 12. Elschema, t e m p e r a t u r g i v a r e .Temperaturgivarna är monterade b r e d v i d lägesgivarna. Givarna är av t e r m i s -t o r -t y p ( r e s i s -t i v ) med e -t -t grundvärde på 3 kfi v i d 25 *C. Mo-ts-tånde-t ökar med minskad temperatur och minskar med ökad temperatur. Motståndsvärdet är i n t e
linjärt med temperaturen. Motståndet är 53,1 v i d - 30 "C och 5 2 5 v i d + 70 °C. D e t t a medför dock i n t e något större problem eftersom kopplingen ovan i s t o r t s e t t l i n e a r i s e r a r s i g n a l e n .
Kopplingen e n l i g t f i g u r 12 fungerar på följande v i s . En konstant ström f l y t e r genom strömgeneratorn (IC 3 1 ) , v i l k e t medför a t t spänningen över t e r -m i s t o r n b l i r beroende av v i l k e t -motståndsvärde denna har. Signalen för-stärks sedan och l e v e r e r a s t i l l AD-omvandlaren.
15
6. HÄRDVARUBESKRIVNING
6.1 Huvuddator
F i g u r 13. Huvuddator.
Huvuddatorn är uppbyggd k r i n g I n t e l s enchipsmikroprocessor 8751, v i l k e n i n -går i I n t e l s p r o c e s s o r f a m i l j MC5-51, men med e t t 4 Kbyte i n b y g g t EPROM. I MCS-51 är i n b y g g t f u n k t i o n e r som t ex:
Den höghastighetsseriekanal som används för kommunikationen med s l i n g -d a t o r e r n a .
Två t i m e r / c o u n t e r s . Dessa kan användas a n t i n g e n för a t t beräkna t i d e n mellan två externa händelser, för a t t generera i n t e r r u p t * e f t e r e t t v i s s t t i d s i n t e r v a l l , för a t t räkna externa p u l s e r under en v i s s t i d e l l e r för a t t generera i n t e r r u p t då e t t v i s s t a n t a l p u l s e r har räk-nats .
D v r i g b e s t y c k n i n g på huvuddatorn är:
a) Upp t i l l 192 Kbyte b a t t e r i u p p b a c k a t RAM-minne, varav 4 Kbyte går a t t använda som programminne.
b) R e a l t i d s k l o c k a inbyggd i sockeln på e t t av de batteriuppbackade RAM-minnena.
c) 12 d i f f e r e n t i e l l a analoga ingångar som med hjälp av AD-omvandlare ADC 0820 ger en maximal samplingsfrekvens på över 100 kHz.
d) 4 analoga utgångar AD 7226, varav två normalt används för a t t presen-t e r a k u r v o r på e presen-t presen-t o s c i l l o s c o p .
e) 2 s e r i e s n i t t RS 232 (XL88C681) som ger en överföringshastighet på upp t i l l 19,2 Kbaud på båda kanalerna.
16
6.2 S l i n g d a t o r
F i g u r 14. S l i n g d a t o r , d i g i t a l d e l .
S l i n g d a t o r n , baserad på 80C31, som även denna tillhör I n t e l s MCS-51 f a m i l j men utan inbyggt PROM och i CMOS-utförande.
övrig bestyckning på s l i n g d a t o r n är:
8 Kbyte b a t t e r i u p p b a c k a t RAM-minne som används som programminne men som även går a t t använda som dataminne.
8 analoga ingångar v i a ADC0820.
17 F i g u r 15. S l i n g d a t o r , a n a l o g d e l 6.3 Kommunikationsdel T)fl (803V11) IC1 - 74LS04 IC2-75172 IC3-96J7 O . l f = 7 /V n (803VB)
l H >
-XI (803VB) t5V n r "X" "X"O.lf Bif O.if
F i g u r 16. R i t n i n g , kommunikationskrets.
RxD (803t-l))
Kommunikationsdelen utgör länken mellan huvuddator och s l i n g d a t o r . Dess u p p g i f t är dels a t t förse utgående kommunikation med en bärfrekvens, dels a t t från k o a x i a l k a b e l n f i l t r e r a fram den ingående kommunikationen.
18
7. MJUKVARUBE5KRIVNING
Mjukvaran i n d e l a s i huvuddator- och s l i n g d a t o r p r o g r a m . 7.1 Huvuddatorns u p p g i f t e r
Bestämma vad h1ingdatorerna s k a l l utföra genom a t t sända u t hörvärden för s l i d p o s i t i o n a l t e r n a t i v t hörvärden för flödet (flödesstyrning). fördela e f f e k t t i l l de o l i k a s l i n g d a t o r e r n a så a t t endast en s l i n g d a
-t o r i -t a g e -t kan ge en p u l s .
Samla i n och r e g i s t r e r a de o l i k a s l i n g d a t o r e r n a s ärvärden, t r y c k , flö-den, spänningsnivåer och temperaturer. Dessa s k a l l sedan kunna
presen-t e r a s i kurvform så a presen-t presen-t man i e f presen-t e r h a n d kan spresen-tudera e presen-t presen-t händelseför-lopp för någon s l i n g d a t o r .
Sköta kommunikationen med operatören v i a tanq'^-ntbord, spakar och kunna ladda program från en PC-dator v i a RS 232 s n i t t .
Presentera är- och hörvärden på en oscilloscopskärm för a t t operatören s k a l l kunna få en u p p f a t t f i i n g om tiur styrförloppet ser u t .
Skicka över nya s t y r p a r a m e t r a r t i l l s l i n g d a t o r n som t ex t o l e r a n s e r i s l i d p o s i t i o n e r i n g , p u l s t i d och l i k n a n d e .
Prova kommunikationen t i l l de o l i k a s l i n g d a t o r e r n a så a t t f e l kan i n -d i k e r a s och avhjälpas om så-dana s k u l l e uppstå.
Dessutom är a v s i k t e n a t t huvuddatorn s k a l l kunna sända över hela programpa-ket t i l l s l i n g d a t o r e r n a som dessa s k a l l kunna använda s i g av. Detta är ännu i n t e h e l t implementerat men s k u l l e medföra a t t programvaran på s l i n g d a t o -rerna kan hytas utan a t t dessa behöver monteras ned.
7.2 S l i n g d a t o r n s u p p g i f t e r
Kommunicera med huvuddatorn och kunna t a emot hörvärden, order om överföring av mätvärden, e f f e k t t i l l d e l n i n g o s v .
Ta emot och redovisa ändringar av parametervärden. Göra AD-omvandlingar av r e s p e k t i v e g i v a r s i g n a l e r .
Beräkna p o s i t i o n s f e l e t utgående från det från huvuddatorn översända börvärflet och det från AD-omvandlaren avgivna ärvärdet.
Utgående från ovanstående p n s i t i o n s f e l beräkna v i l k e n av o n / o f f v e n t i -l e r n a som s k a -l -l ges en p u -l s samt hur -lång denna s k a -l -l vara.
Vid flödesstyrning jämföra v e r k l i g t flöde genom v e n t i l e n med e r f o r d e r -l i g t f-löde och rätta s -l i d p o s i t i o n e n därefter.
Dessutom är a v s i k t e n a t t s l i n g d a t o r n s k a l l kunna t a emot hela programpaket och exekvera dessa.
19
STYRPARAMETRAR
VENTILSLID
F i g u r 17. P r i n c i p e n för s t y r n i n g med o n / o f f - v e n t i l e r
8.1 T e o r e t i s k a ställtider
En t e o r e t i s k b e t r a k t e l s e kan göras över s l i d e n s t e o r e t i s k a förflyttnings-h a s t i g förflyttnings-h e t e r om förflyttnings-hänsyn i n t e t a s t i l l dynamiska e f f e k t e r ocförflyttnings-h det faktum a t t s t y r t r y c k e t kommer a t t v a r i e r a beroende på b e l a s t n i n g då s l i d e n förs från det ena ändläget t i l l d e t andra. Tiderna kommer a t t b l i e n l i g t följande
be-räkning: C y l i n d e r a r e a : A l . = 1 - 1 ^ ^ = 49,09 * 10-3 - ^ 4 4 dm2 Kolvstångsarea: A2
= IJL^="^°>^«^
= 23,43 * 10-3 dm2 4 4 C y l i n d e r a r e a - kolvstångsarea: A3 = A l - A 2 = 23,63 * 10*3 Areaförhållande: dm2 ^ = 2,077 A3 S t a t i s k t tryckförhållande: Pi P2 * A l = P i * A3 ger a t t P2 = 2,07720
För a t t beräkna v i l k a t i d e r som erhålls måste förhållandet mellan t r y c k och flöde för o n / o f f - v e n t i l e r n a undersökas. Den o l j a v i använder än Nynäs TD-33 med den ungefärliga d e n s i t e t e n p = 850 kg/m^. E n l i g t t i l l v e r k a r e n får man då följande samband mellan d i f f e r a n s t r y c k e t över o n / o f f - v e n t i l e r n a och flö-det genom dem.
f (P) _ M 9 , / 14,4 /
2 * AP'
där P anges i Pa.
Om d e t t a samband r i t a s upp fås följande d i a g r am
3 il/mln
2.5
1.5
20 40 60 80 lOÖ 120 UÖ iSÖ 18Ö 23o
T r y c k d i f f .
F i g u r 18. Samband p/flöde för V52ABA22501.
Den t i d det t a r a t t förflytta v e n t i l s l i d e n från e t t läge t i l l e t t annat b l i r om man b o r t s e r från förluster av o l i k a s l a g beroende av ingående t r y c k och den sträcka v e n t i l s l i d e n s k a l l förflyttas.
Den volym en o n / o f f - v e n t i l släpper igenom b l i r : V = Q * t = f ( P ) * t
Men volymen är även area * förflyttning: V = A * S Ger a t t : A * S A * S = f (P) och t = f (P) 49 09 * 10""^ Om v i räknar i 1/sek och mm fås t = —1 * S
f (P) där S är slaglängd.
21
8.2 P r a k t i s k a ställtider
För a t t k o n t r o l l e r a t i d e r n a som räknats fram i föregående k a p i t e l har prov g j o r t s med e t t ingående t r y c k på 180 bar, v i l k e t ger ?2 - 86,7 bar.
Returledningen antas vara trycklös, varför P över den ingående o n / o f f v e n -t i l e n s k u l l e vara 180-86,7 = 93,32 bar och över den u-tgående 86,7 bar.
93,3 bar ger Q = 1,96 l/min 86,7 " " Q = 1,88
Den t o t a l a slaglängden från ena ändläget t i l l det andra är 14 mm, v i l k e t ger a t t t i d e r n a t e o r e t i s k t s k u l l e b l i :
= 49,09 * 10-3 , ^ ^ 1,96/60
t 2 = 49,09 * 10-3 , ^ 1,88/60
Vid p r a k t i s k a försök v i s a r s i g t i d e r n a b l i 0,20 r e s p e k t i v e 0,23 sek. Dessa k u r v o r v i s a s i f i g u r 19. A t t lägga märke t i l l är d e t faktum a t t t r y c k e t va-r i e va-r a va-r k va-r a f t i g t undeva-r föva-rloppet, beva-roende på a t t de matava-rvalsava-r som huvud-v e n t i l e n s t y r i n t e utgör en tillräckligt hög b e l a s t n i n g för a t t huvud-v i s k a l l kunna upprätthålla hela t r y c k e t då v e n t i l e n är f u l l t öppen åt ena e l l e r andra hållet. 250 n BITAR 825 ^ \ I ^ 200 K \ I \ 175 i \ I I i50 i I 125 i 100 i 75 \ 50 \ I 25 i I I
\
\
l \ \ I 1 \ J \ \ °o .05~.7Ti5 .5TÄ~.5T^* TIO 250 •> 225 200 BITAR 175 150 125 100 °0 ~0S~. 1 .15 .2 ~.25~ 3 ~35 . TIO Figur 19. P r a k t i s k a förflyttningshastigheter22 8.3 Flöde/belastning - H u v u d v e n t i l 100 iFlöde L/min 90 BO 70 60 50 4 0 30 20 10 O iÖO 120 140 160 180 200 B e l a s t n i n g Bar F i g u r 20. Flöde/belastning, ERGO-ventil.
Föregående f i g u r v i s a r flödet som f u n k t i o n av b e l a s t n i n g e n för en ERGOvent i l med den s l i d v i använder. Den förslid som ERGOvenERGOventilen normalERGOvent är u ERGOvent -r u s t a d med och som gö-r v e n t i l e n belastningsobe-roende ä-r b o -r t t a g e n . De o l i k a kurvorna motsvarar o l i k a lägen på s l i d e n . B e l a s t n i n g e n har erhållits genom a t t en nålventil monterad på A-porten u t från v e n t i l e n har r e g l e r a t s med
v a r i e r a n d e t r y c k som följd. R e s u l t a t e t v i s a r a t t v e n t i l e n v i d dessa flöden i n t e u p p v i s a r några d r a s t i s k a flödesförändringar som f u n k t i o n av b e l a s t -ningen förrän b e l a s t n i n g e n börjar närma s i g s y s t e m t r y c k e t . Den h o r i s o n t a l a delen av de två översta kurvorna beror på a t t pumpen i dessa f a l l i n t e o r -kat l e v e r e r a mer o l j a .
För HV-07-ventilen har motsvarande kurvor e j t a g i t s fram. Orsaken t i l l d e t t a är a t t de f u n k t i o n e r denna s t y r består av två mindre c y l i n d r a r , v i l -ket medför a t t man i p r a k t i k e n i n t e h i n n e r erhålla e t t för k u r v r i t n i n g tillräckligt s t a b i l t flöde förrän f u n k t i o n e n redan har gått i b o t t e n . Det f i n n s e m e l l e r t i d a n l e d n i n g a t t t r o a t t k a r a k t e r i s t i k e n för denna v e n t i l i s t o r t påminner om ERGOventilens, sånär som på a t t t r y c k och flöden g i v e t -v i s är mindre.
23 9. STYRALGORITMER 9.1 F a s f e l e n s orsaker 300 -lY 270 • 240 • De t v ä s t ö r r e s i n u s k u r v o r n a r e p r e s e n t e r a r är o c h b ö r v ä r d e . Den g r ö v r e v i s a r f l i d e t s o m e r -h å l l i t s u n d e r f ö r s ö k e t .
F i g u r 2 1 . F a s f e l . S l i d e n s rörelse l i g g e r e f t e r det önskade läget i t i d e n
S t y r n i n g e n av s l i d e n bygger på a t t v i vet hur s t o r t f e l e t är, t i l l s t o r l e k och r i k t n i n g , mellan d e t läge där s l i d e n är och det läge där s l i d e n bör
vara. Ärvärdet erhålls från lägesgivaren och hörvärdet fås antingen d i r e k t från huvuddatorn (lägesstyrning) e l l e r från en omräkningsrutin där hörvär-det från huvuddatorn m o d i f i e r a s beroende på a k t u e l l t läge och flöde (flö-d e s s t y r n i n g ) .
Utgående från ovan nämnda f e l beräknar s l i n g d a t o r n s CPU hur lång p u l s , mot-p u l s och mot-paus den s k a l l ge mot-på den a k t u e l l a o n / o f f - v e n t i l e n för a t t erhålla avsedd verkan. Därefter e f f e k t u e r a s pulsen. Denna s t y r n i n g kan i det norma-l a f a norma-l norma-l e t endast b norma-l i "exakt" i de f a norma-l norma-l då hörvärdet e j förändras i t i d e n . Man kan r e l a t i v t lätt s t y r a s l i d e n så a t t f e l e t b l i r n o l l e f t e r en ganska k o r t t i d .
Med ovanstående s t y r m o d e l l uppstår a l l t i d e t t f a s f e l , då hörvärdet föränd-ras i t i d e n , beroende på a t t e t t f e l måste uppstå innan det kan kompense-r a s . Detta medfökompense-r a t t äkompense-rväkompense-rdet a l d kompense-r i g kan l i g g a h e l t i f a s med hökompense-rväkompense-rdet under t ex en ramp e l l e r en sinussvängning. F e l e t s s t o r l e k kan däremot minskas genom snabbare programloopar. Med den använda p u l s t e k n i k e n kompen-seras o f t a s t i n t e hela f e l e t med en puls/motpulssekvens då d e t medför
problem med i n s t a b i l i t e t . Detta medför i s i n t u r a t t f a s f e l e t b l i r större då det t a r något längre t i d a t t förflytta s l i d e n mellan två punkter med f l e r a p u l s e r än det gör med en p u l s .
24
En annan möjlighet a t av börvärdena. Genom man t ex genom linjär
l i g e n kommer a t t vara sedan l i g g a t i l l grun erhålla mindre f a s f e l värdet b e s k r i v e r och a t t man kan få oönska matematisk f u n k t i o n (
t minska f a s f e l e t är genom a t t göra en p r o g n o s t i c e r i n g a t t göra en prognos baserad på t i d i g a r e hörvärden kan
approximaiton göra en beräkning av vad hörvärdet t r o -då kompenseringen är färdig. Det nya hörvärdet får d för s t y r n i n g e n . Med denna t y p av s t y r n i n g kan man , s p e c i e l l t om man vet v i l k e n matematisk f u n k t i o n bör-tar hänsyn t i l l d e t t a i approximationen. Nackdelen är de e f f e k t e r i de f a l l hörvärdet i n t e b e s k r i v e r en jämn s t e g s v a r , triangelvåg o s v ) .
9.2 S t y r a l g o r i t m e n s uppbyggnad
l i i i i i
Figur 22. Skiss på uppbyggnad av o n / o f f - v e n t i l .
Pulsmodell
Den enkla pulsmodell v i använder bygger på den s k PCP-metoden ( p u l s / c o u n t e r p u l s ) , v i l k e t innebär a t t en spänning läggs över o n / o f f - v e n t i l e n s spole under själva p u l s t i d e n v a r e f t e r spänningen snabbt polvändes så a t t strömmen får löpa i motsatt r i k t n i n g genom spolen under en k o r t t i d (mot-p o l s ) . Anledningen t i l l förfarandet är a t t v i så snabbt som möjligt v i l l stänga v e n t i l e n e f t e r den avgivna pulsen. Om enbart p u l s ges uppstår en s t o r kvarvarande e n e r g i i spolen då spänningen släpps. Detta medför a t t v e n t i l e n s ankare hänger kvar en v i s s t i d e f t e r det a t t pulsen har a v g i -v i t s . Lägger man istället en motpols ö-ver spolen, kommer den k-vardröjande e n e r g i n a t t snabbt dräneras ur spolen. Som b i e f f e k t av puls/motpulsmetoden erhålls dessutom bättre r e p e t e r b a r h e t på den f l u i d p u l s som erhålls från o n / o f f - v e n t i l e n .
25
Lägesstyrning
Lägesstyrning kan ske med f l e r a o l i k a metoder. Det som bestämmer v i l k e n me-tod som s k a l l användas är kraven på s t a b i l i t e t , snabbhet och noggrannhet på r e g l e r i n g e n . Kravet a t t "överstyrning" i n t e s k a l l förekomma är dessutom v i k t i g t .
F i g u r 23. P r i n c i p s k i s s , överstyrning
Utgående från s k i l l n a d e n mellan är- och börvärde ( s t o r l e k och r i k t n i n g ) , väljer sedan CPU mellan möjliga kombinationer puls/motpuls ( f y r a i vardera r i k t n i n g e n ) . Orsaken t i l l a t t p u l s / m o t p u l s t i d e r n a endast tillåts anta åtta o l i k a kombinationer och i n t e ar d i r e k t p r o p o r t i o n e l l a mot f e l e t är a t t den inbördes r e l a t i o n e n mellan p u l s och m o t p u l s t i d kan vara ganska svår a t t få fram om man v i l l erhålla o p t i m a l p u l s m o d e l l . Det har dessutom v i s a t s i g a t t f y r a o l i k a p u l s k o m b i n a t i o n e r i vardera r i k t n i n g e n räcker för a t t få en god s t y r n i n g . För a t t förenkla s k r i v n i n g e n har v i v a l t a t t i fortsättningen av d e t t a k a p i t e l t a l a om p u l s e r , v a r v i d v i då menar en komplett puls/motpuls-sekvens•
S t y r p u l s e r n a är uppdelade i en g r o v p u l s , två o l i k a m e l l a n p u l s e r samt en f i n p u l s . Verkningssättet syns i f i g u r 24.
26
Pulstyp 4
Pulstyp 3
Pulstyp 2
Pulstyp 1
Figur 24. Verkan av de o l i k a pulsmodellerna v i d e t t s t e g s v a r .
I f i g u r e n står 1 för grovpulsen, 2 och 3 för mellanpulserna och 4 för f i n -p u l s e r n a .
Anledningen t i l l a t t v i i n t e v i l l r e g l e r a s t o r a f e l med en enda p u l s är a t t r i s k e n för i n s t a b i l i t e t då ökar d r a s t i s k t . Det beror på a t t en v i s s p u l s beordras då f e l e t s s t o r l e k l i g g e r inom e t t v i s s t i n t e r v a l l varför överstyr-n i överstyr-n g i överstyr-n t e får ske var äöverstyr-n s l i d e överstyr-n l i g g e r iöverstyr-nom i överstyr-n t e r v a l l e t . Målsättöverstyr-niöverstyr-ngeöverstyr-n är a t t ingen p u l s s k a l l kunna r e g l e r a mer än 2/3 av f e l e t . Undantag är f i n p u l -sen som kan r e g l e r a ner t i l l det önskade läget.
Flödesstyrning
Då v e n t i l e n s t y r s med enbart lägesstyrning kommer flödet v i d e t t och samma slidläge a t t v a r i e r a beroende på hur mycket l a s t e n b e l a s t a r v e n t i l e n (se f i g u r 2 0 ) . För a t t v e n t i l e n s k a l l få samma u t s t y r n i n g oberoende av b e l a s t -ningen krävs någon form av belastningskompensation. E t t sätt är a t t mäta
flödet och återkoppla slidläget med hjälp av d e t t a .
Flödesstyrningen v i v a l t bygger på a t t en normal flödeskurva för v e n t i l e n d e f i n i e r a s . Den sammanfaller ungefärligen med v e n t i l e n s flödeskurva. Se f i -gur 23.
27 150 140 130 \ 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 O
FLÖDE <Bit> Läge/Flöde (89 75 60 48 35)
O m r ä d e t m e l l a n d e tvä I n d r ä t a l i n j e r n a m a r k e r a r v e n t i l e n s ö v e r l a p p n i n g o c h d e tvä r a k a l u t a n d e l i n j e r n a v i s a r d e t ö n s k a d e f l ö d e t s o m f u n k t i o n a v 1 ä g e t 25 50 75 100 125 LÄGE 150 175 200 225 250 <8it> F i g u r 25. Linjärapproximerad flödeskurva
Då ventilläget l i g g e r utanför de bägge f l a n k e r n a sker ingen kompensation utan endast lägesstyrning. När s l i d e n kommer i n i område där kompensering sker kommer den första gången a t t gå t i l l d e t läge som bestäms enbart av det inkommande hörvärdet. Då läget uppnåtts mäts flödet upp och om det av-v i k e r från d e t flöde som förav-väntats e n l i g t normalkurav-van sker en kompensa-t i o n i den r i k kompensa-t n i n g som behövs för a kompensa-t kompensa-t flödekompensa-t s k a l l b l i dekompensa-t räkompensa-tkompensa-ta e n l i g kompensa-t kurvan. Då hörvärdet nästa gång förändras b l i r förflyttningen r e l a t i v den p o s i t i o n där s l i d e n b e f i n n e r s i g , v i l k e t medför a t t kompensationsfaktorn kommer med t i l l denna p o s i t i o n . Då den nya p o s i t i o n e n uppnåtts mäts flödet ånyo v a r e f t e r en förändring av kompensationsfaktorn sker o s v. Så f o r t det
inkommande hörvärdet kommer utanför det område där kompensering sker, n o l l -ställs k o m p e n s a t i o n s f a k t o r n .
28
10. SÄKERHETSPROBLEM 10.1 Onormala tillstånd
Tänkbara f e l f u n k t i o n e r kan g r o v t i n d e l a s i fem grupper. F e l som inträffar kan hänföras t i l l en grupp e l l e r kombinationer av dem.
Opera törsfel (mänskliga f a k t o r n ) Fel betingade av y t t r e händelser E l e k t r i s k a f e l
Programfel H y d r a u l i s k a f e l .
Operatörsfel innebär a t t operatören handhar cjtrustningen på e t t f e l a k t i g t
e l l e r o l o g i s k t sätt. Som exempel kan nämnas försök a t t kapa en stock medan matarvalsarna f o r t f a r a n d e matar fram stocken e l l e r försök a t t mata fram så-gen för a t t kapa en stock utan a t t såså-gen r o t e r a r .
F e l betingade av y t t r e händelser som l i g g e r utanför det som operatör e l l e r
maskin kan påverka. E t t exempel kan vara a t t n e d f a l l a n d e träd lägger s i g i kläm på e t t sådant sätt a t t en e l l e r f l e r a f u n k t i o n e r i n t e kan fungera nor-malt förrän trädet avlägsnats. E t t annat exempel på d e t t a kan vara fastkör-ning då man k v i s t a r e t t träd med grova grenar.
E l e k t r i s k a f e l kan i s i n t u r delas i n i f y r a undergrupper: k r a f t - ,
kommuni-k a t i o n s - , g i v a r - och d a t o r f e l .
K r a f t f e l avser f e l av den t y p a t t t ex a l l ström på maskinen plötsligt b o r t f a l l e r , a t t något f e l på generatorn uppstår e ] ] e r a t t en spänning i n -förs i systemet som åtskilligt överstiger de 25-28 V man förväntar s i g .
Kommunikationsfel y t t r a r s i g i a t t kommunikationen mellan huvud och s l i n g -dator av någon a n l e d n i n g skadas h e l t e l l e r d e l v i s .
G i v a r f e l kan medföra a t t s l i n g d a t o r n l u r a s a t t t r o a t t t ex v e n t i l s l i d e n b e f i n n e r s i g på e t t h e l t annat ställe än den i själva verket gör och f e l flöde s t y r s u t t i l l f u n k t i o n e n .
D a t o r f e l s l u t l i g e n innebär a t t någon CPU e l l e r k r i n g u t r u s t n i n g k r i n g denna h e l t e n k e l t går sönder med a l l t vad d e t t a kan medföra.
Programfel kan y t t r a s i g på e t t f l e r t a l sätt som t ex a t t en f u n k t i o n s t y r s
ut maximalt och a t t en låsning på CPU sker som medför a t t f u n k t i o n e n med s l i n g d a t o r n s hjälp i n t e kan s t y r a s t i l l b a k a t i l l d e t läge där den s k a l l v a r a .
Hydrauliska f e l går a t t i n d e l a i två undergrupper: komponent- och
system-f e l .
Komponent f e l är f e l som uppkommei genom a t t en e n s k i l d komponent går sön-der, t ex a t t en v e n t i l s l i d f a s t n a r e l l e r en h y d r a u l c y l i n d e r skadas. F e l e t påverkar o f t a s t en e n s k i l d f u n k t i o n .
29
Systemfel är f e l som påverkar a l l a f u n k t i o n e r genom a t t t ex t r y c k e t för-s v i n n e r , e t t för-större läckage uppför-står, o l j a n har för hög temperatur e l l e r l i k n a n d e .
10.2 D e t e k t e r i n g av onormala tillstånd
D e t e k t e r i n g av onormala tillstånd kan ske på två o l i k a sätt. Operatören upptäcker a t t en f u n k t i o n i n t e fungerar som den s k a l l e l l e r a t t någon av datorerna i n t e r n t upptäcker något f e l .
I det första f a l l e t kan d e t röra s i g om e t t f e l av den t y p som datorerna i n t e kan upptäcka, t ex:
Oljeläckage på någon l e d n i n g (kan e v e n t u e l l t upptäckas även av dato-r e dato-r n a i d e t f a l l d e t ädato-r fdato-rågan om e t t stödato-rdato-re läckage som odato-rsakadato-r tryckförlust).
Y t t r e händelser som i n t e medför d i r e k t påverkan på t r y c k och flöden som t ex träd som hamnat s n e t t e l l e r d y l i k t .
I det andra f a l l e t är det fråga om f e l av den a r t som i n d i k e r a s av givarna i systemet och d e t e k t e r a s av d a t o r e r n a , t ex:
Koaxialkabeln går av så a t t huvuddatorn tappar kontakten med en e l l e r f l e r a enheter.
En huvudledning med o l j a går av och systemet b l i r trycklöst.
SI iden i en v e n t i l f a s t n a r så a t t den i n t e rör s i g då s l i n g d a t o r n av-ger p u l s e r t i l l den.
En stock är så g r o v k v i s t i g a t t matarvalsarna i n t e orkar dra igenom stocken utan a t t backa och t a ny s a t s .
10.3 Problemlösningar
Under d e t t a a v s n i t t behandlas endast problem av den t y p som datorerna de-t e k de-t e r a r . Då vår p r o de-t o de-t y p saknar de de-t e k n i s k a lösningar som krävs för a de-t de-t s i m u l e r a och åtgärda f e l , s k a l l följande ses som en t e o r e t i s k analys av problemlösningar.
Operatörsfel
Operatörsfel är f e l av t ex typen a t t knapparna t r y c k s ned i f e l o r d n i n g . Denna t y p av f e l löses idag genom s k förreglingar, v i l k e t innebär a t t man på e l e k t r i s k e l l e r mekanisk väg låser de f u n k t i o n e r som i n t e får köras när en annan körs. Problemet är r e l a t i v t lätt a t t lösa i huvuddatorns program-vara som, då den s k a l l s t y r a u t en k r i t i s k f u n k t i o n , h e l t e n k e l t får under-söka hur tillståndet är hos de övriga f u n k t i o n e r n a som påverkar den som s k a l l s t y r a s .
30
Fel betingade av y t t r e händelser Y t t r e händelser är o f t a svå gärda om man bland y t t r e hä träd med för grov k v i s t kör t e r a r s l i n g d a t o r n a t t t r o t s det i n t e u t något flöde t i l t i n g e n vara a t t s l i d e n går operatören v i d t a någon åtgä nen en b i t och t a r ny f a r t
E l e k t r i s k a f e l
ra a t t d e t e k t e r a men en de ndelser inräknar händelser s igenom upparbetningsenhe
den u t s t y r d a s l i d e n på s t 1 matarvalsarna. En åtgärd t i l l b a k s t i l l neutralläge rd e l l e r a t t d a t o r n automa för a t t komma förbi det be
1 av dem går a t t åt-som överbelastas då ten. I d e t t a f a l l no-ockframmatningen går
på problemet kan an-och huvuddatorn låter t i s k t backar f u n k t i o -svärliga stället.
K r a f t f e l kan åtgärdas genom a t t en kondensator på ca 1.000 uF monteras på
v a r j e s l i n g d a t o r . En av s l i n g d a t o r n s AD-kanaler får känna av spänningsnivån på k o a x i a l k a b e l n . V i d k r a f t b o r t f a l l d e t e k t e r a r s l i n g d a t o r n d e t t a och använder den e n e r g i som är upplagrad i kondensatorn för a t t s t y r a t i l l b a k a s l i -den t i l l neutralläge.
Ett annat sätt a t t k l a r a k r a f t b o r t f a l l är a t t dränera v e n t i l t r y c k e t t i l l tank, v a r e f t e r e t t b a c k v e n t i l s y s t e m tillsammans med v e n t i l e n s c e n t r e r i n g s -fjädrar sörjer för a t t s l i d e n går t i l l neutralläge. Se f i g u r 26.
On/Off-Ventiler Retur H H
svmim
(• Ca. V2 «na H H B^CKVE^^^lLER41
Pin F i g u r 26. Säkerhetssystem med b a c k v e r i t i l e r .Kommunikationsfel kan a n t i n g e n ge upphov t i l l t o t a l t kommunikationsavbrott
t i l l en e l l e r f l e r a enheter e l l e r t i l l a t t kommunikationen t i l l en e l l e r f l e r a enheter försämras. I båda f a l l e n kan huvuddatorn d e t e k t e r a d e t t a och avge l a r m s i g n a l och i n f o r m a t i o n om v i l k a enheter d e t rör s i g om. Då d e t s a n n o l i k t är fråga om hårdvarufel kan huvuddatorn i n t e v i d t a någon annan åtgärd än a t t försöka s t y r a t i l l b a k a de enheter det är frågan om t i l l s i t t neutralläge om d e t t a är möjligt. Om så i c k e är f a l l e t och de a k t u e l l a
s l i n g d a t o r e r n a har s i n kraftförsörjning kvar kommer de e f t e r en v i s s t i d utan k o n t a k t med huvuddatorn a t t a u t o m a t i s k t gå t i l l b a k a t i l l neutralläge. Om de i n t e har s i n kraftförsörjning kvar kommer problemet a t t f a l l a under k r a f t f e l .
31
G i v a r f e l innebär a t t en g i v a r e e l l e r e l e k t r i s k k r e t s som omvandlar s i g n a l e r som t r y c k , flöde e l l e r slidläge s l u t a r fungera, v i l k e t innebär a t t s l i n g d a -t o r n i n -t e erhåller någon användbar s i g n a l . En lösning på probleme-t är a -t -t s i g n a l e r n a från fungerande g i v a r e l i g g e r mellan ungefär 0,2 - 4,8 V (AD-om-vandlarens område är mellan 0-5 V ) . Om problem uppstår med någon g i v a r e är det t r o l i g a s t a t t u t s i g n a l e n hamnar a n t i n g e n på O V e l l e r på 5 V v a r v i d f e -l e t kan d e t e k t e r a s . Rven andra metoder a t t h i t t a g i v a r f e -l kan användas spe-c i e l l t som s i g n a l e r n a på de o l i k a kanalerna o f t a har samband med varandra.
D a t o r f e l medför a t t en CPU slås u t på någon enhet. Detta innebär a t t huvud-d a t o r n i n t e kan få k o n t a k t mehuvud-d enheten ifråga. Den enhuvud-da säkra lösningen på problemet är a t t göra systemet både t r y c k - och strömlöst, v a r e f t e r den b a c k v e n t i l m e t o d som f i n n s b e s k r i v e n under " k r a f t f e l " får g r i p a i n och åter-föra s l i d e n t i l l neutralläge.
Programfel
Programfel kan vara mycket svåra a t t d e t e k t e r a om f e l e t i n t e ger d r a s t i s k a konsekvenser, som a t t kommunikationen upphör a t t fungera e l l e r a t t de vär-den som enheten lämnar ifrån s i g är uppenbart f e l a k t i g a . I de f a l l f e l e t går a t t k o n s t a t e r a kan, om så är möjligt, huvuddatorn ge order t i l l enheten a t t göra en omstart av programmet och hoppas a t t d e t t a avhjälper f e l e t . I annat f a l l bör systemet göras t r y c k - och strömlöst e n l i g t förfarandet i fö-regående punkt.
H y d r a u l i s k a f e l
Komponentfel i n n e f a t t a r f e l hos någon e n s k i l d hydraulkomponent. Beroende på hur f a t a l t f e l e t är kan f l e r a åtgärder komma ifråga. F e l e t kommer s a n n o l i k t a t t upptäckas av någon s l i n g d a t o r som sedan ger s i g n a l t i l l huvuddatorn. Antingen kan huvuddatorn nöja s i g med a t t i n f o r m e r a operatören om a t t f e l uppstått e l l e r kan huvuddatorn s i g n a l e r a a t t systemet bör göras trycklöst.
Systemfel bör i de f l e s t a f a l l r e s u l t e r a i a t t systemet görs trycklöst, möjligen med undantag av smärre f e l som t ex a t t o l j a n b l i v i t för varm.
32
11. LITTERATUR
/ I / Per Berg, Richard Uusijärvi:
P r o p o r t i o n a l v e n t i l avsedd för s e r i e l l kommunikation STFI-meddelande s e r i e D n r 174 (1983).
/ 2 / Per Berg, Richard Uusijärvi;
M o d i f i e r i n g a r av s l i d v e n t i l e r för s e r i e l l s t y r n i n g . STFl-meddelande s e r i e D nr 214 (1984).
/3/ Per Berg, Richard Uusijärvi:
Förenklad kommunikation mellan huvuddator och två s l i n g d a t o r e r . TräteknikCentrum, Rapport P n r 28 (1985).
/4/ Richard Uusijärvi:
Automation och fjärrstyrning av skogsmaskiner. Rapport från NSR arbetsmöte i Sverige i a p r i l 1983.
TräteknikRapport nr 70 (1983).
/5/ Mikael Theorin:
D i g i t a l s t y r n i n g av sätesventiler - D e l r a p p o r t 1.
Kungl t e k n i s k a högskolan. I n t r e s s e n t g r u p p e n för f l u i d systemteknik Sveriges mekanförbund, best nr 85109 (1985)
/6/ Mikael Theorin:
D i g i t a l s t y r n i n g av sätesventiler - D e l r a p p o r t 2.
Kungl t e k n i s k a högskolan. I n t r e s s e n t g r u p p e n för f l u i d systemteknik LiTH (1985). /7/ Mikael Theorin: D i g i t a l c o n t r o l o f seat v a l v e s - Part 3. F l u i d systemteknisk f o r s k n i n g , r a p p o r t nr 86-01. KTH 86-09-22. /8/ AB Hydrauto: System Ergo. Teknisk dokumentation 1982-01-26.
/9/ Monsun Tison AB: K a t a l o g . Maj 1983.
Detta digitala dokument skapades med anslag från
Stiftelsen Nils och Dorthi
Troédssons forskningsfond
Trätekn i kCent ru m
I N S T I T U T E T F O R T R A T E K N I S K F O R S K N I N G
Box 5609,114 86 STOCKHOLM Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 53 00
Telex: 144 45 tratek s Telefax: 08-11 61 88 Huvudenhet med kansli
Åsenvägen 9, 552 58 JÖNKÖPING Telefon: 036-12 60 41
Telefax: 036-16 87 98 ISSN 0283-4634
931 87 SKELLEFTEÅ
Besöksadress: Bockholms vägen 18 Telefon: 0910-652 00
Telex: 650 31 expolar s Telefax: 0910-652 65
