Contrôles électro-hydrauliques: mise en route et

Atos Hydraulique S.a.r.l.
Fiche F003-3/F
69628 Villeurbanne Cedex, France - Fax 04.78.79.53.24
Contrôles électro-hydrauliques: mise en route et dépistage
des pannesd
Les paragraphes suivants fournissent quelques conseils et avertissements généraux sur les procédures à suivre pour garantir le bon fonctionnement d’un système électro-hydraulique se référant particulièrement aux circuits en boucle fermée des axes électro-hydrauliques modernes et de leurs composants proportionnels avec électronique intégrée ayant d’excellentes prestations. Pour avoir des informations plus détaillées sur les composants spécifiques, se reporter aux
fiches techniques correspondantes; nous recommandons de les consulter avant toute mise en route. Pour garantir le fonctionnement correct des composants
électro-hydrauliques, il faut respecter les prescriptions suivantes:
1
SECTION HYDRAULIQUE
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
2
LIGNES
ÉLECTRIQUES
Nettoyage du réservoir et des tuyaux
Montage mécanique et connexions
Filtration
Drainage et lignes de retour
Fluide hydraulique
Conditionnement du fluide
Purges d’air
LIAISONS
HYDRAULIQUES
SECTION ELECTRONIQUE
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Alimentation
Câblages électriques
Suppression des perturbations électriques
Utilisation des signaux de service
Calibrages électroniques
Température et milieu de travail
E-ME-K-PID
UNITÉ DE CONTROLE
PRINCIPALE
+
E-RI-TE-01H
ALIMENT. +24 VDC
ALIMENTATION 24VDC
ALIMENT. ZERO
-
SIGN. D’ ALARME
ECHELLE
ZERO
ALARME
CONSIGNE +
CONSIGNE -
PROTECTION MONITEUR RETRO-ACTION
SET-POINT IN +
SET-POINT IN -
RETRO-ACTION
MONITEUR RETRO-ACTION
ABILITATION
V+
V-
TRASDUTEUR DE
RETRO-ACTION
1
N. FERME
CARACTÉRISTIQUES DES CONTACTS
COMM.
PUISSANCE MAXI
N. OUVRE
3W
TENSION MAXI
100V
COURANT MAXI
0.25A
SECTION HYDRAULIQUE
1.1 Nettoyage du réservoir et des tuyaux
Le réservoir du fluide doit être soigneusement
nettoyé et être exempt d’objets étrangers à
l’intérieur; les conduites doivent être cintrées à
froid, ébavurées et décapées. Après l’assemblage complet, pour éliminer tout agent de
contamination, il faut laver totalement les conduites; pendant cette opération, les valves proportionnelles sont enlevées et remplacées par
des connexions de dérivation.
1.2 Montage mécanique et connexions
Les calibrages mécaniques des capteurs sur
les valves et sur les actionneurs ne doivent pas
être modifiés car tous les composants sont
tarés à l’usine. Si un tarage personnalisé est
requis sur les valves, il faut consulter attentivement les fiches du produit et suivre toutes les
indications fournies.
Si des conduites flexibles sont requises, utiliser
le type blindé, à condition qu’elles ne se trouvent pas entre la valve et le capteur; elles peuvent être montées sur les lignes sous pression
entre la centrale et la valve proportionnelle, ou
sur les lignes de retour des valves proportionnelles.
La valve proportionnelle doit être montée aussi
près que possible de l’actionneur pour garantir
les prestations dynamiques maximum.
1.3 Filtration
La classe de contamination du fluide doit
être conforme à ISO 18/15 obtenues par des
filtres de 10µm et β10=75 sur les lignes sous
pression.
Le code 18/15, suivant la norme ISO 4406,
définit le nombre de particules solides contaminantes ayant un diamètre de 5÷15µ dans
1 ml de fluide; plus précisément, cela signifie
qu’il y a de 1300 à 2500 particules supérieures à 5µ et de 160 à 320 particules supérieures à 15µ dans 1 ml de fluide.
Autant que possible les filtres en ligne doivent être montés immédiatement avant les
valves proportionnelles; l’élément filtrant est
de type à haute pression de rupture avec
indicateur électrique de colmatage, sans clapet de by pass.
Pendant le lavage, l’élément filtrant doit être
à basse pression; après le lavage, les éléments filtrants seront remplacés par des éléments à haute pression; avant d’installer les
valves proportionnelles, on peut effectuer un
autre lavage (durée 15 minutes) avec ces
éléments filtrants. Après cette opération, ces
éléments et les accessoires de lavage ne
doivent plus être utilisés s’ils sont encrassés.
Pour monter les raccords sur les embases,
utiliser du ruban en teflon; il faut faire particulièrement attention afin d’éviter que des morceaux de teflon ne pénètrent dans le fluide
quand les raccords sont vissés.
Il faut considérer également les avertissements suivants:
- vérifier les filtres qui doivent avoir les
dimensions exactes pour en garantir l’efficacité;
- La plus grande source de contamination
d’un système hydraulique est l’air
F003
échangé avec l’extérieur du réservoir; il
faut toujours introduire des filtres pour
l’air.
- filtrer le fluide en remplissant le réservoir
(le nouveau fluide est souvent contaminé)
avec le groupe filtrant GL-15 (fiche L150)
ou similaire.
1.4 Drainage et lignes de retour
La fonction des drainages est essentielle
dans tous les systèmes, car ils servent à la
définition du niveau de la pression de référence. Ils doivent être raccordés au résevoir
sans contre-pression. Sur le côté de la tige
des servo-vérins se trouve une chambre de
drainage, voir la figure ci-dessous:
dessous):
- alimentation à partir de batterie; les surtensions (typiquement supérieures à 34 V)
endommagent les circuits électroniques;
on recommande d’utiliser des filtres et des
écrêteurs de tension;
- alimentation AC redressée; la valeur
moyenne Vrms doit être comprise entre 21
et 28V, avec un condensateur sur l’alimentation égal à 10000 µF/3A de courant
prévu quand on utilise une alimentation
monophasée; 4700 µF quand on utilise
une alimentation triphasée.
ALIMENTATION TRIPHASEE REDRESSEE ET FILTREE
DRAINAGE
1/8” G
TRANSFORMATEUR REDRESSEUR
ALIMENTATION MONOPHASEE REDRESSEE ET FILTREE
TRANSFORMATEUR REDRESSEUR
ALIMENTATION EN COURANT CONTINU
La ligne de retour d’une valve proportionnelle au réservoir a une section interne appropriée pour éviter la contre-pression sur le
système hydraulique; il est donc préférable
d’utiliser une ligne de retour raccordée directement au réservoir plutôt que d’acheminer
le fluide dans un autre tube.
1.5 Fluide hydraulique
Utiliser exclusivement des fluides de bonne
qualité suivant DIN 51524...535, avec un
indice de viscosité élevé. La viscosité
recommandée est 15÷100 mm 2 /sec à
40°C.Quand la température du fluide dépasse 60˚C, choisir des joints en Viton; de toute
façon, la température du fluide ne doit pas
dépasser 80˚C.
1.6 Conditionnement du fluide
Un système ayant de hautes prestations doit
être conditionné thermiquement pour agir
dans une plage limitée de température du
fluide (généralement comprise entre 40 et
50˚C) afin que sa viscosité reste constante
pendant le fonctionnement.
Le cycle de fonctionnement doit commencer
après avoir atteint la température prescrite.
1.7 Purges d’air
L’air dans les circuits hydrauliques influence
la rigidité hydraulique et provoque les
dysfonctionnements. Des purges sont prévues dans les valves proportionnelles et
dans les servovérins; sur les points d’accumulation éventuelle du système hydraulique,
il faut introduire des valves de purge.
Il faut considérer également les mesures suivantes :
- au moment de la mise en route du système, toutes les purges doivent être ouvertes pour permettre l’évacuation de l’air.
Pour les servo-vérins en particulier, vérifier
la purge de la chambre du capteur en
desserrant la valve de purge à l’extrémité
de la tige;
- pour les tuyaux desserrer les connexions;
- le système est purgé à la première mise
en route ou en cas d’entretien;
- utiliser un clapet anti-retour préchargé
(ex. à 4 bar) sur la ligne générale de
retour au réservoir pour éviter que les
conduites ne se vident en cas d’arrêt prolongé.
2
SECTION ELECTRONIQUE
2.1 Alimentation
Les valeurs de tension doivent être comprises dans la plage suivante (en fonction du
dispositif d’alimentation):
tension stabilisée : V = 24 VDC
tension filtrée et redressée: Vrms = 21÷33 V
(Perturbation maxi. = 2 Vpp)
Le dispositif d’alimentation doit être dimensionné pour produire la tension correcte
quand tous les services exigent le courant
maxi. au même moment; généralement, on
peut considérer, pour chaque valve alimentée, 50 W de puissance électrique maxi.
à l’entrée.
Il faut également tenir compte des notes
supplémentaires suivantes (voir figure ci-
FILTRE
ECRETEUR
ECRETEUR DE
SUR-TENSION
2.2 Câblages électriques
Les câbles d’alimentation de puissance
(bobines, platines électroniques ou autres
charges) doivent être séparés des câbles de
contrôle (signaux de référence et de rétroaction, masse) pour éviter des interférences.
Les câbles électriques des signaux électroniques doivent être blindés (voir la première
page) par le biais d’écrans ou de gaines raccordées à la masse (suivant CEI 11-17)
Les sections des câbles recommandées
sont les suivantes;
- Alimentation et masse: 0,75 mm2;
- Bobines: 1mm2(Lmaxi = 20 m); 1,5 mm2
(pour des longueurs supérieures) type
blindé;
- référence en tension et rétroaction de
LVDT: 0,25mm2 (Lmax = 20m) type blindé;
Note:
il faut prévoir des signaux en courant quand
on utilise des longueurs supérieures pour les
raccordements des signaux de consigne et
de rétroaction ;
on peut prévoir des unités électroniques et
des capteurs appropriées ou des convertisseurs de tension en courant:
- Signaux de service: 0,25mm2 (Lmax = 20 m)
type blindé;
- Capteurs électroniques: 0,25mm2 (Lmax =
20 m) type blindé;
2.3 Supression des perturbations électriques
A la mise en route du système, on recommande de contrôler les masses des signaux
de rétroaction et de consigne qui doivent
être exemptes d’interférences et de perturbations électriques pouvant influencer les
caractéristiques du signal et provoquer
l’instabilité de tout le système.
Les perturbations électriques sont de fortes
oscillations, instables en amplitude et en fréquence autour de la valeur moyenne du
signal; ils peuvent être éliminés en blindant
les câbles des signaux et en les mettant à la
masse.
La plupart des perturbations électriques sont
dues à des champs magnétiques extérieurs
générés par des transformateurs, des
moteurs électriques, des disjoncteurs, etc.
2.4 Utilisation des signaux de service
- Contact d’autorisation
Les platines électroniques Eurocard peuvent être inibées dans les conditions
d’urgence ou en cas de nécessité en mettant à zéro le signal d’autorisation qui
coupe le courant à la valve. Pendant le
fonctionnement vérifier que ce contact soit
toujours alimenté (de 5 à 33 VDC).
- Conditions de fail-safe
S’il n’y a pas de signal de rétroaction à
cause d’un court-circuit ou d’une interruption dans le cablage du capteur, une
interdiction automatique de la platine de
contrôle entre en fonction (E-ME-T*; E-MEK-PID) et le courant fournit aux valves
prends la valeur zéro. En même temps, la
condition d’urgence est signalée par une
LED sur la face avant; le signal d’interdiction est également disponible sur un contact pour indiquer à distance l’état
d’urgence du système.
- Signal d’axe en position
Sur la platine (E-ME-K-PID) sont disponibles un contact d’axe en position (Ax.
Pos.) et un contact pour l’actionneur
arrêté (F.ERR). Ces contacts peuvent être
utilisés en tenant compte des indications
suivantes:
• une perturbation électrique excessive
peut provoquer de faux contacts et
empêcher le fonctionnement des
signaux susmentionnés.
• en cas de vitesses de translation extrêmement basses, le contact d’axe en
position est toujours allumé.
- Signal d’alarme et signal du moniteur
Quand les platines électroniques sont
montées sur la valve (type AE, TE) un
signal d’alarme est disponible pour indiquer le fonctionnement correct de la valve
(sortie à 24 V) ou une anomalie en cours
(0 V); un signal de sortie (0÷5V,± 10V) est
disponible pour contrôler la position du
tiroir de la valve. Ces deux signaux peuvent être raccordés à l’unité de contrôle
principale pour les séquences de fonctionnement et pour le diagnostic.
Note: les signaux électriques prélevés
dans l’électronique de la valve (ex. le
signal de rétroaction) ne doivent pas être
utilisés pour provoquer l’arrêt de sécurité
de la machine. Ce qui est conforme à la
règlementation européenne (recommandation de sécurité des systèmes et composant utilisant la technologie à fluide hydraulique).
2.5 Calibrages électroniques
Les valves avec électronique intégrée, type
ZO-TE et ZOR-TE n’ont pas besoin de calibrage de la part de l’utilisateur final, car ces
opérations ont déjà été accomplies avant
l’expédition du composant (les valves avec
électronique intégrée sont de plus en plus
utilisées grâce à leur utilisation simple et leur
excellente fiabilité).
Toutefois, on peut régler le BIAS pour permettre la régulation entre le zéro électrique
de référence et la position centrale du tiroir
(actionneur en position de repos); on peut
effectuer un nouveau calibrage en cas de
conditions hydrauliques spéciales (par
exemple un vérin ayant un rapport différentiel élevé et/ou des commandes ayant un ∆p
élevé).
Quand on installe dans l’unité de contrôle
des platines électroniques en format
Eurocard ou autres, les procédures de mise
au point sont indiquées sur les fiches techniques correspondantes; il faut les consulter
attentivement avant d’effectuer la mise en
route.
En cas d’exigences particulières, on peut
effectuer des calibrages personnalisés en
collaboration avec les techniciens Atos.
2.6 Températures et environnement
Il faut toujours contrôler le milieu de travail
qui doit être compatible avec les données
fournies par la fiche technique du produit. Le
cas échéant, conditionner le tableau électrique ou vérifier s’il faut utiliser des composants résinés ou protégés spécialement.
En particulier, on ne peut pas installer l’électronique intégrée quand la température
ambiante dépasse 50˚C ou est inférieure à
0˚C; dans ces cas, il faut prévoir une électronique séparée.
3
TABLEAU DE DEPISTAGE DES PANNES
Pour reconnaître une panne et trouver le composant défectueux dans un système électro-hydraulique, il faut avoir une bonne collaboration entre les
techniciens électroniques et hydrauliques.
Pour analyser le système il faut non seulement connaître les fiches techniques de chaque composant, mais également évaluer le schéma hydraulique et
le schéma électrique concernant le cycle de fonctionnement.
Il ne s’agit pas d’une solution infaillible pour dépister les pannes à cause de la nature complexe des systèmes électro-hydrauliques; toutefois, les
tableaux suivants représentent un bon point de départ.
Notes:
- la plupart des problèmes peuvent se résoudre en remplaçant sur place le composant défectueux. Les composants défectueux sont généralement
réparés par le constructeur.
- Les tableaux suivants ne considèrent pas les pannes provoquées par la conception du système.
3.1 Applications en boucle ouverte
PROBLEMES
CAUSES DES PANNES
Mécaniques/hydrauliques
Mouvement instable de l’axe
(oscillations de pression et/ou de débit)
Extra course de l’actionneur
Electriques/Electroniques
Pompe défectueuse.
Air dans le circuit.
Fluide contaminé
Pression de pilotage insuffisante dans les valves à double
étage.
Mouvement par secousses dû à un frottement excessif des
joints du vérin
Vitesse inférieure au minimum pour le moteur hydraulique
Conduites trop élastiques
Valve d’arrêt qui ne ferme pas immédiatement
Purge insuffisante de l’actionneur
Fuites internes dans l’actionneur
Puissance insuffisante de l’alimentation électrique.
Signaux perturbés-mauvais raccordement à la
masse ou mauvais blindage
Perturbations électriques ou électromagnétiques
causées par l’excitation du solénoïde.
Courant de BIAS trop élevé
Temps de rampe trop long
Extra course de la butée de fin de course
Commutation trop lente
Axes avec des mouvements à secousses Pompe défectueuse
Valve de contrôle bloquée (encrassée)
non contrôlables
Valves et régulations manuelles sur une position incorrecte
Erreur de Câblages. Contacts qui ne permettent pas
la continuité électrique. Dispositifs de signalisation
faussés ou défectueux. Coupure de l’alimentation
électrique et/ou du signal de consigne
Capteurs faussés mécaniquement
Commande trop lente
Fuites internes dans la pompe dues à l’usure
Valve de contrôle du débit réglée trop basse
Signal de consigne incorrect
Réglage d’échelle incorrect
Forces et couples insuffisants
Résistance excessive dans les lignes de retour et d’alimentation. Signal de consigne incorrect
Pression de fonctionnement des valves de contrôle réglée trop Réglage d’échelle incorrect
basse. Perte excessive de charge aux extrémités des valves de
contrôle Fuites internes de la pompe et des valves dues à l’usure
Coups de bélier pendant le
fonctionnement
Temps de commutation des valves de contrôle trop rapide. Temps de rampe trop bref
Etrangleurs ou orifices endommagés
Aucun étranglement avant le système accumulateur
Forces et masses excessives appliquées à l’actionneur
Température de fonctionnement excessive
Section des conduites insuffisante
Alimentation continue excessive
Pression réglée trop haut
Système de refroidissement interrompu
Venting interrompu pendant les intervalles
Bruit excessif
Filtres encrassés.
Formation de mousse dans le fluide
Ralentissement de la pompe ou du moteur
Résistance excessive dans la ligne d’aspiration
Bourdonnement des valves de contrôle
Air dans le solénoïde des valves
Réglage du dither incorrect
3.2 Applications en boucle fermée-conditions statiques
CAUSES DES PANNES
PROBLEMES
Oscillations à basse
fréquence
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Vibrations à haute fréquence
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Crête de brève durée dans une
ou deux directions
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Oscillations auto-amplifiées
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Mécaniques/hydrauliques
Electriques/Electroniques
Alimentation hydraulique insuffisante
Pression de pilotage insuffisante
Valve défectueuse à cause de l’usure ou icrassés
Gain proportionnel programmé trop
bas
Gain intégral programmé trop bas
Temps d’échantillonnage trop long
Formation de mousse dans le fluide
Valve défectueuse à cause de l’usure ou
icrassés
∆ de pression élevée dans la valve
Air dans le solénoïde de la valve
Gain proportionnel programmé trop
haut
Perturbations électriques
Courant de BIAS incorrect
Accouplements mécaniques non rigides
Perturbations électromagnétiques
Air dans le solénoïde de la valve
Valve défectueuse à cause de l’usure ou
icrassés
Conduites trop élastiques
Accouplement mécanique non rigide
∆ de pression élevé dans la valve
Gain hydraulique élevé dans la valve
Gain proportionnel trop élevé
Gain intégral trop élevé
3.3 Applications en boucle fermée - conditions dynamiques : réponse graduelle
CAUSES DES PANNES
PROBLEMES
Mécaniques/Hydrauliques
Extra course dans une direction
Force
Vitesse
Position
Electriques/Electroniques
∆ de pression élevé dans la valve
Gain dérivé programmé trop bas
Temps de rampe introduit
Accouplement mécanique non rigide
Conduites trop élastiques
Valve de contrôle montée trop loin de l’actionneur
Gain proportionnel programmé trop
bas
Gain intégral programmé trop bas
Gain de pression de la valve de contrôle trop
bas
Gain proportionnel programmé trop
bas
BIAS incorrect
Pression ou débit insuffisantes
Gain intégral programmé trop haut
Echelle et BIAS incorrects
Gain dérivé et proportionnel programmés trop bas
Connexion précaire du capteur de rétroaction
Conduites trop élastiques
Air dans le solénoïde de la valve
Jeu
Gain proportionnel programmé trop
haut
Gain intégral programmé trop bas
Perturbations électriques
Capteur de rétroaction faussé
mécaniquement
Absence de puissance hydraulique
Absence de puissance électrique
Absence de référence ou de rétroaction
Erreur de Câblage
Connexion précaire du capteur de rétroaction
Gain proportionnel programmé trop
haut
Gain intégral programmé trop bas
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Extra course dans les deux directions
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Approche lente vers le point
programmé
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Actionneur n’atteignant pas le
point programmé
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Contrôle instable
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Contrôle interdit
Force
Vitesse
Position
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Mauvaise répétibilité et fort
hystérésis
Force
Vitesse
Position
VALEUR
PROGRAMMEE VALEUR REELLE
3.4 Applications en boucle fermée - conditions dynamiques : réponse en fréquence
CAUSES DES PANNES
PROBLEMES
Amplitude trop faible
Amplification du signal
Force
Vitesse
Position
Force
Vitesse
Position
Retard
Force
Vitesse
Position
Instabilité et vibrations
05/02
Force
Vitesse
Position
Mécaniques/Hydrauliques
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
VALEUR PROGRAMMEE
VALEUR REELLE
Electriques/Electroniques
Pression et débit insuffisantes
Gain proportionnel trop bas
Réglage d’échelle trop bas
Conduites trop élastiques
Valve de contrôle éloignée de l’actionneur
Réglage d’échelle incorrect
Pression et débit insuffisants
Temps de rampe introduit
Gain dérivé programmé trop haut
Air dans le solénoïde de la valve
Gain proportionnel trop haut
Perturbations électriques
Gain dérivé programmé trop haut