Flinke EMC problemen JMC JASM servo drive

[benkr]

Een van de eerste reactie was het verzoek om foto's maar kennelijk is het een geheim project.

[diode]

Aan allen, dank voor de reacties. @ Ben, nee het is niet geheim. Maar af en toe moet er ook gewerkt worden. En nu met de feestdagen denken veel klanten dat er na 31 december geen dagen meer komen.

Bijgaand twee foto's:




Het probleem zit niet in de modbus of de configuratie daarvan. Zodra ik de enable uitschakel werkt de modbus feilloos. Het maakt ook geen verschil of ik (tijdens enable) de servo wel of niet aanstuur.
@Kars, ik heb een oscilloscoop. Zodra het iets fatsoenlijker weer is zal ik mijn laptop en oscilloscoop meenemen naar de kast en de meting doen die jij aangeeft. De drive en VFD liggen aan de massa maar niet met een brede/korte verbinding. Daar zijn de drive en VFD ook niet echt op gebouwd, gezien het M4 boutje voor de aardaansluiting.

De drive/VFD elders ophangen voor een test is nogal een dingetje wat behoorlijk wat werk kost om voor elkaar te krijgen.

@HFJbuis
De servormotor zit op 18m hoogte dus die loskoppelen gaat hem niet worden. De drive zou ik eventueel wel elektrisch kunnen isoleren van de schakelkast.

De EMC lijkt via de voedende kant uit de drive te komen. Als ik het (later ingebouwde) netfilter er tussenuit haal dan ligt de modbus communicatie volledig plat. Met het netfilter er tussen schat ik dat de downtime zo'n 10-15% is, bizar hoog.

[diode]

Aan allen, dank voor de reacties. @ Ben, nee het is niet geheim. Maar af en toe moet er ook gewerkt worden. En nu met de feestdagen denken veel klanten dat er na 31 december geen dagen meer komen.

Bijgaand twee foto's:




Het probleem zit niet in de modbus of de configuratie daarvan. Zodra ik de enable uitschakel werkt de modbus feilloos. Het maakt ook geen verschil of ik (tijdens enable) de servo wel of niet aanstuur.
@Kars, ik heb een oscilloscoop. Zodra het iets fatsoenlijker weer is zal ik mijn laptop en oscilloscoop meenemen naar de kast en de meting doen die jij aangeeft. De drive en VFD liggen aan de massa maar niet met een brede/korte verbinding. Daar zijn de drive en VFD ook niet echt op gebouwd, gezien het M4 boutje voor de aardaansluiting.

De drive/VFD elders ophangen voor een test is nogal een dingetje wat behoorlijk wat werk kost om voor elkaar te krijgen.

@HFJbuis
De servormotor zit op 18m hoogte dus die loskoppelen gaat hem niet worden. De drive zou ik eventueel wel elektrisch kunnen isoleren van de schakelkast.

De EMC lijkt via de voedende kant uit de drive te komen. Als ik het (later ingebouwde) netfilter er tussenuit haal dan ligt de modbus communicatie volledig plat. Met het netfilter er tussen schat ik dat de downtime zo'n 10-15% is, bizar hoog.

[diode]

Hou ook in het achterhoofd dat het misschien niet aan de drive ligt maar dat de VFD extreem gevoelig is voor stoorsignalen (b.v. doordat er iets niet klopt in de bedrading )

Dat zou kunnen, ware het niet dat de modbus ook plat gaat. En die zit niet aan de VFD gekoppeld.

[Huub Buis]

Ik zie dat de kast is geaard en dat alle overige aarding via kabels gaat. Ik zou daar waar een aardkabel aangesloten wordt ook een aard kabel met de kast verbinden. Dan heb je een ster aarde met lage weerstand.
Elk paneel in de kast moet natuurlijk ook met aarde verbonden zijn.
Op gelakte/geanodiseerde/aluminium onderdelen moet je een getande ring gebruiken op het gelakte/geanodiseerde/alumnium onderdeel zoals b.v. op de aarding van de servo driver die van aluminium is.

[benkr]

Als ik je verhaal lees dan zie ik denk ik dat het netfilter al best wat verbetering heeft gebracht maar nog niet voldoende, en dat kan ik denk ik voor een deel al best wel verklaren.
Het netfilter lijkt niet keihard tegen de metalen achterplaat te zijn geschroefd maar er meer boven te hangen, de 35mm rails voor de railklemmen etc. loopt er nog onderdoor denk ik te zien. Dat netfilter moet echt heel goed aan massa liggen met zijn behuizing, dat is echt essentieel voor een goede werking. Verder mogen de in en uitgang elkaar niet "zien" qua stralings gevoeligheid, dat betekent dat de draden van de in- en uitgang van het filter zo ver mogelijk van elkaar vandaan moeten blijven en zeker de draden die naar de servo unit lopen moet zo kort mogelijk zijn en geen andere signaal draden passeren (ze lopen nu over de goot heen waarin vast en zeker gevoelige signaaldraden lopen, dat is vragen om problemen.
Ook de servounit moet echt keihard met zijn metalen delen aan diezelfde metalen basisplaat zijn verbonden. Ook de draden die naar de servo motor lopen dienen te zijn voorzien van een echt goede afscherming waarvan de afscherming zo dicht mogelijk bij de servo unit wederom via een degelijke beugel aan de metalen basisplaat dient te zijn verbonden. De rest van de bedrading van de servo unit moet zo ver mogelijk van de motordraden vandaan blijven en voor zo ver dat mogelijk is ook afgeschermd zijn. En ze moeten zeker niet bijna tegen de ingangsdraden die uit het filter komen lopen, dat is echt vragen om problemen. Ga die motorkabel maar eens vervangen door een echt goed afgeschermde kabel en zorg dat die zo ver als mogelijk is uit de buurt blijft van de ingangsdraden.
Ik denk als je in het user en montage manual van je servo unit kijkt dat er best een flink stuk is geweid aan het monteren en bedraden van de unit, dat is niet voor niets, die dingen zijn echte stoorbakken, zeker wanneer je ze zo maar even snel aansluit zonder de aanwijzingen goed te volgen.
Ik denk dat daarmee de problemen best wel een heel eind zullen verdwijnen.

[Kjelt]

Tja zoveel dingen die niet volgens het boekje zijn.
Zie plaatje hieronder bv voor een vfd afscherming en montage.
Meerdere plaatsen de afscherming hard aarden vlak bij de vfd vlak bij verlaten kast en weer bij de motor.
Voor jou lijkt me het makkelijkste om snel een goed resultaat te bereiken de vfd in zijn eigen metalen behuizing te plaatsen.

[benkr]

Kjelt, niet overdrijven, met wat basis maatregels kom je al een heel eind, maar die moet je dan wel goed doen.
Om een voorbeeld te geven, bij mijn vorige portaalfrees heb ik de motorkabel bewust niet afgeschermd uitgevoerd omdat ik benieuwd was of dit zou lukken zonder problemen, en dat is gewoon helemaal gelukt, machine werkte zonder problemen.
Maar dan moet je wel weten wat je b.v. met die niet afgeschermde (en niet getwiste) motorkabel moet doen, je hebt dan de keuze om die kabel óf zo veel als mogelijk is tegen de metalen grondplaat te laten lopen en dan ook nog zo ver mogelijk uit de buurt van signaaldraden, of de kabel zo snel mogelijk buiten de kast zien te krijgen, en daar kun je met de plaatsing van de servodrive best wel naar toe werken.
De getoonde foto laat echter zien dat aan geen van die voorwaarden is voldaan en dan is het helemaal niet vreemd dat je dan problemen gaat krijgen.

[Kjelt]

Als je het doet, doe het dan meteen goed.
We hebben het hier niet over grote kosten vergeleken met de apparatuur zelf.

[Kars-cnc]

Ik sluit mij aan bij wat hfjbuis, benkr en Kjelt hiervoor al genoemd hebben. Het principe plaatje wat Kjelt toont is, geheel zoals we Kjelt kennen, de ideale situatie . In de praktijk is dat niet altijd praktisch of haalbaar, maar het geeft wel een goed idee van waar naar te streven.

Als het netfilter zo'n cruciale rol speelt is daarmee ook al wel enigszins duidelijk dat het hoofdprobleem in de 230V aanvoer zit. Als, nadat je de aarding van het netfilter en de drive op de metalen achterplaat in orde hebt, het probleem nog steeds speelt dan zou ik de 230Vvoeding naar het netfilter eens uit de kabelgoot halen en direct koppelen aan waar de 230V de kast binnen komt. Hoeft niet afgeschermd, maar wel getwist of parallel in een snoer-mantel.

Ik ben eigenlijk groot tegenstander van kabelgoten in een besturingskast. Het staat zo netjes, maar vaak wordt alles er in gepropt, voeding, signaal, VFD uitgangen, enz. Al met al een prachtige bron van overspraak...

Kabelgoten waren nuttig in de tijd dat alles nog met relays bestuurd werd

[Kjelt]

Ik ben eigenlijk groot tegenstander van kabelgoten in een besturingskast. Het staat zo netjes, maar vaak wordt alles er in gepropt, voeding, signaal, VFD uitgangen, enz. Al met al een prachtige bron van overspraak...

Wordt ook in de industrie gebruikt zonder problemen echter,
je wilt vantevoren een goede layout maken waarbij de volgende categorieen compleet gescheiden worden gehouden:
- netspannings kabels
- datakabels (evt afgeschermd bij zeer hoge frequenties)
- vfd/motor/spindel kabels, altijd afgeschermd en mantelscherm hard aarden en binnen de kast zo kort mogelijk houden.

Als laatste: als je een vfd in een volledige plastick behuizing koopt die ook geen metalen montageplaat heeft en waar je zo naar binnen kunt kijken door de behuizing ontluchtingsgaten heen en daar zonder afscherming van binnen de elektronica ziet zitten, dan weet je al dat je iets hebt gekocht wat welliswaar goedkoop was maar ook de nodig problemen kan geven. Misschien niet bij jou maar dan wel bij de buren

[benkr]

Met EMC is het altijd de vraag waar de stoorsignalen vandaan komen, wat ze uiteindelijk doen meten we meestal, of merken we aan ongewenst gedrag.
Maar het vinden van het ontstaan de stoorsignalen en ze dan zo dicht mogelijk daarbij de kop indrukken is een ander verhaal, boerenverstand en geluk zijn daarbij dingen die eigenlijk onmisbaar zijn, een voorbeeld:
Op mijn voormalige werk had een collega een doosje gebrouwen wat tot taak had om voertuig management informatie en ook nog wat extra dingen, maar primair die voertuig management informatie via een sattelietcommunicatielink door te geven aan de thuisbasis. De bedoeling was dan om waar ook ter wereld te weten wanneer b.v. van dat voertuig de olie ververst moest worden of, via die extra signaaltjes wie er achter het stuur zat. (vriend of vijand) Toen het kastje (bijna) klaar was werden er EMC metingen gedaan en bleek er een flink EMC probleem in te zitten. Of wij, een collega en ikzelf, dat maar zo snel mogelijk konden oplossen.
Het doosje in een aluminium kist gestopt, geen enkele verbetering.
Het doosje in 2 aluminium kisten gestopt, nog steeds geen enkele verbetering
Na een aantal experimenten bleek dat de voedingskabel een berg storingen de wereld in stuurde, toen was het eigenlijk bijna opgelost.
Even om het te testen de voedingszekering vervangen door een spoeltje en het probleem was helemaal de wereld uit, ook zonder enige behuizing om het printje was er nadien geen EMC straling die in de buurt kwam van de limieten te meten. Hoe simpel kan de oplossing zijn?
Daarna zijn er daar zo'n 1000 van gebouwd die zijn ingebouwd in elke Defensie Scania vrachtwagen.

Dit geeft wat mij betreft aan dat het niet altijd zo heel moeilijk moet zijn, als je maar een paar dingen doet die de meeste problemen oplossen. De kunst is nu om juist die dingen te doen, goed is goed genoeg.

[diode]

Iedereen dank voor de tips. Betreft de handleiding dat ik die beter had moeten volgen:

JMC JAND Series AC Servo Driver User Manual.pdf

Hier staat toch verrekte weinig in over afscherming en dat soort dingen, laat staan aarding en EMC onderdrukking. Netfilter zit inderdaad niet vast tegen de achterplaat, ik ga kijken of ik dat aangepast krijg.
Betreft aarden van een EMC kabel, ik heb altijd geleerd dat je die niet tot een piggytail mag draaien maar via een schermklem op een rail moet aarden. De motorkabel is een speciale EMC kabel.
Hoe ik er voor kan zorgen dat de voedingsdraden de signaaldraden niet kruisen is nog al een dingetje, dat lijkt mij schier onmogelijk.

De frequentieregelaar is niet mijn grootste probleem, die draait in principe vrij redelijk. De modbus communicatie is een groter probleem.
In de kast die je ziet zit een PLC, die zit via ethernet aan een switch. Vanuit die switch gaat er een kabel naar een HMI (50m verderop), die verbinding werkt feilloos. Vanuit de switch gaat er ook een ethernet kabel naar een PLC in een windinverter die 1m van de kast op de foto staat. Ook deze verbinding werkt feilloos.
De PLC in de windinverter (zelfde type PLC) zit via een afgeschermde kabel van ~20cm verbonden aan de modbus van de inverter. En die verbinding gaat regelmatig kortstondig plat.

Beide PLC's worden vanuit de 24 voeding uit de kast op de foto gevoed.

Test van Kars om de 230V van de servo via getwiste draden direct op de binnenkomende aansluiting te doen heb ik gedaan, geen verschil. Drive vervolgens via een verlengsnoer op een WCD 25m verderop aangesloten, ook geen verschil. Zodra de drive wordt enabled gaat de modbus af en toe op zijn knieën.

[Superkees]

Dan zal het probleem toch ergens in die 20 cm kabel ontstaan of aan de kant van de inverter. Je schrijft dat de verbinding plat gaat, maar is dan niet die inverter zelf de boosdoener? Ik weet niet hoeveel werk het is, maar ik zou overwegen om die 20 cm kabel te vervangen, zodat je die kunt uitsluiten.