Mekanik Sistemlerde Düşük Frekanslı Titreşimlerin Giderilmesi

Titreşim ya da vibrasyon, dışarıdan bir etkiye maruz kalındığında sistemde ortaya çıkan salınım olarak tanımlanabilir. Titreşimi tanımlarken frekansı ve genliğini kullanırız. Genellikle sinüs ve kosinüs fonksiyonları ile ifade edilen periyodik titreşim hareketine verilen en genel örnek bir sarkaç hareketidir. Periyodik olmayan bir titreşime ise çakıllı veya engebeli bir yolda bir tekerleğin hareketi örnek olarak gösterilir. Titreşim zaman zaman karşımıza istenen bir hareket olarak çıkar. Sesin oluşması bu durumlardan biridir. Müzik aletlerinde titreşim istenirken mekanik sistemlerde önlenmeye çalışılır. Mekanik sistemin dışarıdan bir etkiye maruz kaldığında istenmeyen salınımların ortadan kaldırılması makine üretici firmalar tarafından çözülmesi gereken zorluklardan birisidir. Daha hızlı çevrim sürelerinin önündeki önemli engellerden bir tanesi titreşim olarak karşımıza çıkar. Siemens'in TIA portal platformunda Low Frequency Vibration Suppresed Positioning fonksiyon bloğu OEM'lere devreye alma zamanını kısaltarak yardımcı oluyor. Bu fonksiyon bloğu sayesinde yük istenilen pozisyona giderken oluşan doğal frekansın önlenmesi herhangi bir yük encoderi ya da makine encoderi olmadan sağlanır. Kullanıcılarına mühendislik ve devreye alma zamanının azaltılması, parametrik yapısı ile kolay adaptasyonu, dünya çapında destek ve fonksiyon blok sürekli güncellendiği için yeni özelliklerin kullanılması gibi avantajlar sağlar.

 

Siemens'in Düşük Frekanslı Titreşimleri Önleme Fonsiyon Bloğu ile Üretiminizi Arttırabilirsiniz
 

Fonksiyon blok evrensel bir standart olan PLC Open platformuna uygun olarak geliştirilmiştir. Bir eksenin belli bir mutlak pozisyona ulaşmasını sağlayan MC_MoveAbsolute fonksiyon bloğu ile aynı çalışma yapısına sahiptir. Bu fonksiyon blok verilen dinamik değerlerine, girilen osilasyon frekansına yani istenmeyen doğal baskın düşük frekansa, göre uygun jerk 'i hesaplar. Fonksiyon Blok bir filtre (setpoint filter) mantığı ile çalışarak titreşimin önüne geçmeyi amaçlar. Sistemlerde genel olarak tek frekans değerinde olan bu gürültüler genellikle düşük frekanslı olan < 5Hz gürültülerdir. Sonunda eksen istenilen dinamik değerlerine göre hassas bir şekilde pozisyonlanacaktır. Örneğin aşağıdaki osiloskop çiziminde açıkça görüleceği gibi hareket esnasında jerk hesabı ve setpoint filter yapılarak uygulamada istenmeyen doğal frekans (özellikle yük üzerinde) nasıl azaltılır açıkça görülebilir. Yapılan karşılaştırmada titreşim sönümleme yapılarak ve yapılmadan hareketin şekli görülebilir.
 

Hedef pozisyon değerini beyaz renk ile görüyoruz. Motor encoderinden alınan pozisyonu fonksiyon blok kullanmadan kırmızı ile, fonksiyon blok kullanılarak yeşil ile gösteriliyor. Yük pozisyonu ise fonksiyon blok kullanılmadan turuncu ile fonksiyon blok kullanılarak yeşil ile gösterilebilir. Değişim motor encoder'ine bakılarak görülemez motor encoder kapalı çevrimde kullanılır ve fonksiyon blok kullanıldığında yük kısmında ve osilasyonunda çok büyük iyileştirmeler görülür. Fonksiyon blok ayrıca diagnostic mesajları ile herhangi bir hata ile karşılaşıldığında bilgi verir. Dolayısı bir hata ile karşılaşılması durumunda hızlı bir şekilde sorunun çözülmesini sağlar. Siemens Industry Support websitesinden kütüphaneyi indirebilir, projenize nasıl ekleyeceğiniz hakkında bilgi alabilirsiniz.

Kaynaklar:
► https://support.industry.siemens.com/cs/start
► https://tr.wikipedia.org/wiki/Titre%C5%9Fim

SIEMENS San. ve Tic. A.Ş.
Dijital Endüstri
Hareket Kontrol Sistemleri DI MC
hareketkontrol.tr@siemens.com

Aziz Büyük
Siemens Hareket Kontrol Sistemleri
Ürün Satış ve Pazarlama Sorumlusu Elektrik Elektronik Mühendisi