Using the UCON platform to control AMB suspended rotor systems
Sinkkonen, Jouko (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024073163059
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024073163059
Tiivistelmä
This master's thesis investigates the feasibility of using ABB's UCON-22 control board to control active magnetic bearings (AMBs). Various present limitations such as cycle time and fieldbus implementation are looked at, as well as potential future solutions. Simulations with an AMB-rotor model and its control functionalities are also run on the UCON to test the computational load. Code is written in C++ and practically tested in a TwinCAT environment with an experimental AMB suspended rotor system.
The simulation results show that UCON is capable of doing the necessary calculations, but some cycle time limitations mean it is not yet ready for use in AMB applications requiring very fast control. Considering that an EtherCAT master for UCON is still only under development, another device would be needed to handle that functionality for the time being. The practical tests in the TwinCAT environment show that the written C++ software produces comparable results to the previous non-C++ AMB implementations developed at LUT. Tässä diplomityössä tutkitaan ABB:n UCON-22 ohjainkortin sopivuutta aktiviisten magneettilaakerien säätöön. Erinäisiä tämänhetkisiä rajoituksia, kuten sykliaikaa ja kenttäväylätoteutusta tarkastellaan, kuten myös mahdollisia tulevaisuuden ratkaisuja. UCONin laskentakuormitusta testataan simuloimalla magneettilaakeri-roottorimallia sekä sen säätöä. Koodi kirjoitetaan C++:lla ja testataan käytännössä TwinCAT-ympäristössä kokeellisella magneettilaakereilla kellutetulla roottorijärjestelmällä.
Simulaatiotulokset osoittavat, että UCON on kykeneväinen tekemään tarvittavat laskelmat, mutta erinäiset sykliaikarajoitukset tarkoittavat, että nykyisessä muodossaan se ei vielä sovellu erittäin nopeaa säätöä vaativiin magneettilaakerisovelluksiin. EtherCAT masterin kehitys UCONille on vielä kesken, joten jokin toinen laite tarvittaisiin hoitamaan sen toimintoja. TwinCAT-ympäristössä suoritetut käytännön testit osoittavat, että kirjoitettu C++ -ohjelmisto saavuttaa vastaavia tuloksia LUTissa aiemmin tehtyjen magneettilaakeritoteutusten kanssa.
The simulation results show that UCON is capable of doing the necessary calculations, but some cycle time limitations mean it is not yet ready for use in AMB applications requiring very fast control. Considering that an EtherCAT master for UCON is still only under development, another device would be needed to handle that functionality for the time being. The practical tests in the TwinCAT environment show that the written C++ software produces comparable results to the previous non-C++ AMB implementations developed at LUT.
Simulaatiotulokset osoittavat, että UCON on kykeneväinen tekemään tarvittavat laskelmat, mutta erinäiset sykliaikarajoitukset tarkoittavat, että nykyisessä muodossaan se ei vielä sovellu erittäin nopeaa säätöä vaativiin magneettilaakerisovelluksiin. EtherCAT masterin kehitys UCONille on vielä kesken, joten jokin toinen laite tarvittaisiin hoitamaan sen toimintoja. TwinCAT-ympäristössä suoritetut käytännön testit osoittavat, että kirjoitettu C++ -ohjelmisto saavuttaa vastaavia tuloksia LUTissa aiemmin tehtyjen magneettilaakeritoteutusten kanssa.