Les systèmes industriels modernes tels que la robotique et les systèmes de convoyeurs automatisés reposent sur des données synchronisées à grande vitesse pour optimiser les performances, améliorer l'efficacité et réaliser une maintenance prédictive.Cependant, capturer et coordonner les données de position et de mouvement avec une précision de niveau milliseconde est un défi majeur.Les systèmes d'acquisition de données standard (DAQ) manquent souvent de la fonctionnalité spécialisée requise pour la connexion en temps réel avec des codeurs et des minuteurs, ce qui peut entraîner une diminution de la fiabilité du système et des goulots d'étranglement de performance.
Cet article présente d'abord brièvement les différentes exigences requises pour la mesure à grande vitesse de la position et du temps dans des applications industrielles difficiles.Le compteur de codeur/timer de Advantech est introduit, et les différents modes d'encodage et les quatre canaux à haute vitesse de ce module sont expliqués pour résoudre des problèmes de synchronisation complexes dans les applications de contrôle de robot et de mouvement.Les configurations de système typiques et les outils logiciels compatibles fournissent une voie de mise en œuvre claire pour l'intégration du système.
L'importance du contrôle précis du mouvement et du temps dans les processus industriels
Les systèmes industriels modernes reposent sur des mouvements complexes et ordonnés, dans lesquels la coordination est cruciale.Pour que le système fonctionne normalementPour ce faire, le mouvement du bras robotisé doit être synchronisé avec la vitesse et la position du convoyeur.Il est nécessaire de capturer des informations provenant de plusieurs sources de données avec une précision de niveau milliseconde et de les coordonner., ce qui constitue une exigence technique très difficile.
Le système DAQ joue un rôle central dans la résolution de ce problème: il capture les données du codeur du moteur d'entraînement du convoyeur et des joints du bras robotique,et synchronise ces mesures dans plusieurs canaux pour calculer avec précision le temps d'interception des éléments sur la bande transporteuse.
Lorsqu'on augmente la vitesse du convoyeur pour améliorer l'efficacité de la production, le système d'acquisition de données (DAQ) doit échantillonner rapidement les données de position et d'heure pour éviter les erreurs.Les lectures retardées ou manquantes des capteurs peuvent entraîner une mauvaise synchronisation du fonctionnement du composant mécanique, et même provoquer des collisions entre composants mécaniques, entraînant des arrêts inattendus et une perte de productivité.
Le système DAQ de haute précision prend également en charge la maintenance prédictive. Par exemple, une vitesse anormale ou une erreur de position peuvent indiquer un problème, tel que l'usure du roulement ou le glissement de la ceinture.En analysant ces signaux, les concepteurs peuvent identifier à l'avance les défauts potentiels et éviter les interruptions de fonctionnement.
Exigences relatives au DAQ pour les trains à grande vitesse
Pour répondre à ces exigences d'application, les systèmes DAQ doivent posséder les caractéristiques de performance clés suivantes:
Prélèvement à grande vitesse et haute résolution: la capture de mouvements subtils, tels que les changements de position au niveau sub millimétrique, nécessite à la fois des taux d'échantillonnage élevés et une résolution de haute précision.L'échantillonnage dans la gamme de mégahertz (MHz) garantit qu'aucun événement critique n'est manqué, même dans des environnements à grande vitesse.
Prélèvement simultané multicanal: pour coordonner le fonctionnement du bras robotisé et du convoyeur, il est nécessaire de capturer simultanément les données de position et de temps respectives,plutôt que de les capturer séquentiellementLa tentative de corrélation des flux de données capturés séquentiellement peut entraîner des erreurs, telles que la sélection du mauvais élément sur le convoyeur ou le manque total de cet élément.
Soutien flexible des codeurs: les systèmes industriels utilisent souvent des composants de fournisseurs différents, ce qui se traduit par des types de signaux mixtes.Le système DAQ devrait prendre en charge plusieurs modes d'encodage pour éviter d'ajouter la logique d'interface.
Conception industrielle: les environnements industriels peuvent exposer les appareils électroniques à des conditions difficiles telles que les interférences électromagnétiques, les vibrations et les températures élevées.afin d'assurer un fonctionnement fiable du système et de prévenir les pannes du système, le matériel DAQ approprié doit être utilisé.
Évolutivité: les systèmes DAQ devraient adopter une conception modulaire, permettant aux concepteurs d'étendre facilement le système en ajoutant plus de canaux ou différents types d'entrées.Cela signifie que même si les installations d'automatisation continuent de s'étendre, les, l'intégration de nouveaux robots, capteurs et lignes de production peut encore être assurée.
Pour répondre à ce large éventail de besoins, il est nécessaire de relever les défis de conception importants qui en découlent.critères d'application concernant les services à grande vitessePour ce faire, le mouvement synchrone nécessite un matériel spécialisé.
Technologie avancée de mesure de la position et du temps pour les systèmes de commande de mouvement
Le compteur/timer de haute précision iDAQ-784 (figure 1) lancé par Advantech est spécialement conçu pour répondre à ces exigences.Ce module fournit quatre canaux d'encodeur universels 32 bitsCe module prend en charge des fréquences d'entrée allant jusqu'à 10 MHz pour obtenir un chronométrage précis des signaux du codeur.
Le compteur/module de chronométrage iDAQ-784 de Advantech
Figure 1: Le compteur/télécompteur de codeur iDAQ-784 prend en charge l'acquisition simultanée de données sur quatre canaux de 32 bits, ce qui le rend adapté à des applications industrielles complexes de contrôle de mouvement.(Source de l'image)(Avantech)
La fonction de filtrage du signal numérique intégrée peut aider l'iDAQ-784 à obtenir une transmission de signal plus claire et une précision de mesure plus élevée.Cela fournit des capacités de caractérisation de haut niveau de précision du système pour les applications d'automatisation avancées, tels que les robots industriels, les systèmes de commande de mouvement et les systèmes de convoyeurs à grande vitesse.
Les modes d'entrée, de mesure et de sortie du codeur
L'IDAQ-784 prend en charge plusieurs types de signaux d'entrée et modes de mesure pour répondre à divers besoins de contrôle de mouvement industriel.d'une capacité de sortie supérieure à 50 WCe module prend en charge trois codeurs standard de l'industrie pour la mesure de la position:
Orthogonale (phase A/B): en utilisant deux canaux de signal (phase A et phase B) avec une différence de phase de 90°, la position et la direction sont déterminées de manière synchrone.X2, ou X4) détermine la résolution en comptant le nombre de bords ascendants et/ou descendants, où X4 a une résolution quatre fois supérieure à celle de X1.
Double impulsion (CW/CCW): les impulsions dans le sens des aiguilles d'une montre (CW) et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (CCW) utilisent des lignes d'entrée séparées.
Direction de l'impulsion (impulsion signée): Un signal est utilisé pour générer une impulsion, tandis que l'autre signal indique la direction.Le compteur augmente ou diminue en fonction de l'état du signal directionnel.
Chaque entrée d'encodeur peut utiliser un câblage à extrémité unique ou différentiel et fournir une entrée de signal Z pour la réinitialisation de la position.Chaque canal de comptage prend également en charge plusieurs modes fonctionnels pour la synchronisation et la génération d'impulsions:
Nombre d'événements: compte le bord ascendant ou descendant du signal d'entrée, avec fonction de détection optionnelle.
Mesure de fréquence: mesurer avec précision la fréquence du signal à l'aide de la méthode du cycle inverse ou de la méthode du comptage des impulsions.
Mesure de la largeur d'impulsion: mesure la durée des niveaux élevés et bas d'un signal numérique.
Mesure de la position: Suivre la position de l'encodeur en utilisant les modes d'entrée pris en charge mentionnés ci-dessus.
Comparaison continue (comparaison de position): lorsque le seuil de position est atteint, une impulsion de sortie ou une interruption est déclenchée.
Trigger unique (génération d'impulsions retardée): après le déclenchement de la porte et un délai spécifié, une seule impulsion est produite.
Températeur/génération d'impulsions: sortie d'un train d'impulsions continu avec fonction d'interruption.
Modulation de la largeur d'impulsion (PWM): sortie de formes d'onde avec des durées de niveau élevé et bas programmables; Prend en charge une génération limitée ou continue.
Cette large sélection de modes assure la compatibilité avec divers dispositifs courants dans les systèmes industriels.
Spécialement conçus pour les environnements industriels
L'iDAQ-784 et son écosystème environnant sont conçus pour atteindre une fiabilité élevée dans des environnements industriels difficiles.d'une humidité relative allant jusqu'à 90% (non condensée).
En outre, ce module est spécialement conçu pour résister aux interférences électromagnétiques courantes dans les environnements d'usine; son filtre de signal numérique intégré peut améliorer la clarté du signal,et chaque canal prend en charge l'entrée de signal différentiel, obtenant une excellente suppression du bruit en mode commun.
Ce concept de conception s'étend également aux accessoires d'écosystème, qui adoptent des conceptions robustes et durables qui sont conformes aux normes DIN et peuvent être installées de manière fiable dans des armoires industrielles.Avec la puissante combinaison de tolérance environnementale, résistance au bruit et intégration physique robuste, l'analyse des caractéristiques au niveau du système de haute précision peut être effectuée sur des applications d'automatisation avancées.
Construire un système DAQ à grande vitesse et haute précision
La première étape pour construire un DAQ est de connecter les capteurs.Le module d'interface ADAM-3937-BE d'Advantech (figure 2) est une solution prête à l'emploi à cet effet.Ce module à 37 broches est spécialement conçu pour l'installation sur rails DIN, avec des dimensions de 87,2 mm x 112,5 mm x 51 mm,et peut être facilement intégré à une infrastructure industrielle compatible DB37 standard.