Moderne industriële systemen zoals robotica en geautomatiseerde transportersystemen zijn afhankelijk van snelle, gesynchroniseerde gegevens om de prestaties te optimaliseren, de efficiëntie te verbeteren en voorspellend onderhoud te bereiken.Toch, is het vastleggen en coördineren van positie- en bewegingsgegevens met een nauwkeurigheid van milliseconden een grote uitdaging.Standaard data-acquisitie (DAQ) -systemen hebben vaak niet de gespecialiseerde functionaliteit die vereist is voor realtime verbinding met encoders en timers, wat kan leiden tot verminderde systeembetrouwbaarheid en prestatie knelpunten.
In dit artikel worden eerst kort de verschillende vereisten geïntroduceerd die vereist zijn voor het meten van positie en tijd op hoge snelheid in moeilijke industriële toepassingen.De encoder-teller/timer-module van Advantech wordt geïntroduceerd, en worden de verschillende codermodi en de vier highspeedkanalen van deze module uitgelegd hoe deze kunnen worden gebruikt om complexe synchronisatieproblemen op te lossen in robot- en bewegingsbesturingstoepassingen.Typische systeemconfiguraties en compatibele software-tools bieden een duidelijk implementatiepad voor systeemintegratie.
Het belang van nauwkeurige beheersing van beweging en tijd in industriële processen
Moderne industriële systemen zijn afhankelijk van complexe en ordelijke bewegingen, waarbij coördinatie van cruciaal belang is.Om het systeem normaal te laten werken, moet de beweging van de robotarm worden gesynchroniseerd met de snelheid en de positie van de vervoerder.het is noodzakelijk om informatie uit meerdere gegevensbronnen met een nauwkeurigheid van milliseconde te verzamelen en te coördineren, wat een zeer uitdagende technische eis is.
Het DAQ-systeem speelt een centrale rol bij het oplossen van dit probleem.en synchroniseert deze metingen in meerdere kanalen om nauwkeurig te berekenen de timing van het onderscheppen van items op de transportband.
Bij het verhogen van de snelheid van de transportband om de productie-efficiëntie te verbeteren, moet het gegevensverzamelingssysteem (DAQ) snel gegevens over positie en tijd bemonsteren om fouten te voorkomen.Verlaten of ontbrekende sensorenlesingen kunnen leiden tot onjuiste timing van de werking van mechanische onderdelen, en veroorzaken zelfs botsingen tussen mechanische onderdelen, wat resulteert in onverwachte stilstand en productiviteitsverlies.
Het hoge-precisie DAQ-systeem ondersteunt ook voorspellend onderhoud. Bijvoorbeeld, abnormale snelheid of positiefout kan wijzen op een probleem, zoals lager slijtage of gordelslippen.Door deze signalen te analyseren, kunnen ontwerpers eventuele storingen van tevoren identificeren en operatieonderbrekingen voorkomen.
Vereisten voor DAQ voor hogesnelheid
Om aan deze toepassingsvereisten te voldoen, moeten DAQ-systemen beschikken over de volgende prestatiekenmerken:
Hoge snelheid en hoge resolutie bemonstering: Het vastleggen van subtiele bewegingen, zoals veranderingen van de positie op submillimeterniveau, vereist zowel hoge bemonsteringshypercenten als een hoge precisie resolutie.Het nemen van monsters in het megahertz (MHz) -bereik zorgt ervoor dat zelfs in hogesnelheidsomgevingen geen kritieke gebeurtenissen worden gemist.
Simultane bemonstering via meerdere kanalen: om de werking van de robotarm en de transportband te coördineren, moeten de respectieve positiegegevens en tijdgegevens gelijktijdig worden opgenomen.in plaats van ze opeenvolgend te vangenHet proberen om opeenvolgend vastgelegde gegevensstromen te correleren kan tot fouten leiden, zoals het kiezen van het verkeerde item op de transportband of het volledig missen van dat item.
Flexible encoderondersteuning: industriële systemen gebruiken vaak componenten van verschillende leveranciers, wat resulteert in gemengde encodersignaaltypen.Het DAQ-systeem moet meerdere codeermodi ondersteunen om het toevoegen van interface logica te voorkomen.
Industrieel ontwerp: industriële omgevingen kunnen elektronische apparaten blootstellen aan harde omstandigheden zoals elektromagnetische interferentie, trillingen en hoge temperaturen.om een betrouwbare werking van het systeem te garanderen en systeemfouten te voorkomen, moet passende DAQ-hardware worden gebruikt.
Scalabiliteit: DAQ-systemen moeten een modulair ontwerp aannemen, zodat ontwerpers het systeem gemakkelijk kunnen uitbreiden door meer kanalen of verschillende soorten inputs toe te voegen.Dit betekent dat zelfs wanneer de automatiseringsfaciliteiten zich blijven uitbreiden, kan de integratie van nieuwe robots, sensoren en productielijnen nog steeds worden gewaarborgd.
Om aan deze uiteenlopende behoeften te kunnen voldoen, moeten de daarmee gepaard gaande grote ontwerpuitdagingen worden aangepakt.toepassingscriteria met betrekking tot hogesnelheidsdiensten, synchrone beweging vereisen gespecialiseerde hardware.
Geavanceerde technologie voor positie- en tijdmeting voor bewegingsbesturingssystemen
De door Advantech geïntroduceerde iDAQ-784-hogeprecisie-encoder-teller/timermodule (figuur 1) is speciaal ontworpen om aan deze eisen te voldoen.Deze module biedt vier universele 32-bit encoderkanalenDeze module ondersteunt ingangsfrequenties tot 10 MHz om een nauwkeurige timing van encodersignalen te bereiken.
Advantech's iDAQ-784 Encoder Counter/Timer Module
Figuur 1: De iDAQ-784-codeer-teller/timer-module ondersteunt gelijktijdig gegevensopnemen op vier 32-bits kanalen, waardoor deze geschikt is voor complexe industriële bewegingsbesturingstoepassingen.(Foto bron)(Advantech)
De ingebouwde digitale signaalfilterfunctie kan de iDAQ-784 helpen een duidelijker signaaloverdracht en een hogere meetnauwkeurigheid te bereiken.Dit biedt hoogprecise karakterisering op systeemniveau voor geavanceerde automatiseringstoepassingen, zoals industriële robots, bewegingsbesturingssystemen en hogesnelheidstransportsystemen.
Invoer-, meet- en uitvoermodussen van encoders
IDAQ-784 ondersteunt meerdere invoersignaaltypen en meetmodi om aan diverse industriële bewegingsbeheersbehoeften te voldoen.met een gemeenschappelijk modusspanningsbereik van ± 15 VDCDeze module ondersteunt drie industrie-standaardcodeers voor positie meting:
Orthogonale (A/B fase): door gebruik te maken van twee signaalkanaal (A fase en B fase) met een faseverschil van 90°, worden de positie en richting synchroon bepaald.X2, of X4) bepaalt de resolutie door het aantal stijgende en/of dalende randen te tellen, waarbij X4 een resolutie heeft die vier maal zo hoog is als X1.
Dubbele puls (CW/CCW): pulsen in de wijzerwijze (CW) en tegen de wijzerwijze (CCW) gebruiken afzonderlijke invoerlijnen.
Impulsadrichting (gemerkte puls): Eén signaal wordt gebruikt om een puls te genereren, terwijl het andere signaal de richting aangeeft.De teller stijgt of daalt op basis van de toestand van het richtingssignaal.
Elke encoder-invoer kan gebruik maken van een enkele kant of differentiële bedrading en een Z-signaalinvoer bieden voor positieherstel.Elk telkanaal ondersteunt ook meerdere functionele modi voor timing en pulsgeneratie:
Gebeurtenisgetal: tel de stijgende of dalende rand van het invoersignaal, met optionele gatingfunctie.
Frequentiemeting: meet de signaalfrequentie nauwkeurig met behulp van de inverse cyclemethode of de pulsmethode.
Meting van de pulsbreedte: meting van de duur van hoge en lage niveaus van een digitaal signaal.
Positiemeting: Volg de positie van de encoder met behulp van de hierboven genoemde ondersteunde invoermodi.
Continu vergelijking (positievergelijking): wanneer de positie-drempel wordt bereikt, wordt een uitgangspuls of onderbreking geactiveerd.
Eenvoudige trigger (vertraagde generatie van pulsen): na het activeren van de poort en een gespecificeerde vertraging, wordt een enkele puls uitgezonden.
Timer/Pulsgeneratie: Uitgang van een continue pulsreeks met onderbrekingsondersteunende functie.
Pulsbreedte-modulatie (PWM): het uitvoeren van golfvormen met programmeerbare hoog- en laagniveau-duur; ondersteunt beperkte of continue generatie.
Deze uitgebreide keuze van modus zorgt voor compatibiliteit met verschillende gebruikelijke apparaten in industriële systemen.
speciaal ontworpen voor industriële gebruik
De iDAQ-784 en het omringende ecosysteem zijn ontworpen om een hoge betrouwbaarheid te bereiken in harde industriële omgevingen.met een relatieve luchtvochtigheid tot 90% (niet-condenserend).
Bovendien is deze module speciaal ontworpen om de gemeenschappelijke elektromagnetische interferentie in fabrieksomgevingen te weerstaan; het ingebouwde digitale signaalfilter kan de signaalklarheid verbeteren,en elk kanaal ondersteunt differentiële signaalinvoer, met een uitstekende geluidsonderdrukking.
Dit ontwerpconcept geldt ook voor ecosysteemaccessoires, die robuuste en duurzame ontwerpen hebben die voldoen aan de DIN-spoorstandaarden en betrouwbaar in industriële kasten kunnen worden geïnstalleerd.Met de krachtige combinatie van milieutolerantie, geluidsresistentie en robuuste fysieke integratie, kan op geavanceerde automatiseringstoepassingen een hoogprecisie-systemenniveau-kenmerkanalyse worden uitgevoerd.
Het opzetten van een snel en nauwkeurig DAQ-systeem
De eerste stap bij het bouwen van een DAQ is om de sensoren te verbinden.De ADAM-3937-BE-interface-module van Advantech (figuur 2) is hiervoor een kant-en-klare oplossing.Deze 37-pinnige module is speciaal ontworpen voor DIN-spoorinstallatie, met afmetingen van 87,2 mm x 112,5 mm x 51 mm,en kan gemakkelijk worden geïntegreerd met standaard DB37 compatibele industriële infrastructuur.