КонтроллВахенд а Техника (КВТ) ОЮ
Эксклюзивный представитель
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Германия
Филиал в г.Москве
+7 (495)369-94-46
+7 (495)369-94-46


Новости

3 декабря 2015

Новые возможности измерения крутящего момента в испытательных стендах с промышленным усилителем PMX


Новые возможности измерения крутящего момента  в испытательных стендах с промышленным усилителем PMX

Измерение крутящего момента, частоты вращения, угла поворота и значений, получаемых из этих переменных, имеет большое значение в проектировании новых стендов для использования в промышленной среде. В дополнение к повышенным требованиям к точности и частоте вращения дополнительным критерием выбора являются опции автоматизации и эффективной эксплуатации. 

 
Обязательные факторы успеха компании сегодня - это молниеносный отклик на требования рынка новой продукцией, которая при этом должна выходить на рынок проверенной. Производители вынуждены отвечать на данные вызовы сокращением времени разработки и методами испытаний, которые являются одновременно эффективными и гибкими. В первую очередь должна существовать возможность быстрого создания испытательных стендов. Этого можно достичь при помощи интеллектуальных датчиков и систем измерительных усилителей, которые обмениваются информацией и данными конфигурации друг с другом, к примеру, используя обнаружение при помощи технологии TEDS (цифровой паспорт датчика). Обязательными условиями для этого являются высокое качество и точность замеренных значений. Фланцы для измерения крутящего момента HBM серии T10T12 и T40 соответствуют обоим этим условиям – хорошей точностью в комбинации с высокой динамикой и частотой вращения.

Кроме того, измерительный усилитель и система управления должны иметь возможность дополнительной обработки данных измерений в реальном времени для возможности регулировки испытательного стенда. Также обязательной является возможность представления доступных данных измерений в высоком разрешении для их анализа и сохранения. Для получения реального прироста эффективности, все указанные функции должны сочетаться в одном устройстве

Промышленная измерительная система серии PMX® была разработана HBM на основании вышеуказанных требований. Она может использоваться в испытаниях и для получения подтверждающей информации, а также в производственных системах измерения и автоматизации. Такую возможность дает гибкость в оснащении системы измерительными каналами и каналами вывода информации. В зависимости от уровня автоматизации для работы в реальном времени могут использоваться аналоговые интерфейсы или сетевые интерфейсы на базе протокола Ethernet. Это именно та гибкость аппаратного обеспечения в сочетании с возможностью записи данных с высочайшей частотой обновления и разрешением, которая дает пользователю возможность дополнительного повышения эффективности вплоть до 30 раз.

tor_Torque-Group_005.jpg pmx.jpg

     Датчики крутящго момента силы от HBM                                   Модульная промышленная измерительная система PMX от HBM

Современные датчики крутящего момента серии  T10T12 и T40 от HBM должны работать с оцифрованными данными с высокой частотой обновления для возможности обеспечения соответствия высоким требованиям к оборудованию для функциональных испытаний. Доступные сигналы вывода включают не только крутящий момент, но также частоту вращения и угол поворота. Данные значения важны для возможности расчета их производных, таких как мощность и эффективность преобразования энергии, в расположенной далее по цепи системе автоматизации PMX® от HBM. Сигналы замеров конвертируются в частотные сигналы для обеспечения передачи без шумов. Это необходимо для проведения испытаний в жестких условиях окружающей среды, поскольку даже мощные двигатели или частотные инвертеры со своими электромагнитными полями не должны отрицательно влиять на качество измерений.

Повышение производительности измерения крутящего момента c помощью промышленной измерительной системы PMX

Сигналы замеров от датчиков крутящего момента собираются при помощи съемной платы для частотных измерений PX460 системы PMX. Она работает с точностью в 0,01 % и может обслуживать до четырех датчиков крутящего момента серии T10T12 и T40. Также возможна работа в смешанном режиме. Для дальнейшей оптимизации данных измерений система PMX® включает целую серию внутренних вычислительных каналов, специально разработанных для использования с датчиками крутящего момента. Они работают аналогично измерительным каналам в реальном времени с частотой вычислений в 50 микросекунд. Это включает, к примеру, построение линейного графика по 21 точке для кривой характеристики для датчика крутящего момента. Результатом является повышение качества исходного сигнала датчика в PMX® – сверх точности, указанной в техническом описании. Улучшенный измерительный сигнал может быть дополнительно обработан, что повышает качество измерения на испытательном стенде.

Для повышения точности датчиков крутящего момента может применяться оборудование для калибровки, используемое для отслеживания работы датчика с различными вариантами нагрузки. Такие варианты нагрузки включают, с одной стороны, динамическое правое и левое вращение, а с другой стороны, необходимость обеспечения точности измерения в частичных диапазонах в дополнение к 100 % диапазону измерения. Это необходимо, к примеру, для измерения остаточного момента торможения. С этой целью различные варианты применения проверяются при калибровке датчика и для них определяются кривые характеристик в соответствии с DIN51309 или VDI /VDE 2646, которые сохраняются в протоколах калибровки. Эти характеристики могут храниться непосредственно в системе PMX®, а затем использоваться при испытаниях в зависимости от применения. PMX® распознает вариант применения по текущим параметрам и автоматически выводит предустановленные характеристики датчика.

Другой важной функцией является параллельная независимая обработка исходных значений измерений, к примеру, фильтрация. Это дает возможность использовать сигналы для регулирования и автоматизации испытательного стенда. Такая комбинация аналоговых выводов и/или сетевого протокола Ethernet для работы PMX® в реальном времени дает возможность эффективной автоматизации работы испытательного стенда.

Сигналы при испытаниях. PMX предоставляет пользователям удобную опцию симулирования сигналов и состояний системы и проверки функциональности уже в ходе пусконаладочных работ, без необходимости полного ввода испытательного стенда в эксплуатацию. Это может быть выполнено со стороны датчика путем активации «ложного сигнала». При этом датчик крутящего момента передает сигнал мощностью в 50% от номинальной, что дает возможность проверки функционирования при «работе без нагрузки». PMX также оснащен внутренними генераторами сигналов, которые могут использоваться для симулирования статических и динамических последовательностей испытания.

Система сбора данных и автоматизации – технология измерения на основе сетевого протокола 

Виды измеряемых сигналов разнообразны: от простых сигналов, собираемых с низкой частотой (к примеру медленно меняющееся значение температуры), до комплексных данных, которые должны измеряться одновременно и с высокой частотой, к примеру, одновременное измерение сигналов крутящего момента с сигналами угла поворота и частоты вращения. При этом определяющими факторами являются не только надежные и точные датчики, но также проверенная и точная система сбора данных. Оба этих компонента должны иметь одинаковый класс точности, который должен составлять как минимум 0,1%, а лучше всего 0,01%. Частота дискретизации сигналов так же важна, как и точность измерения. Она должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечивать возможность надежного распознавания и отображения даже быстрых или небольших частичных изменений параметров сигнала. Для регистрации пиковых значений, скорости выполнения расчетов и качества регулирования, сбор данных измерительных и вычисляемых каналов должен производиться параллельно и с частотой не менее 20 кГц, что эквивалентно измерительной и вычислительной сетке в 50 микросекунд. Для измерения крутящего момента PMX можно комплектовать съемной платой для частотных измерений PX460, которая работает с частотой 38,4 кГц, что дает преимущество достаточной пропускной способности для работы с сигналами датчиков крутящего момента.

В дополнение к данным технологического процесса пользователь также получает доступ к исчерпывающей диагностической информации уже в стандартной конфигурации. Благодаря конструкции используемого аппаратного обеспечения для работы в реальном времени, PMX поддерживает время цикла шины на уровне ? 10 кГц при использовании интерфейса реального времени Ethernet, а также минимизирует задержку при отправке сообщений.

В зависимости от варианта автоматизации на выбор доступны следующие интерфейсы Ethernet для работы в реальном времени:
  • EtherCAT,
  • PROFINET (протокол IRT),
  • Ethernet/IP.
В дополнение к генерации сигналов измерения и управления эти протоколы также могут работать в PMX параллельно. При этом PMX работает в испытательном стенде как «ведомое» устройство вместе с ведущим управляющим устройством. Таким образом, система может обеспечивать динамику, необходимую для симуляции высокодинамичных нагрузочных циклов.

Концепции автоматизации: системы на основе ПК и встраиваемые решения 

Регулирование с жесткими ограничениями по реальному времени не может быть реализовано в системах на основе ПК. Поскольку ресурсы распределяются равномерно для всех компонентов, в некоторых случаях задачи управления вынуждены «ожидать» своей очереди исполнения. Время цикла по этой причине составляет 50 микросекунд или больше, что абсолютно недостаточно для быстрого и надежного регулирования испытательного стенда. 

Если для регулирования требуется высокая скорость отклика в реальном времени (детерминированный алгоритм), используются встраиваемые системы. Объем обрабатываемых данных сравнительно мал, но также очень чувствителен ко времени. В таком случае встраиваемые системы демонстрируют все свои преимущества, поскольку их ресурсы используются исключительно для задач регулирования средствами внутреннего ЦП. То же относится к программным ПЛК-решениям, интегрированным в системы измерения. Для этих целей PMX может быть оснащен программным обеспечением CODESYS, что позволяет управлять всей последовательностью испытания.

Системы визуализации становятся все более и более востребованными с учетом появления новых технологий на основе веб-интерфейса. Они обладают неоспоримым преимуществом, поскольку требуют только наличия актуальной версии веб-браузера и доступны для просмотра на любых современных устройствах (ПК, планшеты и даже смартфоны). Мобильность таких устройств, а, следовательно, и их доступность, все больше ценится не только пользователями, но также и обслуживающим персоналом. Другим серьезным преимуществом является отсутствие необходимости устанавливать дополнительное программное обеспечение на устройстве пользователя. Браузер имеется всегда.


Схема.jpg 










































 

Более подробно о возможностях измерения крутящего момента и преимуществах автоматизации испытательных стендов на базе промышленного усилителя PMX можно узнать в статье.