Современные промышленные системы, такие как робототехника и автоматизированные конвейерные системы, полагаются на высокоскоростные синхронизированные данные для оптимизации производительности, повышения эффективности и достижения предсказуемого обслуживания.Однако, сбор и координация данных о положении и движении с точностью до миллисекунд является серьезной проблемой.Стандартные системы сбора данных (DAQ) часто не имеют специализированной функциональности, необходимой для подключения в реальном времени к кодерам и таймерам, что может привести к снижению надежности системы и узким горлам производительности.
В этой статье сначала кратко представлены различные требования, необходимые для высокоскоростного измерения положения и времени в суровых промышленных приложениях.Внедрение модуля кодера/тимера Advantech, а также различные режимы кодера и четыре высокоскоростных канала этого модуля объясняются, как они могут быть использованы для решения сложных проблем синхронизации в робототехнике и приложениях управления движением.Типичные системные конфигурации и совместимые программные инструменты обеспечивают четкий путь внедрения для интеграции системы.
Важность точного управления движением и временем в промышленных процессах
Современные промышленные системы основаны на сложных и упорядоченных движениях, в которых крайне важна координация.Чтобы система работала нормальноДля этого необходимо синхронизировать движение роботизированной руки со скоростью и положением конвейера.необходимо получать информацию из нескольких источников данных с точностью до миллисекунд и координировать ееЭто очень сложное техническое требование.
Система DAQ играет центральную роль в решении этой проблемы.и синхронизирует эти измерения в нескольких каналах, чтобы точно рассчитать время перехвата элементов на конвейере.
При увеличении скорости конвейера для повышения эффективности производства система сбора данных (DAQ) должна быстро отображать данные о положении и времени, чтобы избежать ошибок.Задержка или отсутствие показаний датчиков может привести к неправильному времени работы механического компонента, и даже вызывают столкновения между механическими компонентами, что приводит к неожиданным остановкам и потере производительности.
Высокоточная система DAQ также поддерживает предсказательное обслуживание. Например, аномальная скорость или ошибка положения могут указывать на проблему, такую как износ подшипника или скольжение ремня.Анализируя эти сигналы, конструкторы могут заранее выявить потенциальные неисправности и избежать перебоев в работе.
Требования к высокоскоростным DAQ
Для удовлетворения этих требований к применению системы DAQ должны обладать следующими ключевыми характеристиками производительности:
Высокая скорость и высокое разрешение отбора проб: для захвата тонких движений, таких как изменения положения на уровне до миллиметра, требуется как высокая скорость отбора проб, так и высокая точность разрешения.Отбор проб в диапазоне мегагерц (МГц) гарантирует, что ни одно критическое событие не будет пропущено даже в условиях высокой скорости.
Многоканальное одновременное отбор проб: для координации работы роботизированной руки и конвейерного ремня необходимо одновременно получать данные о их положении и времени,Вместо того, чтобы захватывать их последовательноПопытка соотнести последовательно захваченные потоки данных может привести к ошибкам, таким как выбор неправильного элемента на конвейерной ленте или полное отсутствие этого элемента.
Гибкая поддержка кодеров: промышленные системы часто используют компоненты от разных поставщиков, что приводит к смешанным типам сигналов кодеров.Система DAQ должна поддерживать несколько режимов кодера, чтобы избежать добавления логики интерфейса.
Промышленный дизайн: промышленная среда может подвергать электронные устройства суровым условиям, таким как электромагнитные помехи, вибрации и высокие температуры.для обеспечения надежной работы системы и предотвращения сбоев системы, необходимо использовать соответствующее оборудование DAQ.
Масштабируемость: системы DAQ должны использовать модульную конструкцию, позволяющую разработчикам легко расширять систему путем добавления большего количества каналов или различных типов входов.Это означает, что даже когда автоматизация продолжает расширяться, интеграция новых роботов, датчиков и производственных линий может быть обеспечена.
Для удовлетворения этого разнообразного спектра потребностей необходимо иметь дело с значительными дизайнерскими проблемами, связанными с этим.критерии применения, связанные с высокоскоростнымиДля синхронного движения требуется специализированное оборудование.
Передовые технологии измерения положения и времени для систем управления движением
Модуль высокоточного кодера iDAQ-784 (рисунок 1) был разработан специально для удовлетворения этих требований.Этот модуль обеспечивает четыре универсальных 32-разрядного кодера каналовЭтот модуль поддерживает частоты ввода до 10 МГц для достижения точного синхронизации сигналов кодера.
Модуль iDAQ-784 от Advantech
Рисунок 1: Модуль iDAQ-784 кодировщика счетчик/таймер поддерживает одновременное сбор данных на четырех 32-битных каналах, что делает его подходящим для сложных промышленных приложений управления движением.(Источник изображения(Advantech)
Встроенная функция фильтрации цифрового сигнала может помочь iDAQ-784 достичь более четкой передачи сигнала и более высокой точности измерений.Это обеспечивает высокоточные возможности характеристики на уровне системы для передовых приложений автоматизации, такие как промышленные роботы, системы управления движением и высокоскоростные транспортные системы.
Режимы ввода, измерения и вывода кодера
IDAQ-784 поддерживает несколько типов входных сигналов и режимов измерения для удовлетворения различных потребностей промышленного управления движением.с диапазоном напряжения общего режима ± 15 VDCЭтот модуль поддерживает три стандартных кодера для измерения положения:
Ортогональная (фаза A/B): с помощью двух сигнальных каналов (фазы A и B) с фазовой разницей 90° синхронно определяются положение и направление.X2, или X4) определяет разрешение путем подсчета количества поднимающихся и/или опускающихся краев, где X4 имеет разрешение в четыре раза больше, чем X1.
Двойной импульс (CW/CCW): импульсы в сторону часового стрелка (CW) и в сторону против часового стрелка (CCW) используют отдельные линии ввода.
Направление импульса (подписанный импульс): один сигнал используется для генерации импульса, в то время как другой сигнал указывает направление.Увеличения или уменьшения счетчика на основе состояния направленного сигнала.
Каждый входный код может использовать одноконтактную или дифференциальную проводку и обеспечивать входный сигнал Z для перезагрузки положения.Каждый канал подсчета также поддерживает несколько функциональных режимов для синхронизации и генерации импульсов:
Количество событий: подсчитывает рост или падение края входного сигнала с опциональной функцией закрытия.
Измерение частоты: точно измерять частоту сигнала с использованием метода обратного цикла или метода подсчета импульсов.
Измерение ширины импульса: измеряет продолжительность высоких и низких уровней цифрового сигнала.
Измерение положения: отслеживание положения кодера с использованием поддерживаемых режимов ввода, упомянутых выше.
Непрерывное сравнение (позиционное сравнение): при достижении порога положения запускается выходный импульс или прерывание.
Одноразовый пусковой механизм (производство импульса с задержкой): после запуска шлюза и определенной задержки выводится один импульс.
Таймер/производство импульсов: вывод непрерывной импульсной линии с функцией поддержки прерывания.
Модуляция ширины импульса (PWM): вывод волновых форм с программируемой длительностью высокого и низкого уровня; поддерживает ограниченную или непрерывную генерацию.
Этот широкий выбор режимов обеспечивает совместимость с различными распространенными устройствами в промышленных системах.
Специально разработанные для промышленной среды
iDAQ-784 и его окружающая экосистема предназначены для достижения высокой надежности в суровых промышленных условиях.с относительной влажностью до 90% (без конденсации).
Кроме того, этот модуль специально разработан для устойчивости к распространенным электромагнитным помехам в заводской среде; его встроенный цифровой фильтр сигнала может улучшить четкость сигнала,и каждый канал поддерживает дифференциальный сигнал входа, достигая превосходных характеристик подавления шума общего режима.
Эта концепция проектирования также распространяется на экосистемные аксессуары, которые имеют прочную и долговечную конструкцию, соответствующую стандартам DIN и могут надежно устанавливаться в промышленных шкафах.С мощной комбинацией экологической толерантности, сопротивление шуму и надежная физическая интеграция, высокоточный анализ характеристик на уровне системы может быть выполнен на передовых приложениях автоматизации.
Создание высокоскоростной и высокоточной системы DAQ
Первый шаг в создании DAQ - это подключение датчиков.Модуль интерфейса ADAM-3937-BE от Advantech (рисунок 2) является готовым решением для этой цели.Этот модуль с 37 булавками предназначен специально для установки на рельсах DIN с размерами 87,2 мм х 112,5 мм х 51 мм,и может быть легко интегрирована со стандартной промышленной инфраструктурой DB37.