Advantech предоставляет экономичное и практичное решение по автоматизации

Автоматическая калибровка шпинделей и измерение вибрации 

Готовые решения и реализованные проекты с использованием IOT-технологий >> Промышленная автоматизация

Advantech предоставляет экономичное и практичное решение по автоматизации

Вступление

Увеличение производительности и качества продукции  -  одна из важнейших целей производственного сектора. Одновременно с этим Industry 4.0 является движущей силой интеллектуального производства.

В соответствие с этой тенденцией станки с ЧПУ, которые являются ключевым производственным оборудованием для обрабатывающей промышленности, постоянно совершенствуются. Так как производители оборудования активно повышают производительность и точность станков для более полного удовлетворения потребностей клиентов, точность калибровки является существенным фактором, влияющим на конечную работу станка.

На традиционных заводах все оборудование должно быть проверено и откалибровано опытным механиком перед началом работы. Однако, для фабрик, которые производят несколько продуктов, все производственное оборудование должно быть настроено для каждого типа продукта и использование такой схемы делает весь процесс производства не только не надежным, но и весьма трудоемким. Кроме того, любые ошибки в процессе проверки потенциально могут снизить точность обработки. 

Другой фактор, влияющий на качество обработки - вибрация. Поскольку колебания между инструментом и заготовкой высокочастотны, их может быть трудно уловить. Однако неспособность определить и устранить вибрацию приводит к повреждению инструмента, шпинделя, подшипников и других важных компонентов, создавая порочный круг. Следовательно, для производителей оборудования выявление излишней вибрации на раннем этапе является задачей, которую необходимо решить.

Чтобы сократить время калибровки и повысить точность обработки, производители оборудования могут интегрировать сенсорную технологию для выполнения задач автоматической калибровки и мониторинга в реальном времени. Однако, чтобы оснастить существующие станки с ЧПУ новыми функциями без значительного изменения первоначальной конструкции, необходимо преодолеть ограничения пространства на шасси и шумовые помехи. Кроме того, необходимо управлять затратами на разработку, чтобы гарантировать, что включение новых функций не приведет к снижению прибыли компании и ее конкурентоспособности на рынке. Advantech предлагает решение компактного размера, простое в  установке, с быстрой разработкой и проверкой, а так же не требующее сменную интерфейсную карту. Это решит вышеупомянутые проблемы, позволяя производителям оборудования легко и экономично обновлять свои станки с ЧПУ новыми функциями.

Системные требования

Тайваньский производитель станков с ЧПУ, имеет большой опыт в разработке и производстве станков, использует выдающиеся технологии производства, чтобы обеспечить высокое качество продукции и получить признание от всемирно известных предприятий. Как ведущий мировой бренд, этот производитель станков не только продолжает разрабатывать новые инновационные продукты, но и оптимизирует функциональность старых моделей в соответствии с требованиями клиентов. В последнее время для решения проблем, вызванных человеческим фактором, и предотвращения влияния вибрации станка на точность обработки, компания внедрила функции калибровки шпинделей и измерения вибрации на своих обрабатывающих центрах для повышения эффективности за счет автоматизации и мониторинга.

Поскольку этот проект предусматривал добавление новых функций к существующим станкам, а не разработку новой модели, производителю станков требовалось решение, которое можно было бы легко интегрировать. Кроме того, решение должно включать компактное оборудование и монтаж для установки в ограниченном пространстве, промышленный планшетный ПК, служащий человеко-машинным интерфейсом (HMI), внешний USB-модуль для сбора данных, модуль сбора данных с шумовым фильтром, высоким разрешением и частотой дискретизации для предотвращения помех и обеспечения точности, а также модуль для подключения датчиков IEPE. Компания также запросила инструменты для разработки программного обеспечения и клиентский сервис, чтобы ускорить реализацию проекта и вывод на рынок.

Описание системы

Решение Advantech для автоматического мониторинга ( включает безвентиляторный панельный компьютер Advantech PPC-3100 10,4 дюйма, модуль сбора данных USB-4716, модуль преобразования сигнала ADAM-3017 IEPE и комплект для разработки программного обеспечения DAQNavi) соответствует требованиям производителей станков.

PPC-3100 служит платформой управления для сбора данных о вибрации через USB-4716, оснащенный ADAM-3017, для облегчения калибровки шпинделя и измерения вибрации.

USB-4716 - это компактный модуль сбора данных, устанавливаемый на DIN-рейку, с функцией plug-and-play, частотой дискретизации до 200 kS / s и 16-разрядным разрешением для прямой передачи данных через USB. Он может получать питание через USB-соединение - это устраняет необходимость в дополнительном шнуре питания. Кроме того, поскольку платформа ПК не поддерживает внутренние интерфейсные карты, USB-4716 предлагает идеальное решение для сбора данных. Advantech также оснастила модуль фильтром R-C для захвата сигналов в определенном частотном диапазоне. Это может устранить ненужный шум и обеспечить точную передачу данных для анализа системы.

ADAM-3017 - это модуль преобразования сигнала IEPE с поддержкой напряжения 4 ~ 10 мА для подключения датчиков IEPE. Обеспечение усиления сигнала и сглаживающего фильтра предотвращает шумовые помехи.

DAQNavi / SDK - это пакет разработки ПО, разработанный для DAQ-продуктов Advantech, чтобы облегчить быстрое создание систем сбора данных и управления с помощью простого в использовании интерфейса. Кроме того, DAQNavi предлагает множество полезных функций, таких как специально разработанный интуитивно понятный мастер (программный инструмент), примеры готовых к использованию приложений и исходных кодов, настройки конфигурации и тестирование функций без программирования, а также несколько библиотек и утилит, которые позволяют системным инженерам быстро разрабатывать Приложения.

Реализация проекта

  • PPC-3100:10.4" промышленный панельный ПК на процессоре Intel Atom D2550
  • USB-4716: 200 kS/s, 16-битный, 16-канальный мультифункциональный DAQ USB модуль
  • ADAM-3017: Модуль преобразования сигнала IEPE
  • DAQNavi/SDK: Пакет разработки программного обеспечения для продуктов Advantech DAQ

 

Системная диаграмма

Вывод

Обладая разнообразным ассортиментом продукции, Advantech способна предоставить различным заказчикам идеальные решения в области автоматического контроля для проектирования новых станков или усовершенствования уже существующих. На протяжении многих лет производитель станков с ЧПУ использует широкий ассортимент продукции Advantech для разработки интеллектуальных приложений и повышения производительности станков. Для этого проекта компания-производитель поставила перед собой цель модернизировать свои обрабатывающие центры путем внедрения автоматической калибровки шпинделей и измерения вибрации. Однако это усовершенствование может не только увеличить затраты на разработку, но и продлить время вывода на рынок новых станков.

 Advantech провела комплексную профессиональную оценку проекта и  рекомендовала производителю внедрить модуль сбора данных "plug-and-play", модуль формирования сигнала IEPE, а также слегка модифицировать схемы USB-4716.

Это позволит производителю станков добавить необходимые функции без перепроектирования станка и является экономически эффективным.

А собранные данные могут быть использованы в качестве справочной информации для реализации приложений по профилактическому техническому обслуживанию и интеллектуальному управлению в будущем. Это не только повышает точность станков, но и уровень бизнес-аналитики, чтобы в конечном итоге повысит эффективность производства.

Оборудование, которое можно использовать для реализации решения

Многофункциональный USB-модуль USB-4716 от Advantech 200 kS / s, 16 бит, 16 каналов

USB модуль USB-4716

Многофункциональный USB-модуль USB-4716 от Advantech 200 kS / s, 16 бит, 16 каналов

Нормализатор сигнала IEPE пьезодатчика с внешним питанием Advantech ADAM-3017

Модуль ADAM-3017

Нормализатор сигнала IEPE пьезодатчика с внешним питанием Advantech ADAM-3017