Advantech представляє економічне й практичне рішення з автоматизації

Автоматичне калібрування шпинделей та вимірювання вібрації 

Готові рішення та реалізовані проекти з використанням IOT-технологій >> Промислова автоматизація

Advantech представляє економічне й практичне рішення з автоматизації

Вступ

Збільшення продуктивності та якості продукції  -  одна з найважливіших цілей виробничого сектора. Одночасно із цим Industry 4.0 є рушійною силою інтелектуального виробництва.

Відповідно до цієї тенденції верстати з ЧПК, які є ключовим виробничим обладнанням для обробної промисловості, постійно удосконалюються. Через те що виробники обладнання активно підвищують продуктивність та точність верстатів для більш повного задоволення потреб клієнтів, точність калібрування є важливим фактором, що впливає на кінцеву роботу верстату.

На традиційних заводах все обладнання повинно бути перевірено та відкаліброване досвідченим механіком перед початком роботи. Однак для фабрик, які виробляють кілька продуктів, все виробниче обладнання повинно бути налаштоване для кожного типу продукту і використання такої схеми робить весь процес виробництва не тільки не надійним, але і досить трудомістким. Крім того, будь-які помилки в процесі перевірки потенційно можуть знизити точність обробки.

Інший фактор, що впливає на якість обробки - вібрація. Оскільки коливання між інструментом і заготовкою високочастотні, їх може бути важко вловити. Однак нездатність визначити і усунути вібрацію призводить до пошкодження інструменту, шпинделя, підшипників та інших важливих компонентів, створюючи порочне коло. Отже, для виробників обладнання виявлення зайвої вібрації на ранньому етапі є завданням, яке необхідно вирішити.

Щоб скоротити час калібрування і підвищити точність обробки, виробники обладнання можуть інтегрувати сенсорну технологію для виконання завдань автоматичного калібрування і моніторингу в реальному часі. Однак, щоб оснастити наявні верстати з ЧПК новими функціями без внесення суттєвих змін до первісної конструкції, необхідно подолати обмеження простору на шасі і шумові перешкоди. Крім того, необхідно управляти витратами на розробку, щоб гарантувати, що включення нових функцій не призведе до зниження прибутку компанії та її конкурентоспроможності на ринку. Advantech пропонує рішення компактного розміру, просте в установці, з швидкою розробкою та перевіркою та не потребує зміни інтерфейсної карти. Це розв'яже вищезгадані проблеми, дозволяючи виробникам обладнання легко і економічно оновлювати свої верстати з ЧПК новими функціями.

Системні вимоги

Тайванський виробник верстатів з ЧПК, має великий досвід в розробці та виробництві верстатів, використовує передові технології виробництва, щоб забезпечити високу якість продукції і отримати визнання від всесвітньо відомих підприємств. Як провідний світовий бренд, цей виробник верстатів не тільки продовжує розробляти нові інноваційні продукти, а й оптимізує функціональність старих моделей відповідно до вимог клієнтів. Останнім часом для вирішення проблем, викликаних людським фактором, та запобігання впливу вібрації верстата на точність обробки, компанія впровадила функції калібрування шпинделів і вимірювання вібрації на своїх обробних центрах для підвищення ефективності шляхом автоматизації та моніторингу

Оскільки цей проект передбачав додавання нових функцій до наявних верстатів, а не розробку нової моделі, виробникові верстатів було потрібне рішення, яке можна було б легко інтегрувати. Крім того, рішення повинно включати компактне обладнання та монтаж для установки в обмеженому просторі, промисловий планшетний ПК, який слугує людино-машинним інтерфейсом (HMI), зовнішній USB-модуль для збору даних, модуль збору даних з шумовим фільтром, високою розподільною здатністю і частотою дискретизації для запобігання перешкод і забезпечення точності, а також модуль для підключення датчиків IEPE. Компанія також запросила інструменти для розробки програмного забезпечення та клієнтський сервіс, щоб прискорити реалізацію проекту і вивід на ринок.

Опис системи

Рішення Advantech для автоматичного моніторингу (включає безвентиляторний панельний комп'ютер Advantech PPC-3100 10,4 дюйма, модуль збору даних USB-4716, модуль перетворення сигналу ADAM-3017 IEPE і комплект для розробки програмного забезпечення DAQNavi) відповідає вимогам виробників верстатів.

PPC-3100 служить платформою управління для збору даних про вібрації через USB-4716, оснащений ADAM-3017, для полегшення калібрування шпинделя і вимірювання вібрації.

USB-4716 - це компактний модуль збору даних, що встановлюється на DIN-рейку, з функцією plug-and-play, частотою дискретизації до 200 kS / s і 16-розрядним дозволом для прямої передачі даних через USB. Він може отримувати живлення через USB-з'єднання - це усуває необхідність в додатковому шнурі живлення. Крім того, оскільки платформа ПК не підтримує внутрішні інтерфейсні карти, USB-4716 пропонує ідеальне рішення для збору даних. Advantech також оснастила модуль фільтром R-C для захоплення сигналів в певному частотному діапазоні. Це може усунути непотрібний шум і забезпечити точну передачу даних для аналізу системи.

ADAM-3017 - це модуль перетворення сигналу IEPE з підтримкою напруги 4 ~ 10 мА для підключення датчиків IEPE. Забезпечення посилення сигналу і фільтра, що згладжує, запобігає шумовим перешкодам.

DAQNavi / SDK - це пакет розробки ПЗ, розроблений для DAQ-продуктів Advantech, щоб полегшити швидке створення систем збору даних і управління за допомогою простого у використанні інтерфейсу. Крім того, DAQNavi пропонує безліч корисних функцій, таких як спеціально розроблений інтуїтивно зрозумілий майстер (програмний інструмент), приклади готових до використання додатків і вихідних кодів, настройки конфігурації та тестування функцій без програмування, а також кілька бібліотек та утиліт, які дозволяють системним інженерам швидко розробляти Додатки.

Реалізація проекту

  • PPC-3100:10.4" промисловий панельний ПК на процесорі Intel Atom D2550
  • USB-4716: 200 kS/s, 16-бітний, 16-канальний мультифункціональний DAQ USB модуль
  • ADAM-3017: Модуль перетворення сигналу IEPE
  • DAQNavi/SDK: Пакет розробки програмного забезпечення для продуктів Advantech DAQ

 

Системна діаграма

Висновок

Маючи широкий асортимент продукції, Advantech здатна надати різним замовникам ідеальні рішення в області автоматичного контролю для проектування нових верстатів або удосконалення вже вироблених. Протягом багатьох років виробник верстатів з ЧПК використовує асортимент продукції Advantech для розробки інтелектуальних додатків і підвищення продуктивності верстатів. Для цього проекту компанія-виробник поставила перед собою мету модернізувати свої обробні центри шляхом впровадження автоматичного калібрування шпинделів і вимірювання вібрації. Однак це удосконалення може не тільки збільшити витрати на розробку, але й продовжити час виведення на ринок нових верстатів.

 Advantech провела комплексну професійну оцінку проекту та  порекомендувала виробнику впровадити модуль збору даних "plug-and-play", модуль формування сигналу IEPE, а також злегка модифікувати USB-4716.

Це дозволить виробникові верстатів додати необхідні функції без перепроектування верстату та є економічно ефективним.

А зібрані дані можуть бути використані в якості довідкової інформації для реалізації додатків з профілактичного технічного обслуговування та інтелектуального управління в майбутньому. Це не тільки збільшую точність верстатів, але й рівень бізнес-аналітики, що зрештою підвищить ефективність виробництва.

Обладнання, яке може бути використаним в цьому рішенні

Нормалізатор сигналу IEPE п'єзодатчика із зовнішнім живленням Advantech ADAM-3017

Модуль ADAM-3017

Нормалізатор сигналу IEPE п'єзодатчика із зовнішнім живленням Advantech ADAM-3017