Sistem industri modern seperti robotika dan sistem conveyor otomatis bergantung pada data sinkronisasi kecepatan tinggi untuk mengoptimalkan kinerja, meningkatkan efisiensi, dan mencapai pemeliharaan prediktif.Namun, menangkap dan mengkoordinasikan data posisi dan gerak dengan akurasi tingkat milidetik adalah tantangan besar.Sistem pengumpulan data standar (DAQ) sering tidak memiliki fungsi khusus yang diperlukan untuk koneksi waktu nyata dengan encoder dan timer, yang dapat menyebabkan penurunan keandalan sistem dan kemacetan kinerja.
Artikel ini pertama-tama secara singkat memperkenalkan berbagai persyaratan yang diperlukan untuk pengukuran posisi dan waktu berkecepatan tinggi dalam aplikasi industri yang keras.Modul encoder counter/timer Advantech diperkenalkan, dan berbagai mode encoder dan empat saluran kecepatan tinggi dari modul ini dijelaskan bagaimana mereka dapat digunakan untuk memecahkan masalah sinkronisasi yang kompleks dalam aplikasi robot dan kontrol gerak.Konfigurasi sistem yang khas dan alat perangkat lunak yang kompatibel memberikan jalur implementasi yang jelas untuk integrasi sistem.
Pentingnya pengendalian gerakan dan waktu yang tepat dalam proses industri
Sistem industri modern bergantung pada gerakan yang kompleks dan teratur, di mana kemampuan koordinasi sangat penting.Agar sistem dapat beroperasi secara normalUntuk mencapai hal ini, gerakan lengan robot harus disinkronkan dengan kecepatan dan posisi konveyor.perlu untuk menangkap informasi dari berbagai sumber data dengan akurasi tingkat milidetik dan mengkoordinasikannya, yang merupakan persyaratan teknis yang sangat menantang.
Sistem DAQ memainkan peran penting dalam memecahkan masalah ini. sistem menangkap data encoder dari motor penggerak conveyor dan sendi lengan robot,dan menyinkronkan pengukuran ini dalam beberapa saluran untuk secara akurat menghitung waktu pencegatan item pada sabuk pengangkut.
Ketika meningkatkan kecepatan jalur pengangkut untuk meningkatkan efisiensi produksi, sistem pengumpulan data (DAQ) harus dengan cepat mengambil sampel data posisi dan waktu untuk menghindari kesalahan.Penundaan atau hilangnya pembacaan sensor dapat menyebabkan waktu operasi komponen mekanis yang salah, dan bahkan menyebabkan tabrakan antara komponen mekanik, mengakibatkan penutupan tak terduga dan kehilangan produktivitas.
Sistem DAQ presisi tinggi juga mendukung pemeliharaan prediktif. Misalnya, kecepatan atau kesalahan posisi yang tidak normal dapat menunjukkan masalah, seperti keausan bantalan atau tergelincir sabuk.Dengan menganalisis sinyal ini, desainer dapat mengidentifikasi kemungkinan kesalahan sebelumnya dan menghindari gangguan operasi.
Persyaratan untuk DAQ kecepatan tinggi
Untuk memenuhi persyaratan aplikasi ini, sistem DAQ harus memiliki karakteristik kinerja utama berikut:
Pengambilan sampel dengan kecepatan tinggi dan resolusi tinggi: Menangkap gerakan halus, seperti perubahan posisi tingkat sub milimeter, membutuhkan tingkat pengambilan sampel yang tinggi dan resolusi presisi tinggi.Pengambilan sampel dalam kisaran megahertz (MHz) memastikan bahwa tidak ada peristiwa kritis yang dilewatkan bahkan di lingkungan kecepatan tinggi.
Multi channel simultaneous sampling: Untuk mengkoordinasikan operasi lengan robot dan sabuk pengangkut, perlu untuk menangkap data posisi dan waktu masing-masing secara bersamaan,daripada menangkap mereka secara berurutanMencoba untuk berkorelasi aliran data yang ditangkap secara berurutan dapat mengakibatkan kesalahan, seperti memilih item yang salah pada pita konveyor atau benar-benar kehilangan item itu.
Dukungan encoder yang fleksibel: Sistem industri sering menggunakan komponen dari pemasok yang berbeda, menghasilkan jenis sinyal encoder campuran.Sistem DAQ harus mendukung beberapa mode encoder untuk menghindari menambahkan logika antarmuka.
Desain industri: Lingkungan industri dapat mengekspos perangkat elektronik ke kondisi yang keras seperti gangguan elektromagnetik, getaran, dan suhu tinggi.untuk memastikan operasi sistem yang dapat diandalkan dan mencegah kegagalan sistem, perangkat keras DAQ yang tepat harus digunakan.
Skalabilitas: Sistem DAQ harus mengadopsi desain modular, yang memungkinkan desainer untuk dengan mudah memperluas sistem dengan menambahkan lebih banyak saluran atau jenis input yang berbeda.Ini berarti bahwa bahkan ketika fasilitas otomatisasi terus berkembang, integrasi robot baru, sensor, dan jalur produksi masih dapat dijamin.
Untuk memenuhi beragam kebutuhan ini, perlu menghadapi tantangan desain yang signifikan yang menyertainya.kriteria aplikasi yang melibatkan kecepatan tinggi, gerakan sinkron membutuhkan perangkat keras khusus.
Teknologi pengukuran posisi dan waktu canggih untuk sistem kontrol gerak
Modul pengkodean precision tinggi iDAQ-784 counter/timer (Gambar 1) yang diluncurkan oleh Advantech dirancang khusus untuk memenuhi persyaratan ini.Modul ini menyediakan empat universal 32 bit encoder saluran, yang dapat mendukung pengukuran sinkron posisi dan waktu dalam sistem industri. modul ini mendukung frekuensi input hingga 10 MHz untuk mencapai waktu yang tepat dari sinyal encoder.
Advantech iDAQ-784 Encoder Counter / Timer Modul
Gambar 1: Modul encoder counter/timer iDAQ-784 mendukung pengambilalihan data secara bersamaan pada empat saluran 32-bit, membuatnya cocok untuk aplikasi kontrol gerak industri yang kompleks.(Sumber gambar)(Advantech)
Fungsi penyaringan sinyal digital bawaan dapat membantu iDAQ-784 mencapai transmisi sinyal yang lebih jelas dan akurasi pengukuran yang lebih tinggi.Ini memberikan kemampuan karakterisasi tingkat sistem presisi tinggi untuk aplikasi otomatisasi canggih, seperti robot industri, sistem kontrol gerak, dan sistem conveyor berkecepatan tinggi.
Modus input, pengukuran, dan output encoder
IDAQ-784 mendukung beberapa jenis sinyal masukan dan mode pengukuran untuk memenuhi berbagai kebutuhan kontrol gerak industri.dengan rentang tegangan mode umum ± 15 VDCModul ini mendukung tiga pengkode standar industri untuk pengukuran posisi:
Orthogonal (fase A/B): Dengan menggunakan dua saluran sinyal (fase A dan fase B) dengan perbedaan fase 90 °, posisi dan arah ditentukan secara sinkron.X2, atau X4) menentukan resolusi dengan menghitung jumlah tepi naik dan / atau turun, di mana X4 memiliki resolusi empat kali lipat dari X1.
Pulsa ganda (CW/CCW): Pulsa searah jarum jam (CW) dan searah jarum jam (CCW) menggunakan jalur input yang terpisah.
Arah pulsa (pulsa yang ditandatangani): Satu sinyal digunakan untuk menghasilkan pulsa, sementara sinyal lainnya menunjukkan arah.Peningkatan atau penurunan counter berdasarkan keadaan sinyal arah.
Setiap input encoder dapat menggunakan kabel ujung tunggal atau diferensial, dan memberikan input sinyal Z untuk pengaturan kembali posisi.Setiap saluran penghitungan juga mendukung beberapa mode fungsional untuk waktu dan pulsa generasi:
Event Count: Menghitung tepi naik atau turun dari sinyal masukan, dengan fungsi gating opsional.
Pengukuran frekuensi: Mengukur frekuensi sinyal dengan akurat menggunakan metode siklus terbalik atau metode penghitungan pulsa.
Pengukuran lebar pulsa: mengukur durasi tingkat tinggi dan rendah dari sinyal digital.
Pengukuran posisi: Lacak posisi encoder menggunakan mode input yang didukung yang disebutkan di atas.
Perbandingan terus menerus (perbandingan posisi): Ketika ambang posisi tercapai, impuls output atau gangguan dipicu.
Pemicu tunggal (generasi pulsa tertunda): Setelah pemicu gerbang dan penundaan yang ditentukan, output pulsa tunggal.
Timer/Pulse Generation: Output pulse train yang terus menerus dengan fungsi dukungan interrupt.
Modulasi lebar pulsa (PWM): menghasilkan bentuk gelombang dengan durasi tingkat tinggi dan rendah yang dapat diprogram; Mendukung generasi terbatas atau terus menerus.
Pilihan mode yang luas ini memastikan kompatibilitas dengan berbagai perangkat umum dalam sistem industri.
Dirancang khusus untuk lingkungan industri
iDAQ-784 dan ekosistem sekitarnya dirancang untuk mencapai keandalan tinggi dalam lingkungan industri yang keras.dengan kelembaban relatif hingga 90% (non-kondensasi).
Selain itu, modul ini dirancang khusus untuk menahan gangguan elektromagnetik umum di lingkungan pabrik; Filter sinyal digital terintegrasi dapat meningkatkan kejelasan sinyal,dan setiap saluran mendukung input sinyal diferensial, mencapai kinerja penghapusan kebisingan mode umum yang sangat baik.
Konsep desain ini juga meluas ke aksesori ekosistem, yang mengadopsi desain yang kokoh dan tahan lama yang sesuai dengan standar rel DIN dan dapat diinstal secara andal di lemari industri.Dengan kombinasi kuat toleransi lingkungan, ketahanan kebisingan, dan integrasi fisik yang kuat, analisis karakteristik tingkat sistem presisi tinggi dapat dilakukan pada aplikasi otomatisasi canggih.
Membangun sistem DAQ kecepatan tinggi dan presisi tinggi
Langkah pertama dalam membangun DAQ adalah menghubungkan sensor. Pertama, menghubungkan sensor mengarah ke terminal kabel.Modul antarmuka ADAM-3937-BE Advantech (Gambar 2) adalah solusi siap pakai untuk tujuan iniModul 37 pin ini dirancang khusus untuk pemasangan rel DIN, dengan dimensi 87,2 mm x 112,5 mm x 51 mm,dan dapat dengan mudah diintegrasikan dengan infrastruktur industri DB37 standar yang kompatibel.