ロボットや自動コンベヤーシステムなどの近代的な産業システムは,性能を最適化し,効率を向上させ,予測的な保守を達成するために高速で同期されたデータに依存しています.しかし位置と動きのデータをミリ秒レベルの精度で記録し調整することは 大きな課題です標準データ取得 (DAQ) システムは,エンコーダーとタイマーとのリアルタイム接続に必要な専門機能がしばしば欠けている.システムの信頼性が低下し,パフォーマンスに障害をもたらす可能性があります.
この記事では,まず,厳しい産業用アプリケーションにおける位置と時間の高速測定に必要なさまざまな要件を簡潔に紹介します.アドバンテックのエンコーダーカウンター/タイマーモジュールが導入されるこのモジュールの様々なエンコーダーモードと4つの高速チャンネルが,ロボットおよびモーション制御アプリケーションにおける複雑な同期問題を解決するためにどのように使用できるかを説明します.典型的なシステム構成と互換性のあるソフトウェアツールは,システム統合のための明確な実装経路を提供します..
工業プロセスにおける運動と時間の正確な制御の重要性
現代 の 産業 システム は 複雑 で 秩序 ある 動き に 依存 し て い ます.その ため の 調整 能力 は 極めて 重要 です.移動 し て いる 輸送 ベルト から 部品 を 拾う ロボット の 手 を 考え て み ましょ う.システムが正常に動作するためにローバーの速度と位置に同期する必要があります.複数のデータ源から情報をミリ秒レベルの精度で収集し,調整する必要がありますこれは非常に難しい技術的な要求です
この問題解決には DAQ システムが中心的な役割を果たします システムではコンベアーの駆動モーターとロボットアームの関節から輸送ベルトの物件を傍受するタイミングを正確に計算するために,複数のチャンネルでこれらの測定を同期.
生産効率を向上させるためにコンベアベルトの速度を増加させるとき,データ収集システム (DAQ) は誤りを避けるために位置と時間データを迅速にサンプルする必要があります.センサーの読み取りが遅れたり,欠落したりすると,機械部品の動作が誤ったタイミングで動作する可能性があります.意外な停止と生産性の低下を 引き起こします
高精度DAQシステムは予測保守もサポートする.例えば,異常な速度や位置誤差は,ベアリングの磨きやベルトの滑りなどの問題を示す可能性があります.この信号を分析することで設計者は事前に潜在的な故障を特定し,運用中断を回避することができます.
高速DAQの要件
これらのアプリケーション要件を満たすために,DAQシステムは次の主要性能特性を有しなければならない.
高速で高解像度サンプル採取: 微妙な動き,例えばミリメートル未満の位置変化を捕捉するには,高いサンプル採取率と高精度解像度の両方が必要です.メガヘルツ (MHz) の範囲でのサンプリングは,高速な環境でも重要なイベントが見逃されないことを保証します.
多チャンネル同時サンプル採取: ロボットアームとコンベアベルトの操作を調整するために,それぞれの位置と時間データを同時に記録する必要があります.順序的に捕捉するのではなく連続的に捕獲されたデータストリームを関連付けようとすると,コンベアベルト上の間違った項目を選択するか,その項目を完全に見逃すなどのエラーが生じる可能性があります.
柔軟なエンコーダーサポート:工業システムはしばしば異なるサプライヤーのコンポーネントを使用し,エンコーダー信号タイプが混在する.DAQ システムは,インターフェースの論理を追加するのを避けるために複数のエンコーダーモードをサポートする必要があります..
産業用設計:産業環境では,電子機器が電磁気干渉,振動,高温などの厳しい条件にさらされることがあります.システムの信頼性の高い動作を保証し,システムの故障を防ぐために適切なDAQハードウェアを使用する必要があります.
拡張性:DAQシステムは,設計者がより多くのチャネルまたは異なる種類の入力を追加することによってシステムを容易に拡張できるように,モジュール式設計を採用すべきである.自動化設備が拡大し続けています新しいロボット,センサー,生産ラインの統合も確保できます.
この多様なニーズを満たすために,それと伴う重要な設計課題に直面することが必要です.多くのDAQは一般的なデータ取得に非常に適していますが,高速道路に関する適用基準シンクロンモーションには 特殊なハードウェアが必要です
移動制御システムのための先端位置と時間測定技術
アドバンテックが発売したiDAQ-784高精度エンコーダーカウンター/タイマーモジュール (図1) は,これらの要件を満たすために特別に設計されています.このモジュールは4つのユニバーサル32ビットエンコーダーチャネルを提供しますこのモジュールは,エンコーダー信号の正確なタイミングを達成するために,最大10MHzの入力周波数をサポートします.
アドバンテックのiDAQ-784エンコーダーカウンター/タイマーモジュール
図1: iDAQ-784エンコーダーカウンター/タイマーモジュールは,4つの32ビットチャンネルで同時データ取得をサポートし,複雑な産業用モーション制御アプリケーションに適しています.(画像源)アドバンテック)
内蔵されたデジタル信号フィルタ機能は,iDAQ-784がより明確な信号伝達とより高い測定精度を達成するのに役立ちます.これは高度な自動化アプリケーションのための高精度のシステムレベルの特徴付け能力を提供します産業用ロボット,モーション制御システム,高速輸送システムなどです
エンコーダの入力,測定,出力モード
IDAQ-784は,さまざまな産業用モーション制御ニーズを満たすために複数の入力信号タイプと測定モードをサポートする.各カウンターチャネルは,単端および微分入力をサポートする.標準モード電圧範囲 ± 15 VDCこのモジュールは,位置測定のための3つの業界標準エンコーダーをサポートします.
オーソゴナル (A/B相):相差が90°の2つの信号チャンネル (A相とB相) を用いて位置と方向を同期的に決定する.X2X4 は X1 の 4 倍 の 分辨率 を 持つ.
二重パルス (CW/CCW): 時計の指針に沿ったパルス (CW) と時計の指針に反するパルス (CCW) は,別々の入力ラインを使用する.カウンタはCWパルス下で増加し,CCWパルス下で減少する.
パルス方向 (サインパルス): パルスを生成するために1つの信号が使用され,他の信号は方向を示します.方向信号の状態に基づいてカウンター増加または減少.
各エンコーダ入力には単端または差分配線が使用され,位置リセットのためのZ信号入力が提供される.各カウントチャネルは,タイムリングとパルス生成のための複数の機能モードもサポートします:
イベント数: 選択可能なゲート機能で入力信号の上下するエッジを数える.
周波数測定:逆サイクル方法またはパルスカウント方法を使用して信号周波数を正確に測定する.
パルス幅測定:デジタル信号の高値と低値の期間を測定する.
位置測定:上記サポートされている入力モードを使用してエンコーダ位置を追跡する.
連続比較 (位置比較): 位置の限界に達すると,出力パルスまたは中断が起動します.
シングルトリガー (遅延パルス生成):ゲートトリガーと指定された遅延の後,単一のパルスを出力します.
タイマー/パルス生成: 割り込みサポート機能を持つ連続パルス列を出力する.
パルス幅調節 (PWM): プログラム可能な高レベルおよび低レベル持続時間を持つ波形を出力; 制限または連続生成をサポートする.
この広範なモード選択は,産業システムにおける様々な一般的なデバイスとの互換性を保証します.
工業用環境用に特別設計
iDAQ-784とその周辺の生態系は,厳しい産業環境で高い信頼性を達成するように設計されています.このモジュールのノーマル動作温度範囲は-40 ° Fから158 ° Fです.比較的湿度が90%まで (凝縮しない).
さらに,このモジュールは,工場環境における一般的な電磁気干渉に耐えるように特別に設計されています.そして各チャネルは,差異信号入力をサポートします優れた共通モードのノイズ抑制性能を達成する.
このデザインコンセプトは,DINレール規格に準拠した堅固で耐久性のある設計を採用し,産業用キャビネットに信頼的に設置できるエコシステムアクセサリーにも適用されます.環境への寛容の強力な組み合わせで高精度なシステムレベルの特徴分析を高度な自動化アプリケーションで実行できます.
高速で高精度のDAQシステムの構築
DAQの構築の最初のステップは センサーを接続することです まず センサーをケーブル端末に接続しますAdvantech の ADAM-3937-BE インターフェース モジュール (図2) は,この目的の準備済みのソリューションですこの37ピンのモジュールは,特にDINレールの設置のために設計され,寸法は87.2mm x 112.5mm x 51mmです.標準DB37対応産業インフラストラクチャと簡単に統合できます.