Owen Maginity

miércoles, 23 de agosto de 2023 · 0 min read

Pratt Miller’s

Actualización de controles del banco de pruebas de Pratt Miller con el sistema IOLITE Dewesoft

Cuando su equipo depende de la confiabilidad y la capacidad de servicio de su banco de pruebas, el hardware de controles y DAQ en tiempo real IOLITE de Dewesoft proporcionan una solución robusta y flexible. Sin duda, este fue el caso de Pratt Miller Engineering y su banco de pruebas hidráulicas, que actualizó su banco de pruebas con IOLITE.

Pratt Miller Engineering (anteriormente Pratt & Miller Engineering), tiene su sede en New Hudson, Michigan. Son conocidos por su extremadamente exitoso programa Corvette Racing, habiendo ganado cinco campeonatos IMSA SportsCar y ocho victorias en las 24 Horas de Le Mans. 

La empresa ofrece productos innovadores no solo en los deportes de motor sino también en las industrias de defensa y movilidad. El departamento de pruebas y desarrollo de Pratt Miller juega un papel clave en el éxito de la empresa. Validan y refinan la tecnología innovadora de la empresa, siempre buscando la excelencia en ingeniería. Sus bancos de prueba deben ser potentes, flexibles y confiables para adaptarse a la amplia gama de pruebas requeridas.

Cuando su gran unidad de potencia hidráulica y el sistema de control del banco de flujo comenzaron a mostrar su edad, se hizo evidente que se necesitaba una actualización. La computadora del banco de pruebas que ejecutaba Windows 7 y el hardware de controles obsoleto se estaba volviendo poco confiable y difícil de mantener. Los ingenieros de Pratt Miller comenzaron a buscar una opción de adaptación que no requiriera la contratación de integradores de sistemas o el costoso desarrollo interno de un sistema de control personalizado. 

El sistema IOLITE de Dewesoft se convirtió en la opción obvia dada la amplia experiencia de Pratt Miller con la línea de software y hardware de Dewesoft. IOLITE proporcionó un controlador de banco de pruebas escalable y potente y un sistema DAQ en tiempo real, todo en uno. Con él, podían controlar la energía hidráulica y se podía interconectar fácilmente con relés, fuentes de alimentación programables e incluso controladores de terceros a través de su salida analógica, salida digital y salidas EtherCAT. La flexibilidad de IOLITE le permitiría seguir el ritmo del departamento de pruebas y desarrollo cada vez más ocupado de Pratt Miller.

Figura 2: Se muestra el IOLITE de Dewesoft en su presentación de chasis R8 disponible (izquierda) y el chasis de rack de servidor de montaje en rack R12 de 19” (derecha).

Aprender más acerca de:

Desarrollo de hardware del controlador 

IOLITE tiene ranuras para una variedad de módulos de entrada y salida. Hay disponible una gran variedad de módulos, incluidos medidores de tensión, termopares, RTD, E/S de voltaje y módulos de salida digital. Pratt Miller necesitaba el sistema para controlar servoválvulas de alta corriente, válvulas proporcionales de alta corriente y válvulas proporcionales autoalimentadas. Estas válvulas son necesarias para controlar y regular el flujo y la presión del fluido de prueba.

La interfaz con las servoválvulas de alta corriente requería el uso de una fuente de alimentación externa para proporcionar alimentación y relés de corriente continua (CC) de estado sólido capaces de conmutarse con la salida análogica del IOLITE. Estos relés de CC se interconectaron con la salida analógica IOLITE  y se controlaron a través de una señal de 5 VCC. 

Figura 3: Control de válvulas de alta corriente usando un relé de estado sólido y un módulo IOLITE 16xAO.

El control de las válvulas proporcionales de alta corriente requería una solución más creativa. El módulo de salida analógica puede proporcionar de 0 a 10 V CC hasta 20 mA. El solenoide proporcional requiere 24 VCC, por lo que se usó una fuente de alimentación programable que acepta 0-10 VCC y emite de 0 a 2,5 ACC a 24 VCC. 

Cuando su equipo depende de la confiabilidad y la capacidad de servicio de su banco de pruebas, el hardware de controles y DAQ en tiempo real IOLITE de Dewesoft proporcionan una solución robusta y flexible. Sin duda, este fue el caso de Pratt Miller Engineering y su banco de pruebas hidráulicas, que actualizó su banco de pruebas con IOLITE. Figura 1: Producto insignia de Pratt Miller; el Chevrolet Corvette C8.R. Este auto de carreras ganó la clase IMSA GTLM en 2020 y quedó segundo en el Campeonato FIA WEC de 2022.​​​​​​. Chevrolet Corvette on racing track Pratt Miller Engineering (anteriormente Pratt & Miller Engineering), tiene su sede en New Hudson, Michigan. Son conocidos por su extremadamente exitoso programa Corvette Racing, habiendo ganado cinco campeonatos IMSA SportsCar y ocho victorias en las 24 Horas de Le Mans. La empresa ofrece productos innovadores no solo en los deportes de motor sino también en las industrias de defensa y movilidad. El departamento de pruebas y desarrollo de Pratt Miller juega un papel clave en el éxito de la empresa. Validan y refinan la tecnología innovadora de la empresa, siempre buscando la excelencia en ingeniería. Sus bancos de prueba deben ser potentes, flexibles y confiables para adaptarse a la amplia gama de pruebas requeridas. Cuando su gran unidad de potencia hidráulica y el sistema de control del banco de flujo comenzaron a mostrar su edad, se hizo evidente que se necesitaba una actualización. La computadora del banco de pruebas que ejecutaba Windows 7 y el hardware de controles obsoleto se estaba volviendo poco confiable y difícil de mantener. Los ingenieros de Pratt Miller comenzaron a buscar una opción de adaptación que no requiriera la contratación de integradores de sistemas o el costoso desarrollo interno de un sistema de control personalizado. El sistema IOLITE de Dewesoft se convirtió en la opción obvia dada la amplia experiencia de Pratt Miller con la línea de software y hardware de Dewesoft. IOLITE proporcionó un controlador de banco de pruebas escalable y potente y un sistema DAQ en tiempo real, todo en uno. Con él, podían controlar la energía hidráulica y se podía interconectar fácilmente con relés, fuentes de alimentación programables e incluso controladores de terceros a través de su salida analógica, salida digital y salidas EtherCAT. La flexibilidad de IOLITE le permitiría seguir el ritmo del departamento de pruebas y desarrollo cada vez más ocupado de Pratt Miller. Figura 2: Se muestra el IOLITE de Dewesoft en su presentación de chasis R8 disponible (izquierda) y el chasis de rack de servidor de montaje en rack R12 de 19” (derecha).Dewesoft's IOLITE DAQ system Aprender más acerca de: Sistema de control en tiempo real y adquisición de datos IOLITE Desarrollo de Hardware del Controlador IOLITE tiene ranuras para una variedad de módulos de entrada y salida. Hay disponible una gran variedad de módulos, incluidos medidores de tensión, termopares, RTD, E/S de voltaje y módulos de salida digital. Pratt Miller necesitaba el sistema para controlar servoválvulas de alta corriente, válvulas proporcionales de alta corriente y válvulas proporcionales autoalimentadas. Estas válvulas son necesarias para controlar y regular el flujo y la presión del fluido de prueba. La interfaz con las servoválvulas de alta corriente requería el uso de una fuente de alimentación externa para proporcionar alimentación y relés de corriente continua (CC) de estado sólido capaces de conmutarse con la salida análogica del IOLITE. Estos relés de CC se interconectaron con la salida analógica IOLITE y se controlaron a través de una señal de 5 VCC. Figura 3: Control de válvulas de alta corriente usando un relé de estado sólido y un módulo IOLITE 16xAO.Controlling high current valves schematics El control de las válvulas proporcionales de alta corriente requería una solución más creativa. El módulo de salida analógica puede proporcionar de 0 a 10 V CC hasta 20 mA. El solenoide proporcional requiere 24 VCC, por lo que se usó una fuente de alimentación programable que acepta 0-10 VCC y emite de 0 a 2,5 ACC a 24 VCC.

Para válvulas proporcionales con fuentes de alimentación integradas, el módulo AO (salida analógica) de IOLITE puede proporcionar la señal de ±10 V CC necesaria para controlar directamente la posición de la válvula. Este tipo de válvulas se pueden conectar directamente al módulo IOLITE AO sin necesidad de ninguna fuente de alimentación externa. 

Además del control, el sistema IOLITE también tenía que leer señales de una variedad de sensores en el banco de pruebas, incluidos medidores de flujo, termopares y sensores de presión. 

Normalmente, tal variedad de sensores requeriría diferentes módulos, pero el módulo STG de IOLITE puede leer voltaje diferencial, corriente y una variedad de entradas de galga extensiométrica/puente. Los sensores de presión emiten una señal diferencial de 0 a 5 V. El módulo STG es la mejor opción porque puede manejar todos estos sensores e incluso es compatible con los conectores DSUB-9 que Pratt Miller ya estaba usando para estos sensores. 

Los módulos RTD y termopar se seleccionaron para permitir la máxima flexibilidad en las mediciones de temperatura. La temperatura del sistema y la temperatura del artículo de prueba podrían monitorearse simultáneamente. 

Se seleccionó el módulo de doble contador (CNT) de IOLITE para medir la dirección y el volumen de un caudalímetro. Las pastillas magnéticas separadas detectan la dirección y el volumen del flujo, y ambas se pueden conectar a una sola entrada CNT. Con algunas selecciones en el software, los contadores se pueden configurar en el software de acuerdo con la hoja de datos del fabricante. 

Pratt Miller seleccionó el chasis IOLITE R12 para poder montar el sistema dentro de un rack de servidor estándar de 19". Todo el hardware, incluidos los relés, las fuentes de alimentación y las computadoras, puede estar contenido dentro de un único recinto protector. El R12 también tiene ranuras para módulos de E/S adicionales para que los ingenieros de Pratt Miller puedan agregar más canales en el futuro. 

Desarrollo de software de controlador

DewesoftX es un poderoso software de control que hace que la configuración de E/S y la configuración del sistema sean altamente flexibles y gráficas. Un módulo matemático incorporado proporciona un control PID de circuito cerrado para dispositivos proporcionales, así como un control digital para dispositivos de válvulas servo. Las entradas del usuario se proporcionan en forma de cuadros de entrada gráficos, menús desplegables, botones e interruptores que controlan varios parámetros del banco de pruebas.

Con el módulo matemático incorporado, es posible configurar varios tipos de controles y prácticamente cualquier tipo de cálculo. Los ingenieros pueden escribir declaraciones "SI" simples para controlar la temperatura del fluido de prueba y el estado del sistema, y ​​para especificar las condiciones para una parada de emergencia automatizada. Las funciones matemáticas se ejecutan en tiempo real, pero también se pueden agregar y calcular después de una prueba para proporcionar un análisis más detallado.

Figura 5: Los canales matemáticos permiten un control flexible del banco de pruebas

El complemento Signal Play

Además de todas sus funciones integradas, las capacidades de DewesoftX se pueden ampliar con complementos de software personalizados. Pratt Miller necesitaba su banco de pruebas para poder importar perfiles predefinidos y escribirlos en canales específicos. Se escribió un complemento llamado Signal Play para permitir a los usuarios importar un perfil desde un software externo y enviar ese perfil a un canal de control como un valor deseado. 

Figura 6: La pantalla de configuración del complemento Signal Play.

El complemento Signal Play permite al usuario seleccionar una longitud de secuencia máxima, que corresponde a la cantidad de perfiles que un usuario puede ejecutar secuencialmente. Es posible cargar y guardar varias secuencias a la vez, las cuales se almacenan en el archivo de configuración y se puede acceder a ellas en cualquier momento. Se pueden ejecutar varias instancias de Signal Play al mismo tiempo, lo que permite que el complemento se use para controlar diferentes parámetros en múltiples canales. 

Pantallas personalizables para cada prueba

Debido a la variedad de trabajos que realiza Pratt Miller, cada prueba es diferente y los operadores necesitan ver y almacenar diferentes parámetros. La interfaz de usuario de DewesoftX es completamente personalizable para adaptarse a cada usuario y aplicación. Para la interfaz de control hidráulico, una interfaz estándar permite que el banco de pruebas se opere sobre una base "a pie". Los usuarios pueden desarrollar sus propias interfaces, con los controles necesarios y las pantallas de datos diseñadas para cada prueba. Los usuarios pueden incluso desarrollar sus propios complementos a través de C ++, lo que permite una personalización infinita dentro de DewesoftX.

Figura 7: Pantalla de control principal del banco de pruebas.

El complemento Signal Play puede ejecutar secuencias como entradas a pasos o como puntos interpolados. Si lo desea, también se puede definir un retraso entre cada secuencia. Para ejecutar las secuencias, el usuario simplemente selecciona INICIO. Si es necesario detener la secuencia por algún motivo, el usuario puede seleccionar DETENER. O pueden seleccionar PAUSA en cualquier momento y reanudar cuando estén listos.

Figura 8: el complemento Signal Play controla la presión, la velocidad del motor y otras variables

Se pueden crear pantallas para cada aplicación, incluido el ajuste de PID dentro de DewesoftX. Estas pantallas permiten la sintonización en vivo de los controladores PID utilizando datos en vivo del activo que se está sintonizando. Gracias a la naturaleza de los controles PID dentro de los canales matemáticos, los valores de Kp, Ki y Kd se pueden modificar a través de las entradas del usuario.

Figura 9: Un ejemplo de una pantalla personalizada que permite al usuario ajustar los lazos PID para una salida determinada.​​​​​​​

Resumen y conclusión

Figura 10: Sede central de Pratt Miller en New Hudson, Michigan​​​​​​​

Pratt Miller Engineering es una empresa de tecnología que se enorgullece de su ingeniería innovadora y desarrollo de productos. Sus raíces en los deportes de motor son solo la punta del iceberg. Su experiencia en robótica, integración de tecnología, desarrollo de plataformas y conceptos avanzados permite a la empresa resolver problemas complejos a tiempo y dentro del presupuesto.

El sistema IOLITE de Dewesoft es una poderosa actualización del controlador de banco de pruebas anterior de Pratt Miller. Al integrarse a la perfección con su ecosistema existente de hardware Dewesoft, el nuevo sistema IOLITE puede expandirse a medida que surgen nuevos requisitos, lo que permite agregar nuevas funciones y capacidades.

Para cualquiera que esté desarrollando un nuevo controlador en tiempo real y un sistema DAQ para un banco de pruebas, o que quiera actualizar un sistema antiguo, IOLITE de Dewesoft ofrece una solución flexible y robusta. IOLITE proporciona una amplia gama de módulos de E/S para registrar prácticamente todas las señales y controlar válvulas y relés. Esta combinación perfecta de hardware y software de Dewesoft es la herramienta definitiva para el ingeniero de pruebas de hoy.