mercoledì 23 agosto 2023 · 0 min read
Scopri come la combinazione di hardware e software Dewesoft ha apportato un potente aggiornamento al controller del banco di prova di Pratt Miller
Quando la tua squadra dipende dalla affidabilità e dalla manutenibilità del tuo banco di prova, il sistema IOLITE di Dewesoft, che combina l'hardware di acquisizione dati (DAQ) ed il controllo in tempo reale, offre una soluzione robusta e flessibile. Questo è sicuramente stato il caso di Pratt Miller Engineering e del loro banco di prova idraulico, che hanno aggiornato con l’IOLITE.
Pratt Miller Engineering (in passato nota come Pratt & Miller Engineering) ha sede a New Hudson, nel Michigan. Sono noti per il loro programma di Corvette Racing, che ha ottenuto un notevole successo, vincendo cinque campionati IMSA SportsCar ed otto vittorie nella 24 Ore di Le Mans.
L'azienda fornisce prodotti innovativi non solo nel settore del motorsport, ma anche nelle industrie della difesa e della mobilità. Il reparto di test e sviluppo di Pratt Miller svolge un ruolo fondamentale nel successo dell'azienda. Validano e perfezionano la tecnologia innovativa dell'azienda, cercando sempre l'eccellenza ingegneristica. I loro banchi di prova devono essere potenti, flessibili ed affidabili per poter gestire la varietà di test richiesti.
Quando l’unità di potenza idraulica ed il sistema di controllo del flusso del loro banco di prova iniziarono a mostrare segni di obsolescenza, divenne evidente che era necessario un aggiornamento. Il computer del banco di prova, con sistema operativo Windows 7 e hardware di controllo obsoleto, stava diventando inaffidabile e difficile da manutenzionare. Gli ingegneri di Pratt Miller iniziarono a cercare una soluzione di retrofit che non richiedesse l'impiego di integratori di sistemi o lo sviluppo costoso di un sistema di controllo personalizzato in-house.
Il sistema IOLITE di Dewesoft divenne la scelta ovvia, data l'ampia esperienza di Pratt Miller con la gamma di software e hardware di Dewesoft. IOLITE forniva un controller di banco di prova scalabile e potente ed un sistema DAQ in tempo reale, tutto in un unico dispositivo. Con questo, potevano controllare la potenza idraulica ed interfacciarsi facilmente con relè, alimentatori programmabili e persino controllers di terze parti tramite le sue uscite analogiche, uscite digitali ed uscite EtherCAT. La flessibilità di IOLITE avrebbe permesso di tener il passo con l'incremento di attività del reparto di test e sviluppo di Pratt Miller.
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Sviluppo dell'hardware di controllo
IOLITE offre slot per una varietà di moduli di ingresso ed uscita. È disponibile un'ampia gamma di moduli, tra cui celle di carico, termocoppie, sensori RTD, moduli di I/O di tensione e moduli di uscita digitale. Pratt Miller aveva bisogno del sistema per controllare servovalvole ad alto corrente, valvole proporzionali ad alto corrente e valvole proporzionali autoalimentate. Queste valvole sono indispensabili per controllare e regolare il flusso e la pressione del fluido di prova.
Per interfacciarsi con le valvole servocomandate ad alta corrente, è stato necessario utilizzare un alimentatore esterno per fornire energia e relè a corrente continua (DC) a stato solido capaci di essere commutati mediante l'uscita analogica di IOLITE del canale. Questi relè DC sono stati collegati all'uscita analogica di IOLITE del canale e controllati tramite un segnale di 5 VDC.
Il controllo delle valvole proporzionali ad alto corrente richiedeva una soluzione più creativa. Il modulo analogico in uscita può fornire segnali da 0 a 10 VDC fino a 20 mA. La solenoide proporzionale richiede 24 VDC, quindi è stato utilizzato un alimentatore programmabile che accetta un ingresso da 0 a 10 VDC e fornisce in uscita da 0 a 2,5 ADC a 24 VDC.
Per le valvole proporzionali con alimentazione integrata, il modulo AO (analog out) di IOLITE può fornire il segnale ±10 VDC necessario per controllare direttamente la posizione della valvola. Questo tipo di valvole può essere collegato direttamente al modulo AO di IOLITE senza la necessità di alcun alimentatore esterno.
Oltre al controllo, il sistema IOLITE doveva anche leggere i segnali da una varietà di sensori sul banco di prova, tra cui contatori di flusso, termocoppie e sensori di pressione.
Normalmente una tale varietà di sensori richiederebbe diversi moduli, ma il modulo STG di IOLITE può leggere tensioni differenziali, corrente e vari ingressi estensimetrici/ponte. I sensori di pressione producono un segnale differenziale da 0 a 5 V. Il modulo STG è la scelta migliore perché può gestire tutti questi sensori ed è anche compatibile con i connettori DSUB-9 che Pratt Miller stava già utilizzando per questi sensori.
I moduli RTD e termocoppia sono stati selezionati per consentire la massima flessibilità nelle misure di temperatura. È possibile monitorare contemporaneamente la temperatura del sistema e la temperatura dell'oggetto in prova.
Il modulo doppio contatore (CNT) di IOLITE è stato selezionato per misurare la direzione ed il volume da un flussometro. Pickup magnetici separati rilevano la direzione del flusso ed il volume, ed entrambi possono essere collegati ad un singolo ingresso CNT. Con alcune selezioni nel software, i contatori possono essere configurati secondo le specifiche del datasheet del produttore.
Pratt Miller ha selezionato il telaio IOLITE R12 in modo da poter montare il sistema all'interno di un rack standard da 19". Tutta l'hardware, inclusi relè, alimentatori e computer, possono essere contenuti all'interno di un unico involucro protettivo. Il telaio R12 ha anche slot aggiuntivi per moduli I/O, consentendo agli ingegneri di Pratt Miller di aggiungere ulteriori canali in futuro.
Sviluppo del software di controllo
DewesoftX è un potente software di controllo che rende l'installazione dell'I/O e la configurazione del sistema estremamente flessibili e grafiche. Dispone di un modulo matematico integrato che permette un controllo PID a loop chiuso per dispositivi proporzionali, oltre al controllo digitale per i dispositivi di valvole servocomandate. Gli input dell'utente vengono forniti sotto forma di caselle di input grafiche, menu a discesa, pulsanti ed interruttori che controllano vari parametri del banco di prova.
Sfruttando il modulo matematico integrato, è possibile configurare vari tipi di controlli e calcoli di diverso genere. Gli ingegneri possono creare semplici istruzioni "IF" per controllare la temperatura del fluido di prova, lo stato del sistema e definire le condizioni per un arresto di emergenza automatico. Le funzioni matematiche vengono eseguite in tempo reale, ma possono anche essere aggiunte e calcolate dopo un test per ulteriori analisi.
Il plugin Signal Play
Oltre a tutte le funzioni integrate, le capacità di DewesoftX possono essere estese tramite plugin software personalizzati. Pratt Miller aveva bisogno che il loro banco di prova fosse in grado di importare profili predefiniti e di scriverli su canali specifici. È stato sviluppato un plugin chiamato "Signal Play" per consentire agli utenti di importare un profilo da un software esterno ed inviare tale profilo come valore desiderato ad un canale di controllo.
Il plugin Signal Play consente all'utente di selezionare una lunghezza massima della sequenza, che corrisponde a quante profili possono essere eseguiti in sequenza. È possibile caricare e salvare più sequenze contemporaneamente, che vengono tutte memorizzate all'interno del file di configurazione e possono essere accessibili in qualsiasi momento. Inoltre, è possibile eseguire contemporaneamente più istanze di Signal Play, consentendo al plugin di essere utilizzato per controllare diversi parametri su più canali.
Visualizzazioni personalizzabili per ogni test
Dovuto alla varietà di attività svolte da Pratt Miller, ogni test è unico e gli operatori devono visualizzare e memorizzare diversi parametri. L'interfaccia utente di DewesoftX è completamente personalizzabile per adattarsi ad ogni utente ed applicazione. Per l'interfaccia di controllo idraulico, è disponibile un'interfaccia standard che consente di operare con il banco di prova in modo intuitivo. Gli utenti possono anche sviluppare le proprie interfacce, includendo i controlli e le visualizzazioni dei dati necessari progettati per ogni test. Gli utenti possono persino sviluppare i propri plugin tramite C++, permettendo un'infinità di personalizzazioni all'interno di DewesoftX.
Il plugin Signal Play può eseguire sequenze sia come ingressi a gradino che come punti interpolati. Se necessario, è possibile definire anche un ritardo tra ciascuna sequenza. Per avviare le sequenze, l'utente seleziona semplicemente AVVIO. Nel caso in cui la sequenza debba essere interrotta per qualsiasi motivo, l'utente può selezionare STOP. In alternativa, è possibile selezionare PAUSA in qualsiasi momento e riprendere quando si è pronti.
È possibile creare schermate per ogni applicazione, compresa la messa a punto dei controller PID all'interno di DewesoftX. Queste schermate consentono di regolare in tempo reale i controllori PID utilizzando i dati in tempo reale provenienti dall'asset in fase di messa a punto. Grazie alla natura dei controllers PID all'interno dei canali matematici, è possibile modificare i valori di Kp, Ki e Kd tramite gli input dell'utente.
Sintesi e conclusioni
Pratt Miller Engineering è un'azienda tecnologica che si distingue per la sua leadership nell'ingegneria innovativa e nello sviluppo di prodotti. Le sue origini nel settore del motorsport sono solo la punta dell'iceberg. La loro competenza nella robotica, nell’integrazione tecnologica, nello sviluppo di piattaforme e nella concezione avanzati consente all'azienda di affrontare problemi complessi i tempi stabiliti ed il budget disponibile.
Il sistema IOLITE di Dewesoft è un notevole aggiornamento al precedente controller del banco di prova di Pratt Miller. Si integra perfettamente con l'ecosistema preesistente dell'hardware Dewesoft, consentendo di espandersi in base alle nuove esigenze e di aggiungere nuove funzionalità e capacità.
Per coloro che stanno sviluppando un nuovo sistema di controllo e DAQ in tempo reale per un banco di prova, o per chi desidera aggiornare un sistema obsoleto, IOLITE di Dewesoft rappresenta una soluzione flessibile ed affidabile. IOLITE offre una vasta gamma di moduli I/O per registrare praticamente tutti i segnali e controllare valvole e relè. Questa combinazione perfetta dell'hardware e del software Dewesoft è lo strumento definitivo per gli ingegneri di test di oggi.