Banco de ensayos de larga duración para componentes hidráulicos con interfaz EtherCAT

Los cilindros hidráulicos se utilizan en aplicaciones industriales pesadas; por ejemplo, en excavadoras, prensas y máquina herramienta. Los requisitos de vida útil son particularmente exigentes. Por eso, los fabricantes tienen en cuenta la resistencia y la durabilidad desde las primeras fases del desarrollo. Solo los componentes que soportan con éxito cargas continuas pueden pasar a a fase de producción en serie.

Los desarrolladores utilizan bancos de ensayos especiales para determinar el comportamiento a la fatiga por oscilaciones y las características de resistencia de los componentes hidráulicos en términos de prestaciones operativas, horas de funcionamiento y ciclos de carga. En esos bancos de ensayos también se pueden introducir efectos de interferencia específicos, que sirven para simular estados de error y opciones de resolución de problemas. Un conocido fabricante de cilindros hidráulicos encargó a la empresa a-solution la tarea de modernizar uno de esos bancos de ensayos de desarrollo. Su idea consistía en seguir empleando el mismo montaje hidráulico y sustituir estrictamente los equipos de medida y control. a-solution, un experto en soluciones de medida y automatización, seleccionó componentes estándar para modernizar el sistema. También eligió un sistema de adquisición de datos QuantumX de HBM que, en este contexto, aportó importantes ventajas. Por ejemplo, la posibilidad de integrarse fácilmente con los sistemas ya existentes a través de EtherCAT.

Acerca de a-solution

a-solution GmbH suministra desde 2001 soluciones de hardware y software, además de formación individualizada en medida y automatización, y gestión de datos técnicos.

Figura 1: Diagrama de la configuración de ensayo

Ajuste inteligente del banco de ensayos mediante componentes estándar

A la hora de modernizar un banco de ensayos de desarrollo, un conocido fabricante de componentes hidráulicos planteó requisitos muy claros: se necesitaba un sistema de ensayo moderno, para realizar ensayos de larga duración en los que se aplican cargas cíclicas a las muestras durante varios meses. O, en otras palabras, en torno a 10 millones de ciclos de carga en las aplicaciones típicas. Para ello, se deseaba conservar la configuración hidráulica ya existente, y sustituir solo los equipos de medida y control —parcialmente defectuosos— por componentes estándar disponibles en el mercado, empleando un sistema de bus robusto que garantizase una transmisión de señales fiable. Adicionalmente, el cliente quería utilizar un software abierto DIAdem que facilitase la personalización a los usuarios y un intercambio sencillo de datos entre los desarrolladores y el personal responsable de los ensayos.

a-solution implantó un sistema distribuido consistente en tres estaciones de ensayo autónomas (ver la Figura 1), mediante el cual ofrecía una solución a medida adaptada a los requisitos del cliente. Para el manejo y la visualización se utiliza un ordenador central de control. Cada una de las estaciones de ensayo tiene 2 salidas analógicas y 8 salidas digitales, con una función de monitorización de valores límite que responde a estados críticos de la señal en menos de 10 milisegundos. A su vez, cada ordenador de medición dispone de dos amplificadores de medida. En este caso, a-solution decidió utilizar el amplificador universal compacto QuantumX MX840B de HBM. Los factores más decisivos para elegirlo fueron su facilidad de integración con la arquitectura general del sistema a través de EtherCAT, su configuración flexible, la alta calidad de la señal y sus 8 canales de adquisición de datos, disponibles a través de módulos gateway.

QuantumX garantiza un intercambio de datos eficiente

La conectividad, en especial entre los amplificadores de medida y el ordenador de medición, tiene una importancia crucial para la funcionalidad general del sistema. Para conseguir los tiempos de respuesta especificados durante la monitorización de valores límite, la interfaz debe transferir los datos en tiempo real y a alta velocidad. Por este motivo, a-solution decidió utilizar el estándar de Ethernet industrial de alta velocidad EtherCAT y un driver DIAdem-EtherCAT, de desarrollo propio, para garantizar una integración sencilla en tiempo real del software DIAdem con EtherCAT. Para conectar a EtherCAT los dos amplificadores de medida QuantumX de cada una de las estaciones de ensayo se utilizan otros tantos módulos gateway CX27, de HBM. La aplicación se pudo integrar rápida y fácilmente con el sistema gracias al software de configuración QuantumX incluido, que permite realizar cómodamente la configuración y, además, proporciona distintas opciones de diagnosis. Para ello, QuantumX se abre directamente desde la aplicación DIAdem.

Con este banco de ensayos de larga duración para componentes hidráulicos, a-solution ha proporcionado a su cliente una aplicación capaz de llevar a cabo tareas de ensayo complejas, utilizando componentes estándar de hardware y software. La adquisición de señal se puede adaptar de manera flexible a diferentes configuraciones de ensayo, con la ayuda de la parametrización que ofrecen los amplificadores universales QuantumX de HBM. La respuesta en tiempo real de este sistema distribuido basado en Windows a los estados críticos de señal se garantiza mediante la adquisición de señales y la salida a través de un gateway CX27 de HBM, el driver DIAdem-EtherCAT creado por a-solution y hardware EtherCAT adicional. La estructura abierta del software, basada en DIAdem y en QuantumX Assistant, permitirá al cliente adaptar la aplicación a requisitos futuros.