EtherCAT 인터페이스를 이용한 유압 부품 내구성 테스트 벤치

유압 실린더는 굴착기나 프레스, 공작 기계 같은 공업 도구로 힘든 작업을 할 때 사용합니다. 따라서 유압 실린더의 수명에 대한 요구는 특히 더 까다롭습니다. 바로 이점 때문에 많은 제조사가 개발 단계에서부터 내구성 강화에 주력하고 있죠. 장기 하중 하에서 정상 작동이 검증된 부품만 대량 생산에 들어가게 됩니다.

개발자들은 특수한 테스트 벤치를 이용해 운영 성능, 작동 시간, 하중 주기 등을 기준으로 유압 부품의 피로 수명과 내구성 특징을 결정합니다. 또, 같은 테스트 벤치를 이용해 지정된 간섭 효과를 바탕으로 오류 상태와 문제 해결 방법을 시뮬레이션하기도 합니다. 한 유명 유압 실린더 제조사는 a-solution에 개발자용 테스트 벤치 현대화를 의뢰했습니다. 제조사의 목표는 유압 설정은 그대로 유지하고 측정 및 제어 장비만 교체하는 것이었습니다. 측정 및 자동화 솔루션 전문가들은 새로운 시스템 적용을 위해 표준 부품을 선택했습니다. 또 HBM의 QuantumX 데이터 수집 시스템도 사용했는데, 이 시스템은 EtherCAT을 통한 기존 시스템과의 간편한 통합 같은 혜택을 사용자에게 제공합니다.

a-solution 이란?

a-solution GmbH는 2001년부터 개별 측정 및 자동화 교육과 기술 데이터 관리 같은 하드웨어/소프트웨어 솔루션을 제공하고 있습니다. 

 

 

Figure 1: Schematic of the test setup

표준 부품을 사용한 현명한 테스트 벤치 튜닝

개발자용 테스트 벤치의 현대화를 위해, 한 유명 유압 부품 제조사가 확실한 과제를 의뢰했습니다. 업체는 현대적인 테스트 시스템을 요구했는데, 내구성 테스트에서 몇 개월 동안 테스트 샘플에 반복 하중을 적용할 수 있어야 했습니다. 이는 일반적인 상황에서 반복 하중이 약 천만 번 적용된다는 의미입니다. 이를 실현하려면, 유압 설정은 그대로 유지하되 부분적 결함이 있는 측정 및 제어 장비를 강력한 버스 시스템으로 안정적인 신호 전송을 보장하는 표준 부품으로 교체해야 합니다. 또한 고객은 사용자의 개인 설정, 테스트 담당자와 개발자 간의 간편한 데이터 교환을 위해 개방적인 DIAdem 기반 소프트웨어를 사용하길 원했습니다.

 

그래서 a-solution은 고객의 요구사항을 충족하는 맞춤형 솔루션을 제공하면서 3가지 독립형 테스트 스테이션(그림 1 참조)으로 구성되는 분산형 시스템을 구축했습니다. 중앙 제어 컴퓨터는 운영 및 시각화를 담당합니다. 모든 테스트 스테이션에는 아날로그 출력 2개와 디지털 출력 8개, 그리고 중요 신호 상태에 대해 10밀리초 안에 반응하는 한계치 모니터링 기능을 지원하는 아날로그 입력 16개가 있습니다. 따라서 모든 측정 컴퓨터에는 측정 증폭기 2개가 설치됩니다. 이번 사례에서 a-solution은 HBM의 소형 QuantumX MX840B 범용 증폭기를 사용하기로 했습니다. 결정적 원인은 EtherCAT을 통한 전체 시스템과의 간편한 통합, 유연한 구성과 뛰어난 신호 품질, 그리고 각각의 게이트웨이 모듈에서 사용 가능한 8개의 데이터 수집 채널이었습니다

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효율적인 데이터 교환을 보장하는 HBM의 QuantumX

연결성, 특히 측정 증폭기와 측정 컴퓨터 간의 연결은 전체 시스템의 기능에서 결정적인 역할을 합니다. 고객이 요청하는 한계치 모니터링 도중의 반응 시간을 보장하려면, 인터페이스는 데이터를 실기간으로 빠르게 전송해야 합니다. 바로 이점 때문에 a-solution은 자체 개발한 빠른 산업용 이더넷 표준 EtherCAT과 DIAdem-EtherCAT 드라이버를 사용해 DIAdem 소프트웨어와 EtherCAT 간의 간편한 실시간 통합을 보장하기로 했습니다. HBM CX27 게이트웨이 모듈 하나로 각 테스트 스테이션의 QuantumX 측정 증폭기 2개를 EtherCAT에 연결했습니다. 편리한 구성과 다양한 진단 방법을 제공하는 동봉된 QuantumX 구성 소프트웨어를 이용해 애플리케이션을 빠르고 쉽게 시스템과 통합할 수 있었습니다. 이를 위해 QuantumX Assistant를 DIAdem 애플리케이션에서 바로 열어야 했습니다. a-solution의 유압 부품용 내구성 테스트 벤치는 표준 하드웨어와 소프트웨어 부품을 사용해 복잡한 테스트 업무를 수행할 수 있는 소프트웨어를 제공합니다. 매개변수화를 지원하는 HBM의 QuantumX 범용 증폭기를 이용하면, 다양한 테스트 설정에 맞게 신호 수집을 유연하게 조정할 수 있습니다. HBM CX27 게이트웨이, a-solution DIAdem-EtherCAT 드라이버와 추가 EtherCAT 하드웨어를 통한 신호 수집 및 출력을 통해 중요 신호 상태에 대한 분산형 Windows 기반 시스템의 실시간 반응을 보장합니다. DIAdem과 QuantumX Assistant를 기반으로 하는 개방형 소프트웨어 구조를 이용하면, 고객은 향후의 요구사항에 맞게 애플리케이션을 조정할 수 있습니다.


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