Banco de ensaios de durabilidade para componentes hidráulicos com interface EtherCAT

Cilindros hidráulicos são utilizados para trabalhos pesados em aplicações industriais. Por exemplo, em escavadoras, prensas ou ferramentas. As exigências colocadas em seus ciclos de vida são altas. Por isso os fabricantes se concentram em sua resistência, mesmo na etapa de desenvolvimento. Em último caso, apenas componentes que provaram ser bem sucedidos sob carregamento continuo vão para produção em massa.

Os desenvolvedores usam bancos de ensaios especiais para determinar o tempo de fadiga e as características de durabilidade de componentes hidráulicos no sentido de desempenho operacional, horas operacionais e ciclos de carga. Nestes bancos de ensaios, também simulam, através de efeitos de interferência selecionados, modos de falha e opções de solução de problemas. Um renomado fabricante de cilindros hidráulicos solicitou à a-solution a modernização de um banco de ensaios de desenvolvimento. A tarefa era continuar usando a configuração hidráulica e apenas o equipamento de medição e controle era para ser substituído. O especialista em soluções para medição e automação escolheu componentes padrões para a implantação do novo sistema. Também usaram o sistema de aquisição de dados QuantumX da HBM, o que, neste contexto, demostrou de forma impressionante as vantagens que oferece aos usuários, como a possibilidade de fácil integração com sistemas existentes através da EtherCAT.

Sobre a a-solution

a-solution GmbH fornece soluções de hardware e software, medições individuais e treinamentos de automação, bem como gerenciamento de dados técnicos desde 2001.

Fig. 1: Esquema da configuração de teste

Ajuste inteligente do banco de ensaios usando componentes padrão

Para a modernização de um banco de ensaios de desenvolvimento, um renomado fabricante de componentes hidráulicos estabeleceu uma tarefa clara: foi solicitado um sistema moderno de testes, que permitisse o carregamento cíclico das amostras em ensaios de resistência por diversos meses, o que corresponderia a, aproximadamente, 10 milhões de ciclos de carga em aplicações típicas. Para este fim, a configuração hidráulica continuaria a ser usada e apenas o equipamento de medição e controle parcialmente defeituoso seria substituído, como componentes padronizados disponíveis no mercado que usam sistema bus robusto para transmissão confiável de sinal. Por último, o consumidor queria um software aberto baseado em DIAdem para ser usado para permitir a personalização pelo usuário e fácil troca de dados entre a equipe de testes e os desenvolvedores.

Assim, a a-solution implementou o sistema distribuído consistindo em três estações autônomas de teste (veja fig. 1), fornecendo uma solução sob medida que atenda às necessidades do cliente. Um computador de controle central é usado para operação e visualização. Cada estação de teste possui duas saídas analógicas e oito saídas digitais, bem como 16 entradas analógicas com função de monitoramento de valor limite que responde a estados críticos de sinais em menos de 10 milisegundos. Cada computador de medição, por sua vez, possui dois amplificadores de medição. Neste caso, a a-solution decidiu usar o amplificador universal compacto Quantum MX840B da HBM. Os fatores decisivos foram a fácil integração com a arquitetura global do sistema através de EtherCAT, sua configuração flexível e a alta qualidade de sinal, bem como, os 8 canais de aquisição de dados, cada um disponível pelo módulo de gateway.

O QuantumX da HBM garante eficiente troca de dados

A conectividade, em particular entre os amplificadores e o computador de medição, é crucial para o funcionamento geral do sistema. A interface precisa transferir dados em tempo real e a uma alta taxa de dados para garantir o tempo de resposta solicitado durante o monitoramento do valor limite. Por esta razão, a a-solution decidiu usar o padrão EtherCAT e o driver DIAdem-EtherCAT, desenvolvidos internamente, para garantir fácil integração em tempo real do software DIAdem com a EtherCAT. Um módulo gateway CX27 da HBM foi usado para conectar dois amplificadores de medição QuantumX de cada estação de teste à rede EtherCAT. A aplicação poderia ser integrada de forma fácil e rápida com o sistema devido ao software de configuração QuantumX incluso que permite configuração conveniente e fornece diversas opções de diagnóstico. Para isso, o software QuantumX Assistant foi aberto diretamente do aplicativo DIAdem.

O banco de teste de resistência da a-solution para componentes hidráulicos fornece a seus clientes uma aplicação que permite que tarefas complexas de ensaios sejam realizadas usando componentes de hardware e software padrão. A aquisição de sinais pode ser adaptada de forma flexível para diferentes configurações de teste com a ajuda dos amplificadores universais QuantumX da HBM que permitem a parametrização. Resposta em tempo real de um sistema distribuído baseado em Windows para estados críticos de sinal é garantido através da aquisição e saída de sinal via gateway CX27 da HBM, um driver DIAdem-EtherCAT da a-solution e um hardware EtherCAT adicional. A estrutura de software aberto, baseado em DIAdem e no Assistente QuantumX permite ao cliente adaptar a aplicação para necessidades futuras.


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