Gestione di un Banco Prova Multistazione per il Collaudo di Pompe ad Immersione

Author(s):
A. Damiani - BIMAL AUTOMAZIONI

Industry:
ATE/Instrumentation

Products:
Real-Time Module, LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
Realizzare un sistema di gestione per un banco prova multistazione che permetta di effettuare test automatici completamente configurabili dall’utente, dotato di una interfaccia grafica semplice e intuitiva e che preveda la possibilità di aggiungere in futuro ulteriori stazioni di prova.

The Solution:
È stata utilizzata una architettura composta da un PC per l’interfaccia operatore e da un sistema NI PXI Real-Time per realizzare il sottosistema di acquisizione dati e controllo in anello chiuso delle uscite analogiche. Con il vantaggio di poter utilizzare NI LabVIEW come unica piattaforma software per lo sviluppo del progetto.

L’applicazione
Il banco prova in oggetto è stato progettato per poter effettuare prove di sviluppo, accettazione e qualifica su una vasta gamma di elettropompe combustibile immerse destinate all’impiego aeronautico.
L’impianto prevede due postazioni di prova indipendenti con la possibilità di aggiungerne una terza in futuro. Ogni postazione è costituita da un serbatoio rotante che permette di alloggiare il componente in prova e da un circuito idraulico comprendente due linee di misura (per le alte e basse portate) per la verifica delle prestazioni attese per ciascun modello. Le modalità generiche di prova degli equipaggiamenti prevedono periodi di rodaggio e verifiche funzionali a valori fissati di portata o pressione di mandata, in condizioni costanti di battente fluido sull'unità. L’impianto è stato progettato per poter consentire inoltre: il riempimento e lo svuotamento dei serbatoi grazie ad una centrale di stoccaggio comune, la pressurizzazione o depressurizzazione dei serbatoi, l’alimentazione in corrente continua o alternata con tensioni e frequenze variabili a seconda del tipo di equipaggiamento in prova, la simulazione di differenti condizioni di volo (ad esempio il volo rovescio).
Il banco deve inoltre soddisfare la normativa ATEX (Direttiva Europea 94/9/CE), riguardante le apparecchiature che operano in atmosfera potenzialmente esplosiva.

Descrizione del sistema di automazione
Data la complessità dell’impianto da gestire e visti i requisiti da dover soddisfare sia dal punto di vista funzionale che delle prestazioni, la scelta di un sistema basato su hardware PXI Real-Time di National Instruments è sembrata la più adatta. In primo luogo per l’affidabilità, la robustezza e per le prestazioni di elevato livello che una soluzione del genere è in grado di garantire: nel nostro caso la possibilità di gestire in contemporanea test diversi sulle due stazioni e di effettuare acquisizioni ad alta velocità, come richiesto in alcuni dei test. Poi naturalmente per la versatilità: in previsione dell’aggiunta di una nuova stazione è stata fondamentale la scelta di un sistema modulare, ampliabile in maniera facile e con costi contenuti. L’architettura PXI ha consentito inoltre di integrare la comunicazione su bus DeviceNet con il sistema di attuazione pneumatico di tutte le valvole dell’impianto.
L’interfaccia utente (figura 1) è stata invece realizzata su un PC industriale, cercando di sfruttare al meglio tutte le potenzialità offerte dall’ambiente di sviluppo NI LabVIEW: in particolar modo per cercare di ottenere un software intuitivo e semplice da utilizzare anche da utenti non esperti.
Per la comunicazione tra le due unità è stato utilizzato un collegamento diretto Ethernet, sfruttando la possibilità offerta dalle Shared Variable di condividere dati tra VI in rete senza bisogno di codice aggiuntivo (come invece accade utilizzando TCP o Datasocket).
L’utilizzo di NI LabVIEW ha ridotto notevolmente i tempi di sviluppo del software grazie alla possibilità di realizzare l’intero progetto con un’unica piattaforma.
La soluzione adottata per realizzare un software in grado di gestire sequenze di test completamente editabili anche dall’utente, consiste nell’associare l’implementazione di tutte le procedure di collaudo a VI dinamici. L’utilizzo di chiamate dinamiche ha permesso di non includere i VI di test all’interno dell’eseguibile principale, ma di inserirli in una libreria esterna: in tal modo per apportare modifiche alle procedure di test non è necessario ricompilare l’intero progetto. Questa parte di codice può così essere resa disponibile ad utenti in grado di apportare eventuali modifiche ai test funzionali.
Inoltre per utilizzare le medesime procedure di collaudo su componenti di diversa taglia (per portate erogate, pressioni di mandata e tipologia di alimentazione), tutti i VI di test sono stati progettati in modo da essere completamente parametrici: vengono messe a disposizione dell’operatore delle semplici maschere di configurazione (figura 2) con cui creare gruppi di parametri associati ad ogni tipologia di equipaggiamento. Ad ogni procedura di collaudo viene associato un report, personalizzabile dall’utente, che fornisce in maniera sintetica informazioni sulle condizioni di prova e sui risultati ottenuti.
Oltre alle procedure automatiche di collaudo sono stati previsti anche dei test di sviluppo, in cui viene lasciata all’operatore la libertà di intervenire su ciascun parametro di prova e di salvare su richiesta grafici e dati numerici relativi all’andamento dei segnali desiderati.
Infine grazie ad un pannello sinottico (figura 3) che rappresenta in maniera semplificata l’impianto di processo è possibile visualizzare lo stato di tutti gli ingressi e controllare manualmente tutte le utenze del banco, sia per effettuare operazioni di manutenzione sia per prove manuali.

Conclusioni
L’utilizzo dell’architettura PAC di National Instruments in sostituzione di un tradizionale sistema basato su PLC, finora utilizzato per quasi tutti i banchi da produzione, ha permesso di realizzare un sistema di controllo e misura affidabile e dalle prestazioni elevate, pienamente rispondente ai requisiti dell’applicazione. Tale scelta ha permesso oltretutto di ridurre i tempi di sviluppo e di ottenere un sistema flessibile, facilmente ampliabile in previsione di una terza stazione di prova.

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