EMTS – Electrical Motors Test System - Banco di collaudo per motori elettrici in DC

Author(s):
A. Marmotti - MICROM-EL

Industry:
Automotive

Products:
GPIB, LabVIEW, PXI/CompactPCI, SCXI

The Challenge:
Realizzare un sistema di collaudo, in grado di eseguire un test di durata su quindici motori elettrici contemporaneamente e archiviarne le grandezze acquisite.

The Solution:
Realizzazione di EMTS, sistema composto da: •PC di supervisione collaudo •Cestello PXI-SCXI collegato mediante Bus MXI-4 •Sistema GPIB per la comunicazione con gli strumenti di calibrazione •Software sviluppato in LabView 7.1 •Database relazionale SQL Server 2000 per l’archiviazione dei dati •Sistema per condizionamento segnali logici e alimentazione di potenza dei motori

Questo sistema è ideato per effettuare prove di validazione prodotto, prove di affidabilità e come strumento di supporto allo sviluppo di dispositivi automotive. L’obiettivo è quello di coniugare flessibilità, affidabilità e precisione.
Questa esigenza deriva dalla necessità di testare sistemi destinati ad applicazioni eterogenee, pur nell’ambito automotive, per lunghi periodi di tempo (5000/6000 ore consecutive), simulando le reali condizioni di utilizzo.

Introduzione
Il sistema EMTS si propone come strumento per il test di motori elettrici in corrente continua comandati direttamente o tramite servoazionamento. In particolare le grandezze misurate per ogni motore sono: la corrente assorbita, la velocità del motore, lo stato di un ingresso digitale e la temperatura su due punti. La flessibilità è garantita dall’elevato range che le grandezze elettriche possono assumere e dal fatto che le prove sono configurabili. L’affidabilità è garantita dall’utilizzo di componenti industriali, prodotti dai leader internazionali nei rispettivi settori. La precisione delle grandezze viene garantita da una procedura di calibrazione automatizzata che mediante oscilloscopio, multimetro e generatore di funzioni verifica la corretta taratura del sistema (secondo la specifica ISO/TS 16949 ).

Componenti Hardware
Il sistema di controllo dei collaudi è realizzato esclusivamente con prodotti hardware di National Instruments:
N°1 PC NI8350
N°1 Adattatore MXI-4
N°1 Rack PXI-SCXI
N°2 Schede Counter PXI 6602
N°1 Scheda Analog Out PXI 6723
N°1 Scheda Digital In/Out PXI 6528
N°2 Schede Analog In PXI 6224
N°1 Scheda Thermocouple SCXI 1102
Esso comanda un quadro elettrico che condiziona i segnali di controllo e potenza. Ognuna delle quindici stazione dispone di un alimentatore di potenza regolabile (60V – 40A), un alimentatore per riferimenti analogici regolabile (60V – 25 mA), un segnale di uscita digitale (60V – 25 mA), un segnale di uscita PWM (60V – 25 mA – 100÷ 50Khz), un feed-back della corrente erogata dall’alimentatore di potenza, un ingresso da 100 Hz per la velocità rilevata, un ingresso digitale a 60V e due termocoppie di tipo T per rilevare la temperatura su due punti a scelta.
Il sistema si interfaccia anche con due camere climatiche ed un banco vibrante registrando le rispettive grandezze durante la fase di test.
Il collegamento degli strumenti di calibrazione è costituito da un bus GPIB realizzato tramite un adattatore
GPIB-USB-B.

Struttura del programma
L’ EMTS è un software di gestione e controllo sviluppato con LabVIEW, i dati sono archiviati tramite database SQL Server 2000 ed Il sistema operativo utilizzato è Windows XP Pro.
L’unità logica fondamentale del software è il profilo di prova. Esso è costituito da una serie di passi per ognuno dei quali è possibile impostare la durata dello stesso, le grandezze elettriche di stimolo verso il motore e la frequenza di campionamento. Una volta costruito un profilo viene eseguito un auto-apprendimento ovvero per ogni passo vengono comandate le grandezze elettriche impostate ed alla frequenza di campionamento vengono lette le grandezze di feed back (corrente erogata, velocità del motore stato dell’ingresso digitale e temperature). Al termine dell’auto-apprendimento la costruzione del profilo di prova è terminato. A questo punto il profilo di prova può essere eseguito controllando che le grandezze di feed-back siano uguali (a meno delle tolleranze impostate) a quelle lette durante l’auto apprendimento. I profili di prova possono essere organizzati in test di durata che sono strutture costituite dalla ripetizione dei diversi profili di prova.
Durante l’esecuzione dei profili di prova e dei test di durata i dati del collaudo vengono archiviati temporaneamente sul PC di EMTS e spostati continuamente su un server aziendale dove possono essere consultati , elaborati e condivisi.
I profili di prova ed i test di durata sono creati modificati e cancellati tramite EMTS che li organizza in un archivio. Una profilo di prova (o un test di durata) può quindi essere modificato ed eseguito a distanza di tempo dalla creazione anche dopo l’esecuzione di altri profili o test di durata.
Periodicamente il sistema richiede la verifica della calibrazione. Le prove di calibrazione sono gestite in maniera analoga ai profili di prova. Si collegano l’oscilloscopio, il multimetro, ed il generatore di funzioni tramite bus GPIB e si verifica che le grandezze elettriche comandate siano uguali a quelle lette dagli strumenti. I risultati delle verifiche di calibrazione vengono archiviati.
Le stazioni possono inoltre essere comandate manualmente, impartendo i comandi da una semplice interfaccia utente.
Uno degli obbiettivi fondamentali dell’applicazione è quella di gestire in modo totalmente autonomo le quindici stazioni di collaudo. È quindi possibile eseguire una calibrazione su una stazione mentre un’altra è in auto-apprendimento, una terza è comandata manualmente e le restanti stanno eseguendo un test di durata differenti.
E’ stato inoltre sviluppato un tool di analisi ed esportazione dati in formato Excel, che può essere installato su un qualsiasi PC dal quale sia possibile stabilire una connessione verso il database di archiviazione.
Ogni collaudo può essere ricercato tramite filtri (stazione, esito, tipo di prova, data, ecc) e visualizzato.
Una volta visualizzato il collaudo, è possibile esportare in formato Excel fino ad un massimo di 60000 record.
Benefici
EMTS si pone come strumento di validazione prodotto, tester di affidabilità e supporto allo sviluppo.
Si pone come strumento di validazione in quanto le ristrette tolleranze sulle grandezze elettriche (±80mV sulle tensioni, ± 150mA sulle correnti , ecc) e le procedure di calibrazione garantiscono un’elevata precisione e la possibilità di eseguire in maniere flessibile le più disparate prove di validazione richieste dal cliente finale.
La possibilità di eseguire test di durata in camera climatica e con banco vibrante permette di simulare l’intera vita del motore in condizioni reali, di individuare i punti critici del prodotto permettendo il miglioramento degli stessi, incrementando l’affidabilità, diminuendo drasticamente le casistiche di difettosità dei prodotti.
L’archiviazione di tutti i valori delle grandezze durante le prove di durata su database, permette di poter documentare in maniera chiara l’esecuzione e la gravosità delle prove a cui sono sottoposti i prodotti, e giustificare la garanzia del prodotto durante tutto l’arco della sua vita.

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
A. Marmotti
MICROM-EL
Tel: 0522/302376
andrea.maramotti@micromel.it

Browse All Case Studies »