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파크전자㈜ - VibMasterTM Servo Hydraulic Vibration System

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Author(s):
김진천 대표이사 - 파크전자(주)

Industry:
ATE/Instrumentation

Products:
Real-Time, Multifunction DAQ, PXI/CompactPCI, LabVIEW

The Challenge:
PXI Embedded Controller System을 이용해 User Interface, Data Acquisition, Command Signal Generation, Feedback Control 등의 주요 부분을 완전 분리하여 개발을 추진하게 되었습니다.

The Solution:
파크전자㈜에서 생산한 VibMasterTM는 PC용 운용 소프트웨어, System Controller, Feedback Servo Controller로 구성되어 있습니다.

"소프트웨어 개발은 LabVIEW를 사용하여 개발 시간을 단축시켰고, 고속 파형 추종 기능을 추가하여 정밀한 계측 실현이 가능했습니다. "

요약 :
파크전자㈜에서 생산한 VibMasterTM는 PC용 운용 소프트웨어, System Controller, Feedback Servo Controller로 구성되어 있으며 고기능, 저가격의 Linear Fatigue & Torsional Fatigue Test System을 구축하는데 최적의 Solution을 제공하고 있습니다.

개발 배경 :
기존의 PC Based DAQ & Control 시스템은 소프트웨어(드라이버) 설치 문제, 운용 Program의 Multi Tasking 문제 (System Resource의 과다한 점유), 전기적 배선 문제, Analog 입출력으로 인한 정밀도 저하 문제 등으로 인해 시스템의 효율성 및 속도가 많이 저하되었습니다. 그래서, PXI Embedded Controller System을 이용해 User Interface, Data Acquisition, Command Signal Generation, Feedback Control 등의 주요 부분을 완전 분리하여 개발을 추진하게 되었습니다.

System 구성

1. 주요 기능

  • Up to 4 Axis Control (Individual or Simultaneous Operation)
  • Up to 4 User Data Acquisition Channels
  • Up to 100Hz BandWidth
  • Position or Load Control (Software Selectable) – Linear Fatigue System
  • Angle or Torque Control (Software Selectable) – Torsional Fatigue System
  • Waveform Generation 기능
  • - Periodic Waveform - Arbitrary Waveform - Mixed Multiple Waveform
  • External Waveform Loading 기능
  • 실차 계측 Data Loading - Signal Reshape : Filtering, Scale & Offset Adjusting
  • Test Mode
  • Function Generator Test Block Profile Test
  • Frequency Analysis
  • Phaseless Digital Filtering
  • Periodic Data Saving (Time or Test Count Basis)
  • Realtime Time Graph, X-Y Graph, FFT Analysis
  • Acquired Data Visualization and Analysis (Time Chart, X-Y Graph, FFT)
  • Acquired Data Printing
  • Exporting Data to ASCII Format
  • Online Control Parameter Setup
  • Fault Limit 기능

  • - Position and Load Limit
    - Channel 별 Fault Limit 설정
    - Fault 발생시 System Stop 기능
    - Fault Mode 설정 기능 (Over High, Under Low, Inside Range, Outside Range, OFF)
    - Fault 발생시 데이터 저장 기능
  • Closed Loop or Open Control 기능
  • Saving & Loading Waveform List, System Parameter, Feedback Control Gain
  • 시험 진행 상태 저장 및 Load 기능
  • Fatigue Life Curve (피로 수명 선도)
  • Overlap Graph Analysis
  • Various Compensator

  • - PVC (Peak / Valley Compensation)
    - APC (Amplitude & Phase Compensation)
    - PVP (Peak / Valley Phase Compensator)
    - AGC (Auto Gain Control)
    - MCFC (Memorizing Compensated Factor Compensation)
    - IMPVC (Inverse Mode PVC)

  • 2. System Diagram

    3. 실행 화면

    Fuction Generator Test Mode

    Block Profile Test Mode


    Waveform Editor

    외부 파형 데이터 Reshape 화면

    Waveform Compensator
    Waveform Compensator는 가진.피로 시험기에서는 필수적인 사항이며, User의 Command 변화에 실시간으로 자동 추종하는 기능입니다. 그래프에서 적색선 : Command, 청색선 : Feedback Signal

    1. PVC (Peak / Valley Compensator)

    주기 파형(Periodic) 또는 복합(Mixed) 파형의 End Level 및 Mean Level을 자동으로 보상

    2. APC (Amplitude / Phase Compensator)

    주기 파형(Periodic) 또는 복합(Mixed) 파형의 End Level 및 Phase Delay를 자동으로 보상

    3. PVP (Peak / Valley Phase Compensator)

     
    PVC 기능과 APC 기능이 합쳐진 형태의 보상 기능

    4. AGC (Auto Gain Control)
    일반적인 PID 제어 루프는 특정 조건하에서 Gain을 최적화 시키면 시험 조건 및 주파수가 변하면 제어 특성이 상당히 떨어집니다. 그러나, AGC 기능을 사용하면 Iteration회수가 증가함에 따라 실시간으로 PID Gain을 자동 Tuning 하여 Command Signal에 추종합니다.


    결론:
    PC와 Servo Control & Acquisition System을 분리 개발한 후의 이점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다. PC에서는 User Interface 및 LAN을 통한 Data Collecting 작업만을 수행함으로서, 실시간 분석, Monitoring이 가능합니다. LabVIEW RT 운영 체계하에서 시스템이 운영되므로 Window 운영 체계의 불안정성 극복할 수 있습니다. PXI의 백플레인을 통해 배선 상의 간결화가 이루어졌으며 LAN 통신을 적극 활용하여 시험 장비와 Control Desk 간의 거리 제약 해결하였습니다. 소프트웨어 개발은 LabVIEW를 사용하여 개발 시간을 단축시켰고, 고속 파형 추종 기능을 추가하여 정밀한 계측 실현이 가능했습니다.

 

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김진천 대표이사
파크전자(주)

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